一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液及其施鍍工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液及其施鍍工藝;屬于化學鍍技術領域。
【背景技術】
[0002]化學鍍是在無電流通過時借助還原劑在同一溶液中發(fā)生氧化還原作用，從而使金屬離子還原沉積在自催化表面上的一種鍍覆方法。它也被稱為無電鍍或自催化鍍。
[0003]化學鍍的溶液組成及其相應的工作條件必須是使反應只限制在具有催化作用的基材表面進行，而在溶液本體內，反應卻不應自發(fā)地產生，避免溶液自然分解，通過調節(jié)溶液的PH、溫度、攪拌速度等，可以調節(jié)化學鍍的鍍速，對于沉積金屬本身就是反應的催化劑的化學鍍過程，可以獲得厚的鍍層。與電鍍相比，化學鍍鍍厚均勻、孔隙少、鍍層結合力好。
[0004]化學鍍溶液成分主要包括可溶金屬鹽、還原劑、絡合劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑、pH調節(jié)劑等。其中化學鍍鎳應用較廣，化學鍍鎳溶液通常是用次磷酸鹽作還原劑，所得到的鍍層為含有一定數量磷的N1-P合金，其中磷含量隨溶液成分和控制條件的不同而在3%_14%之間變化?；瘜W鍍鎳磷層主要用作化工設備的抗腐蝕層、復雜機械零件的耐磨層、電子元件的釬焊鍍層以及非導體的金屬鍍層。
[0005]由于銅和及其合金為非催化活性的金屬，不能直接進行化學鍍鎳，需做觸發(fā)處理或催化處理后才能進行化學鍍。觸發(fā)處理可分為電偶觸發(fā)和電源觸發(fā)。電偶觸發(fā)是指在化學鍍過程中用具有催化活性的金屬，例如普通鋼鐵、鎳、鋁等，接觸待鍍件，較短時間即可使待鍍件發(fā)生反應。電源觸發(fā)是指在化學鍍的開始，使待鍍件接陰極，外加電源后，鍍上一薄層鎳之后，化學鍍過程便可正常進行。催化處理一般為，在鈀溶液中浸漬后，鍍件表面產生一層催化活性高的鈀，使得化學鍍順利進行。在目前生產中，采用離子鈀進行活化處理是比較方便快捷的方法。但此方法一般使用高濃度鈀液，導致成本較高。專利CN104593751A介紹了一種超低濃度離子鈀活化液，其特點是降低了鈀鹽的濃度僅有含2-10ppm，從而降低了成本，但是加入了酸、表面活性劑、穩(wěn)定劑、加速劑等多種物質，使活化液成分變得復雜化，增加了更多操作工序，同時由于活化液還存在縮短電鍍液使用壽命的可能，這也導致該技術難以大規(guī)模的工業(yè)化應用。為了降低生產成本，在無鈀活化方面，近年來也有一些研究，如專利CN1896307采用了預電鍍一層鎳進行活化的方法，特點是有效防止了銅合金中有害金屬離子溶出而對化學鍍液造成污染，對于保證鍍層結合力比較有利，但是由于電鍍受電場分布影響，分散能力差，對于形狀復雜的工件，比如深孔、盲孔的內表面難以獲得預鍍鎳層。
[0006]目前用的鍍液的使用壽命短，一般經過一次使用后鍍液穩(wěn)定性就變差，不僅增加了化學鍍鎳的成本，同時鍍鎳過程會產生大量的廢液，造成環(huán)境的污染和后續(xù)處理的困難。
[0007]發(fā)明目的
[0008]本發(fā)明一個目的是在于針對現有在非催化活性的金屬和/或非金屬表面鍍鎳的鍍液配方體系存在的問題:隨時間的推移，由于鍍液配方成分不同程度的消耗使得鍍液PH值下降、鍍層沉積速率下降、鍍層中磷的含量以及鍍層厚度變化，同時導致鍍液的穩(wěn)定性降低，使得鍍液不能重復使用。提供一組能夠重復循環(huán)使用的化學鍍鎳的溶液以及調整基礎鍍液的配方、調節(jié)反應時間、溫度以及通過補加溶液達到鍍液能夠循環(huán)使用的施鍍工藝。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是不使用昂貴的氯化鈀溶液作為活化液，而是采用鐵片為引發(fā)劑，進行引鍍觸發(fā)，鐵片可以重復使用，這樣可以節(jié)省鈀鹽的使用，從而達到降低成本的目的。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述溶液包括A液、B液以及C液和/或D液:
[0011]所述A液包含水溶性鎳鹽、緩沖劑;所述A液中水溶性鎳鹽的濃度為280-320g/L;所述緩沖劑的濃度為20-60g/L;
[0012]所述B液含有還原劑、絡合劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑、表面潤濕劑;所述B液中，還原劑的濃度為240-260g/L、絡合劑的濃度為200-220g/L、緩沖劑的濃度為180-210g/L、穩(wěn)定劑的濃度為0.015-0.03g/L、表面潤濕劑的濃度為0.15-0.25g/L；
[0013]所述C液包含水溶性鎳鹽、絡合劑;所述C液中，水溶性鎳鹽的濃度為480_500g/L、絡合劑的濃度為100-125g/L;
