專利名稱：一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
化學(xué)鍍鎳以其優(yōu)良的鍍層性能和施鍍特點(diǎn)，70多年來化學(xué)鍍鎳在航天航空、石油化工、機(jī)械電力、交通運(yùn)輸、輕工電子、家用電器以及核工業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用和開發(fā)。但是目前在酸性化學(xué)鍍鎳工藝中，普遍存在著鍍速慢、施鍍溫度高、鍍液穩(wěn)定性差、生產(chǎn)成本高等問題困擾著該領(lǐng)域的發(fā)展。為了解決這些問題先后出現(xiàn)了堿性化學(xué)鍍鎳等各種工藝，然而各有利弊。在酸性化學(xué)鍍鎳工藝中，其核心技術(shù)就是尋找理想的添加劑，以優(yōu)化各項(xiàng)工藝條件和鍍層性能。提高沉積速率，降低鍍液溫度，增加鍍液的穩(wěn)定性，獲得高質(zhì)量的鎳磷合 金鍍層。據(jù)有關(guān)報(bào)道，在酸性化學(xué)鍍鎳工藝中，鎳磷合金沉積最低溫度在50°C以上才有沉積，施鍍溫度一般在85°C以上，鍍速較好的略超20 μ m/h, 一般不足20 μ m/h,甚至有的不足10 μ m/h,導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液，本發(fā)明以尿素作為添加劑，尿素與鎳離子形成了配合物，改變鎳磷合金的沉積機(jī)理，使沉積溫度大幅度降低，在較低的溫度下就可獲得較好的鍍層，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)增加效益。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液，每升鍍液含六水硫酸鎳20 45g，二水次亞磷酸鈉20 45g，乳酸15 25ml，醋酸鈉10 15g，尿素2 15g，其余為水。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以尿素作為添加劑與鎳離子配位，提高了鎳離子在金屬表面與次亞磷酸鈉的自催化活性，增加了鍍液的穩(wěn)定性；降低了施鍍溫度；尿素與鎳離子形成了配合物，改變鎳磷合金的沉積機(jī)理，使沉積溫度大幅度降低，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)增加效益。本發(fā)明由于選擇尿素為添加劑拓寬了 PH使用范圍。本發(fā)明工藝配方簡(jiǎn)單，生產(chǎn)管理易掌握，能耗少，在較低的溫度下就可獲得較好的鍍層，生產(chǎn)成本大幅度降低，生產(chǎn)效率提高，為企業(yè)創(chuàng)造較高的利潤(rùn)，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，每升鍍液含六水硫酸鎳40g，二水次亞磷酸鈉40g，乳酸20ml，醋酸鈉15g，其余為水。


圖I為pH值對(duì)沉積速度的影響圖；圖2為溫度對(duì)沉積速度的影響圖3為尿素對(duì)沉積溫度的影響圖；圖4為尿素對(duì)沉積速度的影響圖；圖5為乳酸對(duì)沉積速度的影響圖；圖6為醋酸鈉對(duì)沉積速度的影響；
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述， 所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。鍍液的配制按下面實(shí)施例中配方的用量將各原料依次溶解于水，用2 4mol/L的氫氧化鈉和醋酸稀溶液調(diào)鍍液的PH值，鍍液配好后調(diào)pH值為5，溫度為65 75°C，施鍍lh，即可備用。工藝流程以下實(shí)施例的工藝流程按此流程，選擇普通冷軋鋼板(2cmX5cmX0. Icm)作試片，在40 60°C時(shí)將試片放入堿性脫脂液中浸泡8 12min (油脂脫凈為止)，取出用流動(dòng)清水洗滌2次，再放入酸性除銹液中，常溫下浸泡10 15min (銹除凈為止)，取出用流動(dòng)清水洗滌2 3次，而后再將試片放入化學(xué)鍍鎳溶液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，取出用流動(dòng)清水洗滌2次，晾干或烘干即可。以下實(shí)施例主要測(cè)定了 pH值、溫度、尿素、乳酸、醋酸鈉等對(duì)沉積速度的影響。鍍層的沉積速率采用重量法測(cè)定，計(jì)算公式為
