专利名称：一种酸性化学镀镍溶液及其施镀的方法
技术领域：
本发明涉及一种酸性化学镀镍溶液及该溶液对钢铁等材料的零件表面施镀的方法。
对钢铁等材料的零件表面化学镀不同于电镀，施镀过程不需要外加电源，只要将清洗干净的零件浸泡在化学镀溶液中，就可以自发施镀，因而具有如下优点无电流尖端效应，均镀能力好，不受用电容量的限制。从化学镀镍溶液中镀出的镀层一般为非晶态镍磷合金镀层，硬度高、摩擦系数小、耐腐蚀性好，因而作为工程镀层在机械工程行业获得了越来越广泛的应用。目前化学镀镍方法分为两大类第一类高温酸性化学镀镍方法。镀液的pH值为4-6，在80-95℃温度下施镀，镀速较快，可达到每小时二十多微米的镀速，镀层为含磷量7以上的非晶态镀层，但是施镀过程酸雾大，镀槽及加热元件必须用惰性材料如塑料、搪瓷等制作，传热效率低，高温下镀液稳定性下降，对镀液洁净度要求很严，操作难度大，尤其大型钢铁零件升温慢，能耗高，生产效率低，而且不能对具有低软化点的材料如塑料等进行施镀；第二类室温碱性化学镀镍方法。为了在低温下获得可观的镀速，必须将镀液的pH值调高至9-10，而为了防止产生氢氧化镍的絮凝沉降，又必须加入大量的络合剂以络合溶液中的镍离子，镀液不能长期存放，镀液成本很高，镀速一般在每小时十微米左右，因此尽管施镀温度低，也未能在机械行业获得应用，仅用于电子行业在磁性元件上镀覆功能性镀层。
本发明的目的在于提供一种适于室温化学镀的酸性化学镀镍溶液，以及用该溶液在室温下对钢铁等材料的零件表面超声催化施镀的化学镀镍方法。
1.本发明的酸性化学镀镍溶液的配方是在每升溶液中含硫酸镍 10-60克，次亚磷酸钠 10-60克，乙酸钠 10-60克，添加剂 1-5毫克。
上述配方中的添加剂为下列化学药品之一或一种以上的混合物硫脲、乙氧基丁炔二醇、重金属如铅、锡、镉的醋酸盐。
2.酸性化学镀镍溶液的配制方法为先用少量蒸馏水、去离子水或自来水分别溶解上述各药品，然后混合并稀释至要求浓度，再在频率为20-50KHz的超声波清洗机的清洗槽中处理1-5分钟，在室温下静置10小时以上，然后过滤，便完成了整个镀液的配制过程，配制好的化学镀镍溶液的pH值为4-7。
3.用该溶液在室温下对钢铁等材料零件表面的施镀方法为①、将彻底除油清洗后的被镀零件放入浓度15％左右的盐酸溶液中，在频率为20-50KHz超声场中处理0.1-1分钟，再放入蒸馏水或去离子水中，用20-50KHz的超声波处理0.1-5分钟；②、将经过上述处理过的被镀零件立即放入室内常温下的本发明的化学镀镍溶液中，镀液的负载量为0.1-10平方分米/升镀液，再用20-50KHz的超声波催化0.1-5分钟，超声波催化的方法一是直接利用超声波清洗槽作为镀槽，二是将作为镀槽的容器放入超声波清洗槽水浴中，这时零件表面便开始了以每小时1-15微米镀速生长的自催化化学镀镍过程。
本发明的优点在于化学镀镍溶液的成分简单，配制方便，成本较低，浓度可在较大范围内变化，稳定性好，配制后可长期存放，施镀过程不用加温，无酸雾放出，工作环境好，且不论零件大小操作都十分方便，耗能低，效率高，可在施镀过程中用高浓度高pH值的浓缩添加液随时滴注调整镀液的pH值和镀液的成分而不必耽心镀液的自发分解，这样就使得化学镀批量生产过程成为一个连续不间断的无需严格监控的安全生产过程，直至镀液中的副产物如亚磷酸根等积累至饱合状态。另外镀液中被镀零件的负载量即每升镀液中被镀零件的表面积可不受任何限制，而高温镀液在负载量较高时如超过每升镀液2平方分米则容易使镀液发生分解，或因镀液消耗过快需要频繁的降温过滤调整成分反而使生产效率大为降低。当本发明的镀液作为一次性(即一次镀后不再调整成分而将废液丢弃)镀液使用时，可在较高负载量的情况下一次性长时间施镀使镀液中的有效成分接近耗尽，施镀过程无需进行工艺监控，若为了加速耗尽过程，可在施镀后期对镀液施以加温处理，因这时反应离子浓度已较稀薄，不会发生分解或局部沉积等传统酸性高温施镀工艺中易出现的现象，所以加温的方式可以是各种高效率的直接加热方式，以这种一次性施镀方式利用本发明可获得最佳的质量重现性效果。利用该发明可在钢铁等金属零件表面镀覆工程镀层，又可用于在低软化点材料如塑料等表面镀覆功能性镀层。获得的化学镀镍层均匀光亮、平滑致密、结合力强，镀层为含磷量5-11％的非晶态镍磷合金，具有与高温酸性化学镀镍方法所获得镀层相同的性能，也可施以各种后继热处理工艺改善镀层的性能。
