[發(fā)明專利]一種化學(xué)鍍鎳溶液及鍍鎳工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610282643.9
• 申請(qǐng)日: 2016-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN105734538A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅林;李琳;白麗敏;呂標(biāo)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅林
• 主分類號(hào): C23C18/36
• 分類號(hào): C23C18/36
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 王金寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)鍍鎳技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)鍍鎳溶液及鍍鎳工藝。

背景技術(shù)

化學(xué)鍍鎳是一種通過化學(xué)方法在金屬或非金屬表面鍍上一層非晶態(tài)Ni-P合金鍍層的工藝。由于化學(xué)鍍鎳鍍層具有優(yōu)異的耐腐蝕性、耐磨性和微磁性等性能，因此化學(xué)鍍鎳具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用，如在鋼鐵、鑄件、鋁合金等金屬表面或玻璃、塑料等非金屬表面上通過化學(xué)鍍鎳來(lái)保護(hù)基體材料不受腐蝕、耐磨損或起光亮裝飾作用等。

現(xiàn)有化學(xué)鍍鎳溶液主要包括基礎(chǔ)液和添加劑，基礎(chǔ)液中的Ni離子在施鍍過程中逐步轉(zhuǎn)移到被加工工件表面。其添加劑中含有Pb²⁺、Sn²⁺、Sb³⁺、Hg⁺等重金屬離子中的一種或幾種，這些重金屬離子在施鍍過程中不參加反應(yīng)，只發(fā)生轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，如果廢液處理不當(dāng)，很容易造成環(huán)境污染，且其對(duì)土壤的污染是不可逆轉(zhuǎn)的，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和人體健康。另外，現(xiàn)有化學(xué)鍍鎳溶液的穩(wěn)定性較低，操作不當(dāng)容易發(fā)生水解，造成材料浪費(fèi)和環(huán)境污染，且化學(xué)鍍鎳鍍層容易出現(xiàn)麻點(diǎn)、針孔、厚度不均、表面花斑等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種化學(xué)鍍鎳溶液及鍍鎳工藝。本發(fā)明通過對(duì)化學(xué)鍍鎳的作用機(jī)理進(jìn)行研究，開發(fā)出不含重金屬元素的復(fù)合添加劑，大大減少了化學(xué)鍍鎳廢液處理的程序和工作量，減少了化學(xué)鍍鎳對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種化學(xué)鍍鎳溶液，所述化學(xué)鍍鎳溶液以水為溶劑，每升化學(xué)鍍鎳溶液中含有以下組分：

所述化學(xué)鍍鎳溶液中不含Pb²⁺、Bi²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺和Cr⁶⁺等重金屬離子，大大減少了化學(xué)鍍鎳廢液處理的程序和工作量，減少了化學(xué)鍍鎳對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染和破壞。

本發(fā)明中，硫酸鎳為鎳鹽，次磷酸鈉為還原劑。本發(fā)明中化學(xué)鍍鎳過程的機(jī)理為：

還原劑脫氫：H₂PO₂^-→·HPO₂^-+H

氧化：·HPO₂^-+OH^-→H₂PO₃^-+e

氫氫結(jié)合：H+H→H₂

氧化：H+OH^-→H₂O+e

鎳鹽金屬析出：Ni²⁺+2e→Ni

析氫：2H₂O+2e→H₂+2OH^-

磷析出：mNiL₂²⁺+H₂PO₂^-+(2m+1)e→Ni_mP+2mL+2OH^-

式中L表示絡(luò)合物。

在進(jìn)行化學(xué)鍍鎳時(shí)，利用電位-pH關(guān)系圖研究pH值的變化對(duì)氫離子與鎳離子發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)放電的影響：當(dāng)pH值小于3.6時(shí)，反應(yīng)終止；當(dāng)pH值大于6.0時(shí)，反應(yīng)也終止。在本發(fā)明中，所述緩沖劑為檸檬酸、琥珀酸和醋酸鈉，維持pH值在3.8-5.8之間，以保證化學(xué)鍍鎳的正常進(jìn)行。

琥珀酸學(xué)名丁二酸，CAS號(hào)為：110-15-6。

每升化學(xué)鍍鎳溶液中含有：檸檬酸6-12g、琥珀酸6-12g和醋酸鈉10-20g。

絡(luò)合劑的作用主要是與鎳離子進(jìn)行絡(luò)合以降低游離鎳離子的濃度，提高鍍液的穩(wěn)定性。對(duì)比分析化學(xué)鍍鎳液絡(luò)合物與鎳離子絡(luò)合的穩(wěn)定常數(shù)，綜合考慮鎳原子的價(jià)電子結(jié)構(gòu)與絡(luò)合物配位體之間O-配位、S-配位、N-配位的關(guān)系，本發(fā)明中，所述絡(luò)合劑為乳酸和檸檬酸，所述乳酸和檸檬酸的比例為2:1-2。本發(fā)明中，絡(luò)合劑中的乳酸和檸檬酸，均為O-配位。

穩(wěn)定劑能夠阻止或推遲化學(xué)鍍鎳液的自發(fā)分解，穩(wěn)定鍍液，同時(shí)還影響鍍層的質(zhì)量和性能。在保證鍍層符合性能要求的前提下，綜合考慮幾種穩(wěn)定劑之間相互作用，確保不會(huì)出現(xiàn)相互阻礙或減弱穩(wěn)定作用，同時(shí)還要考慮穩(wěn)定劑對(duì)環(huán)境的可能存在的潛在污染。在本發(fā)明中，所述穩(wěn)定劑為碘鹽、某脲、糖精鈉或某醇中的一種或任意組合。

根據(jù)測(cè)定化學(xué)鍍鎳溶液在不同穩(wěn)定劑濃度時(shí)的混合電位圖，每升化學(xué)鍍鎳溶劑中含有的質(zhì)量為：