- a)xl04μ = ^·^-式中mi鍍前試片重(g)， P 鍍層密度(7.9g / cm3)，m2 鍛后試片重(g)，s 試片面積(cm2)μ 為沉積速率(μ m/h )，t施鍍時(shí)間(h )實(shí)施例I :pH值對(duì)沉積速度的影響工藝配方為六水硫酸鎳40g/L，二水次亞磷酸鈉40g/L，乳酸20ml/L，醋酸鈉15g/L，尿素10g/L ;溫度為80 83°C。pH值為3，沉積速度3. 2 μ m/h ;pH值為4，沉積速度8. 4 μ m/h ;pH值為5，沉積速度23. 8 μ m/h ；pH 值為 6，沉積速度 30. I μ m/h ；pH 值為 6. 5，沉積速度 22. 3 μ m/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著pH值的升高次亞磷酸鈉的還原性增強(qiáng)，合金的沉積速度加快；當(dāng)PH值很低時(shí)，沉積速率較?。浑SpH值升高，沉積速率加快。當(dāng)pH值上升到5. 5 6時(shí)，沉積速率最快；pH值在6以上時(shí)，沉積速率隨pH值升高而下降。這是由于酸性較強(qiáng)時(shí)，次磷酸鈉不易分解析氫，添加劑的催化活性減弱，試片表面的催化活性減弱，沉積速率較慢；酸性較弱時(shí)，次磷酸鈉的活性增大，析氫速率加快，沉積速率加快。當(dāng)pH值為6以上時(shí)，由于鍍液中有部分難溶物生成，吸附在試片表面，阻礙了合金的沉積，降低了催化活性，使沉積速率降低，且試片表面粗糙。同時(shí)鍍液中有鎳沉積，鍍液的穩(wěn)定性很差。因此，控制pH值4. 5 5. 5較好，如圖I所示。實(shí)施例2 :溫度對(duì)沉積速度的影響工藝配方為六水硫酸鎳40g/L，二水次亞磷酸鈉40g/L，乳酸20ml/L，醋酸鈉15g/L，尿素 10g/L ；pH 值為 5. O 5. I。
30°C沉積速度 O. 2 μ m/h, 40°C沉積速度 2· 3 μ m/h, 50°C沉積速度 4. 6 μ m/h, 60°C沉積速度8. 9 μ m/h, 70 V沉積速度15. 2 μ m/h, 80 V沉積速度23. 2 μ m/h, 90 V沉積速度31. 2 μ m/h ;95°C沉積速度 35. 2 μ m/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在30 95°C范圍內(nèi)都可獲得鎳磷合金鍍層。在30 50°C范圍內(nèi)，隨溫度升高，沉積速率緩慢上升；50 80°C時(shí)，隨溫度升高，沉積速率快速上升；80°C以后，隨溫度升高，沉積速率上升略有減慢；88°C以后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，鍍液出現(xiàn)了不穩(wěn)定現(xiàn)象，鍍液顏色逐漸變暗，鍍槽壁上和底部出現(xiàn)了鎳磷合金鍍層，同時(shí)有大量氫氣放出。這一現(xiàn)象是由于在添加劑的作用下，溫度較低時(shí)次磷酸鈉就可以釋放活性氫，使鎳、磷還原。隨著溫度升高，P-H鍵可能被削弱，次亞磷酸鈉的活性增強(qiáng)，析氫增多，鍍層沉積速率加快，當(dāng)達(dá)到88°C以上時(shí)，P-H鍵在添加劑和高溫的共同作用下，盡管沒有基體表面的催化，它也能發(fā)生氧化還原反應(yīng)分解析氫，使溶液中的鎳、磷被還原，導(dǎo)致鍍液不穩(wěn)定。因此，盡管次磷酸鈉的分解速率加快，析氫數(shù)量增多，還原速率加快，但試片增重減慢，并且表面粗糙。所以，溫度控制在60 80°C為宜，如圖2所示。
實(shí)施例3 :尿素對(duì)沉積溫度和沉積速度的影響工藝配方為六水硫酸鎳40g/L，二水次亞磷酸鈉40g/L，乳酸20ml/L，醋酸鈉15g/L, pH 值為 5. O 5. I。( I)尿素對(duì)沉積溫度的影響不加尿素時(shí)，30°C沉積速度O μ m/h，40°C沉積速度O μ m/h，50°C沉積速度O. 5 μ m/h，60°C沉積速度 2. 9 μ m/h, 70°C沉積速度 10. 2 μ m/h, 80°C沉積速度 13. 7 μ m/h, 90°C沉積速度 18. 4 μ m/h ;95°C沉積速度 21. 3 μ m/h。(2)尿素對(duì)沉積速度的影響當(dāng)溫度控制在80 83°C時(shí)，加入lg/L尿素沉積速度為18. 2 μ m/h，5g/L尿素沉積速度為21. 5 μ m/h, 10g/L尿素沉積速度為23. I μ m/h, 15g/L尿素沉積速度24. 7 μ m/h, 20g/L尿素沉積速度23. 