下面举出两个实施例作为进一步的说明，以便于该专利的实施。
实施例1按下述配方称取药品硫酸镍25克，次亚磷酸钠25克，乙酸钠25克，醋酸铅2毫克；先将上述药品分别用少量蒸馏水溶解，然后混合稀释至1升，将盛装该溶液的烧杯放入功率为50瓦、频率为36千赫的超声清洗槽水浴中超声处理3分钟，静置24小时，将底部沉淀混浊部分滤出，所配制好的镀液的pH值为5.5。将表面积为3平方分米的低碳钢板分别在碱性除油液、清水中彻底超声除油清洗，再放入15％浓度的盐酸溶液中用同一超声清洗槽超声处理0.5分钟，取出后立即在蒸馏水中超声处理0.3分钟，然后放入并浸没于上面配制过滤好的澄清镀液中，将盛装该溶液的烧杯置于上述的超声清洗槽水浴中超声催化0.5分钟，室温下静置施镀5小时，在低碳钢板表面镀覆得到厚度为25微米的均匀致密光滑的镍磷合金镀层.
实施例2按下述配方称取药品硫酸镍30克，次亚磷酸钠15克，乙酸钠40克，硫脲2毫克；配制过程同实施例1，配制好后的镀液为1升，镀液的pH值为6。将单个零件表面积为5平方分米的一批钢铁镀件逐个按照实施例1中所述的方法进行清洗、活化与催化施镀，每个零件的施镀时间为4小时，施镀过程中连续滴注浓缩添加液，浓缩添加液的配方为，在每升添加液中含硫酸镍300克，次亚磷酸钠300克，用胺水调PH值为8。配制好后经超声处理和静置过滤。施镀过程中该浓缩添加液的连续滴注速度为每分钟0.6毫升，每4个小时更换一次镀件，新镀件放入镀液中时超声催化0.5分钟，连续施镀6个零件后镀液仍能继续正常使用，已镀覆的6个零件都获得了均匀致密光亮的镍磷合金镀层，镀层厚度为20微米。
权利要求
1.一种酸性化学镀镍溶液，其特征是每升该溶液中含有硫酸镍10-60克，次亚磷酸钠10-60克，乙酸钠10-60克，添加剂1-5毫克，添加剂的成分为下列药品之一或两种及两种以上的混合物硫脲、乙氧基丁炔二醇、重金属如铅、锡、镉的醋酸盐，将上述药品用蒸馏水、去离子水或自来水分别溶解，然后混合稀释成pH值为4-7的溶液，再用20-50KHz频率的超声波处理1-5分钟，静置10小时后过滤。
2.一种利用权利要求1所述溶液在室温下对钢铁等材料零件表面施镀的方法，其特征是将被镀零件在彻底除油清洗后放入浓度15％左右的盐酸溶液中超声处理0.1-1分钟，然后放入蒸馏水或去离子水中超声处理0.1-5分钟，再立即放入权利要求1所述的酸性化学镀镍溶液中超声催化0.1-5分钟，以上所用超声频率都为20-50KHz，化学镀镍溶液中放入零件的负载量为0.1-10平方分米/升。
全文摘要
本发明涉及一种酸性化学镀镍溶液,以及用该溶液在室温下对金属零件表面超声催化化学镀镍的方法。该化学镀镍溶液每升中含:硫酸镍10—60克,次亚磷酸钠10—60克,乙酸钠10—60克,添加剂1—5毫克,用蒸馏水、去离子水或自来水配制,再用超声波处理1—5分钟,静置10小时后过滤,pH值为4—7。施镀时镀件经彻底除油清洗后分别在盐酸溶液和清水中超声处理,然后在室内常温下的化学镀镍溶液中短时超声催化,可以以1—15微米/小时的镀速获得均匀致密的镍磷合金镀层。
文档编号C23C18/36GK1182808SQ9611609
公开日1998年5月27日 申请日期1996年11月20日 优先权日1996年11月20日
发明者李惠琪, 李惠东 申请人:山东矿业学院