[其他]镍磷合金电镀及电渡液

说明书

本发明涉及镍磷合金电镀方法及电镀液，尤其适用于具有高耐蚀性能的镍磷合金（Ni-10～11%P）。迄今，用于电镀镍磷合金的电镀液主要有镍盐一次亚磷酸（日本公开说明书55-31181，日本公开说明书57-165196，苏联专利699，037）和镍盐一次磷酸钠（日本公开说明书50-137835。日本公开说明书52-68034，美国专利4，345，007）两种。前一种电镀液的缺点是，亚磷酸在较高的pH值下，其溶解度甚低，电镀操作只能在低pH值下进行（通常，镀液的pH值控制在0.5-1.0的范围内）。因此阴极电流效率比较低（η＜50%），由于阴极电流效率和阳极电流效率严重不平衡而不能使用可溶性镍阳极，这样不仅提高了生产费用也造成电镀操作的不便。此外，由该电镀液得到的镍磷合金镀层的光泽性也不如后一种电镀液。镍盐一次磷酸钠电镀液可以在较高的pH值（pH2-4.5）下操作，阴极电流效率可达到100%。这一镀液尽管在pH3-4.5下操作是稳定的。但是在此pH值下进行电镀，镍磷合金中的磷含量很难达到所要求的数值，而在pH2-3下操作，其化学稳定性却是较差的。这是因为在pH2-3下的电镀过程中，次磷酸根将为镍阳极所氧化变为亚磷酸根，也就是说，随着电镀过程的进行，镍盐一次磷酸钠电镀液将逐渐转变为镍盐-亚磷酸电镀液，镍盐-次磷酸钠电镀液的优点也随之消失。

镍磷合金的耐蚀性能与合金中的磷含量有着密切关系，它的耐蚀性开始随着合金中磷含量的提高而提高，当磷含量达到10-11%（重量）时，合金具有最佳的耐蚀性能，进一步提高合金中的磷含量，它的耐蚀性随着降低。本发明的主要目的就是获取这种具有最佳耐蚀性能的非晶态镍磷合金，用它作为强腐蚀介质中的耐蚀保护镀层。

在镍盐-次磷酸钠的电镀过程中，镀层中的磷含量主要取决于镀液中的磷含量与镍含量的重量比和镀液的pH值。镀层中的磷含量开始随着镀液中的磷含量与镍含量的重量比的增加而增加，当磷含量与镍含量的重量比达到一定数值后，镀层中的磷含量将不再增加。镀层中的磷含量是随着镀液的pH值的增加而线性地降低。在本发明的电镀过程中，镀液中的磷含量与镍含量的重量比至少保持在0.3，镀液的pH值控制在2.0-2.8。在所述电镀条件下，可以稳定地得到具有最佳耐蚀性能的镍磷合金镀层，反之，所得到的镍磷合金镀层在强腐蚀性介质中的耐蚀性能就会大大降低。严格控制镀层中的p/Ni含量比及pH值是构成本发明的一个重要特征。

解决镍盐-次磷酸钠镀液在pH2-2.8操作条件下的化学稳定性是本发明的一个重要任务。配制后的镀液在电镀前须经专门的处理，这是构成本发明的另一个重要特征。具体处理方法如下：当构成该镀液的各组分溶解后，将溶液的pH值提高至3.5-4.5，并在此pH下至少保持15分钟以上，而后再将溶液的pH值降低至电镀操作所要求的范围2.0-2.8。上述处理可有效地防止镀液中次磷酸根的氧化，从而保证镀液的长期稳定作用，对上述处理的效果可作如下解释。次磷酸钠是一种较弱的络合剂，它可以与镍离子形成络合离子，然而络合速度取决于溶液的pH值，当溶液的pH值＜3.5时，络合速度是相当低的，因此，在未经上述处理的溶液中，大部分次磷酸根没有与镍离子形成络合离子，在电镀过程中，它将为镍阳极所氧化并形成亚磷酸根。反之，在经上述处理后的溶液内大部分次磷酸根与镍离子形成络合离子，它将不易为阳极所氧化。从而保证了镀液的化学稳定性。

用镍板作阳极，其电流效率几乎为100%，阴极电流效率视镀液pH值的变化而变化;当镀液的pH值为2.0时，阴极电流效率为80-85%，当镀液的pH值≥2.5时，阴极电流效率可达100%。因阴极过程是镍和磷二种元素的共沉积，即使阴极电流效率为100%，由镍阳极电解溶解进入镀液的镍量要大于在阴极上沉积的镍量，因此，随着电镀过程的进行，镀液中的镍含量不断上升。为维持镀液中的磷含量与镍含量的重量比至少为0.3，次磷酸钠的加入量不仅要用以弥补磷在阴极上的沉积。而且还应考虑到镀液中镍离子浓度的升高。

本发明的镀液组成是：硫酸镍120-300克/升，氯化镍45克/升，次磷酸钠45-90克/升，硼酸30-40克/升，氟化钠20-40克/升，本发明在镀液的组分上与已知的电镀液一个主要区别是镀液中除含有镍盐、次磷酸钠及硼酸外，还含有氟化钠，氟化钠的添加可以促进硼酸的缓冲效果，提高阴极极限电流密度。