4 μ m/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不加尿素時(shí)，溫度在50°C以下無鍍層，50°C以上才有鎳磷合金沉積，隨溫度升高沉積速度緩慢加快，70°C后才有明顯加快，到95°C時(shí)才達(dá)到21. 3μπιΛ，由此可見，需要在較高的溫度下才能保持高沉積速度，這給生產(chǎn)帶來不便，生產(chǎn)成本也較高。當(dāng)溫度控制在80 83°C時(shí)加入尿素后，隨尿素加入量的增加，沉積速度加快，當(dāng)尿素含量達(dá)到一定時(shí)，沉積速度增加緩慢，尿素最佳用量為10 15g/L ;由例2和例3可見，加入尿素后，尿素與鎳離子形成了配合物，改變鎳磷合金的沉積機(jī)理，使沉積溫度大幅度降低，在較低的溫度下就可獲得較好的鍍層，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)增加效益，如圖3、4所示。實(shí)施例4 :乳酸對(duì)沉積速度的影響工藝配方為六水硫酸鎳40g/L, 二水次亞磷酸鈉40g/L,醋酸鈉15g/L,尿素IOg/L ;溫度為80 83°C，pH值為5. O 5. I。5mL/L乳酸沉積速度7. 5 μ m/h, 10mL/L乳酸沉積速度10. 8 μ m/h, 15mL/L乳酸沉積速度 22. 5 μ m/h, 20mL/L 乳酸沉積速度 25. 3 μ m/h, 25mL/L 乳酸沉積速度 27. 8 μ m/h, 30mL/L乳酸沉積速度20. I μ m/h。乳酸在鍍液中的作用是多方面的，如配合、緩沖、促進(jìn)等作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨乳酸含量的增加，沉積速度逐漸加快，在25mL/L以后開始降低，并且在25mL/L以后降低速度加快；這是由于乳酸含量少，配位不夠促進(jìn)作用差，沉積速度低；乳酸含量太高時(shí)，配位能力太強(qiáng)，使鎳離子穩(wěn)定性提高，阻礙了鎳離子與次亞磷酸鈉的反應(yīng)，導(dǎo)致沉積速度降低。乳酸最佳用量在23mL/L，如圖5所示。實(shí)施例5 :醋酸鈉對(duì)沉積速度的影響工藝配方為六水硫酸鎳40g/L，二水次亞磷酸鈉40g/L，乳酸20ml/L，尿素10g/L ；溫度為80 83°C，pH值為5. O 5. I。5g/L醋酸鈉沉積速度18. I μ m/h, 10g/L醋酸鈉沉積速度21. 3 μ m/h, 15g/L醋酸鈉沉積速度25. 7 μ m/h, 20g/L醋酸鈉沉積速度22. O μ m/h, 25g/L醋酸鈉沉積速度17. 6 μ m/h。在鍍液中醋酸鈉的作用與乳酸類似，對(duì)鍍液的影響也相似。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著醋酸鈉含量的增加，沉積速度逐漸加快，當(dāng)醋酸鈉含量達(dá)到15g/L時(shí)達(dá)到最大沉積速度，而后隨著醋酸鈉含量增加，沉積速度快速降低；同樣是醋酸鈉含量少，配位不夠促進(jìn)作用差，沉積速度低；醋酸鈉含量太高時(shí)，配位能力太強(qiáng)，使鎳離子穩(wěn)定性提高，阻礙了鎳離子·與次亞磷酸鈉的反應(yīng)，導(dǎo)致沉積速度降低。醋酸鈉最佳用量為15g/L，如圖6所示。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液，其特征在于，每升鍍液含六水硫酸鎳20 45g，二水次亞磷酸鈉20 45g，乳酸15 25ml，醋酸鈉10 15g，尿素2 15g，其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍍液，其特征在于，每升鍍液含六水硫酸鎳40g，二水次亞磷酸鈉40g，乳酸20ml，醋酸鈉15g，其余為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)鍍鎳磷合金鍍液，每升鍍液含六水硫酸鎳20～45g，二水次亞磷酸鈉20～45g，乳酸15～25ml，醋酸鈉10～15g，尿素2～15g，其余為水，本發(fā)明以尿素作為添加劑，尿素與鎳離子形成了配合物，改變鎳磷合金的沉積機(jī)理，使沉積溫度大幅度降低，在較低的溫度下就可獲得較好的鍍層，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)增加效益。
文檔編號(hào)C23C18/36GK102953054SQ20121046893
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者張丕儉, 殷平, 陳文 , 曲榮君, 陳厚, 徐強(qiáng), 張江 申請(qǐng)人:魯東大學(xué)