[發明專利]離子滲析化學鍍金屬層方法

無效

• 申請號: 201110115981.0
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102210975A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 董季漢
• 申請（專利權）人: 董季漢
• 主分類號: B01D61/26
• 分類號: B01D61/26;C23C18/16
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技術領域

本發明屬于化學鍍金屬層領域，特別涉及一種離子滲析化學鍍金屬層方法。

背景技術

化學鍍金屬層與電鍍金屬層相比，具有某些優勢。比如化學鍍金屬層均勻性好，孔隙率小。特別是化學鍍鎳，作為一種功能鍍層，其耐蝕性和耐磨性比電鍍鎳層要好，因此化學鍍鎳在機械電子等行業中獲得了很多應用。

目前常規的化學鍍金屬層技術，是將待鍍金屬的鹽與還原劑溶于同一容器中配制成一定濃度比的鍍液，同時為了保證鍍液的穩定性，施鍍的工藝性，在鍍液中還會加入適量的穩定劑、緩沖劑、絡合劑、促進劑等。李寧等人在《化學鍍鎳基合金理論與技術》(哈爾濱工業大學出版社，2000)一書中論述了化學鍍鎳的熱力學與動力學問題以及化學鍍鎳的鍍液配置和維護問題。Schlesinger，Paunovic主編，范宏義等譯的《現代電鍍》(原著第四版)(化學工業出版社，2006)一書中，論述了化學鍍各種主要金屬鍍層的理論和工藝問題，該書列舉了典型的分別用次磷酸鈉和硼氫化鈉作還原劑化學鍍鎳、用次磷酸鈉作還原劑化學鍍銅、用次磷酸鈉作還原劑化學鍍鈷鎳合金與鈷鎳鋅合金、用次磷酸鹽做還原劑化學鍍鈀及鈀合金、硼氫化物作還原劑化學鍍金的鍍液組成。

在化學鍍的過程中，待鍍金屬離子被還原劑還原，金屬離子在基體表面沉積，而鍍液中的其他離子和反應生成的離子會在鍍液中累積，會造成鍍液性能下降，特別是提供鍍層金屬離子的主鹽中的陰離子對鍍層質量是有害的。為保證鍍液性能，人們開發了一些鍍液再生技術如用電滲析處理劣化的鍍液以除去累積的有害離子。化學鍍液的復雜性不僅使其成本增加，而且后處理難度也加大。

離子交換膜是一種含離子交換基團的、對溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜，如陽離子交換膜可以選擇性的使溶液中的陽離子透過而阻擋陰離子透過。《中國材料工程大典》第七卷《高分子材料工程(下)》第七章中論述了離子交換樹脂與離子交換膜的結構、性能和制備方法。Yoshinobu?Tanaka在Ion?Exchange?Membranes：Fundamentals?and?Applications(Elsevier，2007)一書中論述了Donnan滲析過程。離子交換膜兩側溶液中與離子交換膜中離子交換基團帶有相反電荷的離子(稱為反離子)可以發生交換，其驅動力為兩側反離子的活度比差，陽離子交換膜兩側溶液中的陽離子會發生Donnan滲析過程。

發明內容

為克服傳統化學鍍金屬層技術存在的鍍液壽命短，廢棄鍍液后處理難度大的問題，本發明提出的離子滲析化學鍍金屬層技術，具有簡化化學鍍金屬層鍍液配制和維護，維持工藝穩定和提高鍍層質量的有益效果。

為了實現上述目的，本發明采取以下技術方案。分別設置主鹽槽和反應槽，主鹽槽與反應槽以陽離子交換膜隔開，離子交換膜與槽體連接處進行良好密封，主鹽槽與反應槽中的溶液不會發生滲漏。這樣每個槽中的離子只能通過陽離子交換膜才能進入到另一個槽中。將含有鍍層金屬離子的鹽溶于主鹽槽中配制成一定濃度的水溶液，將用于還原鍍層金屬離子的離子型還原劑溶于反應槽中配制成一定濃度的水溶液，主鹽槽中的金屬離子可以通過陽離子交換膜進入反應槽中，而主鹽槽中的陰離子不能進入反應槽中，反應槽中還原劑的陽離子和反應生成的氫離子(比如用次磷酸鈉作還原劑時，反應會產生大量的氫離子)進入主鹽槽中以維持主鹽槽的電中性。在反應槽中還原金屬離子的熱力學條件相對于將還原劑與主鹽直接混合并沒有發生變化，因此滲析到反應槽中的金屬離子可以被還原劑還原，控制反應槽中的溫度、pH值、還原劑濃度等條件，將按照現有技術進行鍍前處理的基體放入反應槽中，就能在基體表面沉積出金屬層。