[0014]所述D液含有還原劑和穩(wěn)定劑，D液中還原劑的濃度為300-320g/L、穩(wěn)定劑的濃度為0.015-0.030g/L。
[0015]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液；
[0016]還原劑:作為化學鍍的驅動力，用于還原金屬離子Ni2+;
[0017]絡合劑:用于防止鍍液產生沉淀，增加鍍液穩(wěn)定型并且延長使用壽命，同時對反應速率也有一定影響；
[0018]緩沖劑:用于防止隨施鍍進行產生的氫離子使得pH值下降而導致鍍速下降、鍍層質量改變；
[0019]穩(wěn)定劑:由于化學鍍鎳是一個熱力學不穩(wěn)定體系，溫度過高或者雜質的摻雜都會對鍍液的自催化反應產生影響，使得鍍液自分解，施鍍無法進行，而穩(wěn)定劑的作用在于能抑制鍍液的自分解，使反應順利進行；
[0020]表面潤濕劑:用于使鍍液中氣泡便于逸出，降低鍍層的孔隙率。
[0021]能起到上述作用的還原劑、絡合劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑均能用于本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述水溶性鎳鹽選自硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳、次磷酸鎳中的至少一種，優(yōu)選為硫酸鎳。
[0023]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述緩沖劑選自氟化銨、氯化銨、氟化鈉中的至少一種，優(yōu)選為氟化銨。
[0024]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述還原劑選自次亞磷酸鈉。
[0025]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述絡合劑選自檸檬酸、乳酸、乙醇酸、焦磷酸鈉中的至少一種，優(yōu)選為檸檬酸。
[0026]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述穩(wěn)定劑選自硫脲、鉬酸鈉、甲基四羥基鄰苯二甲酸酐中的至少一種，優(yōu)選為硫脲。
[0027]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述表面潤濕劑選自十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種，優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉。
[0028]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;所述A液由硫酸鎳、氟化銨和和去離子水組成。所述B液由次亞磷酸鈉、檸檬酸、氟化銨、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水組成。所述C液由硫酸鎳、檸檬酸和去離子水組成。所述D液由次亞磷酸鈉、硫脲和去離子水組成。
[0029]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;對非催化活性材質進行首次施鍍時，采用A液與B液混合后所組成的液體作為施鍍液。
[0030]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液;對完成首次施鍍的非催化活性材質進行第η次施鍍時，采用第η-1次施鍍后所遺留的施鍍液作為第η次基礎液，以A液、C液、D液中任意兩種液體作為第η次基礎液的補充液、第η次基礎液與第η次基礎液的補充液構成第η次施鍍時的施鍍液，所述η大于等于2。
[0031 ]優(yōu)選以A液和D液組成的混合液體作為第I次基礎液的補充液、第I次基礎液的補充液與第I次施鍍后所遺留的施鍍液作為第2次施鍍時的施鍍液。
[0032]作為優(yōu)選，以C液、D液的混合液體作為第η次基礎液的補充液、第η次基礎液的補充液與第η次施鍍后所遺留的施鍍液作為第η+1次施鍍時的施鍍液。所述η大于等于2。
[0033]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的工藝;所涉及到A液、B液、C液、D液分別和上述一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的溶液中所及到A液、B液、C液、D液的組成及各組分的范圍一一對應并完全一致。
[0034]本發(fā)明一種在非催化活性材質表面上化學鍍鎳的工藝;包括下述步驟:
[0035]步驟一
[0036]按體積百分數計，配取A液8-11%、Β液8-11%、稀釋劑78-84%，所述稀釋劑為水；將配取的A液、B