[發明專利]一種亞磷酸體系鍍Ni-P合金的電鍍液及電鍍方法

在審

• 申請號: 201310557213.X
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN104630849A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 曾雄燕
• 申請（專利權）人: 無錫市雪江環境工程設備有限公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及電鍍鎳工藝的技術領域，尤其涉及一種亞磷酸體系鍍Ni-P合金的電鍍液及電鍍方法。

背景技術

Ni-P合金具有抗還原性腐蝕介質的特性，尤其是當鎳磷合金中磷的質量分數達到0.08以上時，其組織結構呈非晶態，具有具有高耐蝕、耐磨、可焊性、磁性屏蔽、高硬度、高強度、高導電性等優異的性能，已廣泛應用于汽車、航空、計算機、電子、化工和石油等領域。近年來，由于環保的要求，以其它鍍層代替鉻鍍層的技術越來越受到重視。Ni-P合金鍍層經熱處理后的硬度接近或超過硬鉻鍍層，并且電鍍Ni-P合金鍍層具有很多優點，在成本和性能方面代替硬鉻鍍層是可行的。目前用于制備Ni-P合金的方法有化學鍍和電鍍兩種，電鍍法與化學鍍法相比具有很多優點，例如沉積速度快、鍍液工作溫度相對較低、鍍液穩定性高、可制得更厚的鍍層、成本較低等。

按照磷源的不同，Ni-P合金電鍍分為亞磷酸體系電鍍和亞磷酸鹽體系電鍍。現有的亞磷酸體系Ni-P合金電鍍普遍存在鍍層的硬度較低、耐磨損性較差、耐腐蝕性不強的技術缺陷。這些嚴重制約了Ni-P合金電鍍在工業上的大規模應用。

發明內容

有鑒于此，本發明一方面提供一種亞磷酸體系鍍Ni-P合金的電鍍液，該電鍍液獲得的鍍層硬度大、耐磨損性強、耐腐蝕性高。

一種亞磷酸體系鍍Ni-P合金的電鍍液，包括含量為200～260g/L的NiSO₄·6H₂O、含量為30～70g/L的NiCl₂·6H₂O、含量為20～50g/L的H₃PO₃、含量為30～50g/L的H₃BO₃、含量為25～45g/L的氟化物、含量為25～50g/L的檸檬酸鹽、含量為5～10g/L的糖精鹽、含量為0.5～0.7g/L的羥乙基炔丙基醚和含量為0.05～0.2g/L的陽離子表面活性劑。

其中，包括含量為240g/L的NiSO₄·6H₂O、含量為45g/L的NiCl₂·6H₂O、含量為35g/L的H₃PO₃、含量為40g/L的H₃BO₃、含量為35g/L的氟化物、含量為40g/L的檸檬酸鹽、含量為8g/L的糖精鹽、含量為0.6g/L的羥乙基炔丙基醚和含量為0.15g/L的陽離子表面活性劑。

其中，所述陽離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉和/或十二烷基苯磺酸鈉。

以上電鍍液的技術方案中，選用檸檬酸鹽為配位劑，檸檬酸鹽優選為檸檬酸鹽鉀或鈉。鎳離子在鍍液中較易水解成多核聚合物，而該多核聚合物將富集于陰極表面阻礙二價鎳的放電沉積，多核聚合物由于含有較長的分子鏈難以放電沉積成鎳單質。檸檬酸根與二價鎳離子有較強的配位能力，當檸檬酸在鍍液中的濃度達到一定時，檸檬酸根能與水發生競爭，可爭奪水分子與鎳離子的配位，形成更穩定的且可放電沉積的鎳檸檬酸的絡合物。此外，該絡合物可提高陰極放電的活化能，增強二價鎳離子在陰極的極化，減緩陰極的析氫現象。

選用亞磷酸為鍍層中單質磷的來源。相比于次磷酸體系的磷源，亞磷酸體系可承受更大范圍的陰極電流密度，不會出現鍍層的發黑或發灰，鍍層質量較為穩定。亞磷酸在陽極可被氧化成酸性較強的正磷酸，從而在一定程度上能減緩鍍液在電鍍過程中因氫離子的消耗導致酸性的下降。

選用NiCl₂為鎳的輔鹽，其中的氯離子主要起活化的作用，防止陽極發生鈍化，促進陽極正常溶解；還能增大溶液的導電能力和陰極電流效率，使鍍層晶粒細化。本發明中鎳離子的含量為230～330g/L，當含量較低時，即使亞磷酸的濃度再大，鍍液中的析氫仍然較為嚴重。只有當鎳離子維持在該范圍時，方能夠保證鎳與磷的共沉積。鎳含量過高，會使得鍍層中磷含量過低，從而影響鍍層的耐腐蝕性等綜合性能。

選用H₃BO₃緩沖劑，起pH值緩沖作用，穩定鍍液所需的酸性環境。選用氟化物為導電鹽，氟化物優選為可溶性的氟化物，例如氟化鈉或氟化鉀。氟離子可與硼酸根配位形成氟硼酸根絡離子，因而可促進硼酸的緩沖作用，提高陰極極限電流密度。