[发明专利]一种Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液及化学镀层

说明书

本发明公开了一种Ni‑Sn‑P合金镀层的化学镀液及化学镀层，属于化学镀领域。本发明的化学镀液由六水和氯化镍、锡酸钠、次亚磷酸钠、促进剂、复合稳定剂、复合络合剂、pH调节剂和水组成。在复合络合剂的络合作用下，在基体表面发生氧化还原反应的过程中，Sn⁴⁺在复合络合剂的作用下边渗透边反应，避免Sn⁴⁺完全渗透在溶液中参与反应，导致反应不受控制；另一方面，镀液内也在发生氧化还原反应，而在复合络合剂的络合作用下，阻止Sn⁴⁺在镀液中的氧化还原反应，避免镀液中产生悬浮物及其沉淀导致镀液过早失效的出现。本发明的镀层，由明显的非晶态胞状结构堆积而成，结构致密，不存在缺陷及其裂纹。

技术领域

本发明属于化学镀领域，尤其是一种Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液及化学镀层。

背景技术

随着油气资源的深度勘探开发，油气田生产工况越来越复杂，超高温、高压、高含硫化氢和高矿化度等严苛条件对油套管的服役安全造成极大的威胁。常见的Ni-P镀层具有较好的机械性能、耐蚀性能和耐磨性能，但是在油气井管柱的应力-化学交互作用环境中的服役性存在较多问题，主要表现为镀层孔隙率高、韧性差、抗硫效果差等。在应力-化学交互作用下，常规Ni-P镀层易发生开裂，从而导致钢制油套管的严重腐蚀失效。Sn元素具有熔点低、韧性好等特点，能用于改良Ni-P镀层。

目前，化学镀工艺制备Ni-Sn-P镀层过程中主要存在以下问题，锡盐的选择和络合控制、镀层中Sn含量低、镀液易失效等，导致Ni-Sn-P镀层在含硫化氢油气田油套管中的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的Ni-Sn-P合金镀层镀液配方镀液不稳定的缺点，提供一种Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液及化学镀层。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液，所述化学镀液包括六水合氯化镍、锡酸钠、次亚磷酸钠、促进剂、复合稳定剂、复合络合剂、pH调节剂和水；

所述pH调节剂用于将化学镀液的pH调节为7.0～9.5。

进一步的，以化学镀液的总体积为1L计，六水合氯化镍的添加量为30～50g，锡酸钠的添加量为8～14g，次亚磷酸钠的添加量为20～30g，促进剂的添加量为5～10g，复合稳定剂的添加量为6.2～7.4mg，复合络合剂的添加量为110～120g，pH调节剂的添加量为1.3～1.5g，余量为水。

进一步的，配制镀液时，先将所述的锡酸钠在90℃的6～20％NaOH溶液中完全溶解后，冷却至室温再与其他溶液混合，防止锡酸钠水解形成难溶于水的氢氧化锡从而降低镀液中锡盐的有效浓度。

进一步的，所述促进剂为甘氨酸；

所述复合稳定剂由硫脲、硫酸高铈和顺丁烯二酸组成；

所述复合络合剂由柠檬酸钠、乳酸和三乙醇胺组成。

进一步的，以重量百分数计，在复合稳定剂中，硫脲4.3％，硫酸高铈36.2％，顺丁烯二酸59.5％。

进一步的，以重量百分数计，在复合络合剂中，柠檬酸钠为61.9％，乳酸为29.2％，三乙醇胺为8.9％。

一种化学镀层，利用本发明的Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液施镀而成。

进一步的，施镀温度为86-90℃。

进一步的，由以下步骤制成：

1)将P110钢进行前处理；

2)将P110钢置于Ni-Sn-P合金镀层的化学镀液中进行施镀。

进一步的，步骤1)中的前处理包括以下步骤：