一种亚磷酸体系镀Ni-P合金的电镀液及电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电锻媒工艺的技术领域，尤其涉及一种亚磯酸体系锻Ni-P合金的电 锻液及电锻方法。
【背景技术】
[0002] Ni-P合金具有抗还原性腐蚀介质的特性，尤其是当媒磯合金中磯的质量分数达到 0.08 W上时，其组织结构呈非晶态，具有具有高耐蚀、耐磨、可焊性、磁性屏蔽、高硬度、高强 度、高导电性等优异的性能，已广泛应用于汽车、航空、计算机、电子、化工和石油等领域。近 年来，由于环保的要求，W其它锻层代替铅锻层的技术越来越受到重视。Ni-P合金锻层经热 处理后的硬度接近或超过硬铅锻层，并且电锻Ni-P合金锻层具有很多优点，在成本和性能 方面代替硬铅锻层是可行的。目前用于制备Ni-P合金的方法有化学锻和电锻两种，电锻法 与化学锻法相比具有很多优点，例如沉积速度快、锻液工作温度相对较低、锻液稳定性高、 可制得更厚的锻层、成本较低等。
[0003] 按照磯源的不同，Ni-P合金电锻分为亚磯酸体系电锻和亚磯酸盐体系电锻。现有 的亚磯酸体系Ni-P合金电锻普遍存在锻层的硬度较低、耐磨损性较差、耐腐蚀性不强的技 术缺陷。该些严重制约了 Ni-P合金电锻在工业上的大规模应用。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明一方面提供一种亚磯酸体系锻Ni-P合金的电锻液，该电锻液获 得的锻层硬度大、耐磨损性强、耐腐蚀性高。
[0005] 一种亚磯酸体系锻Ni-P合金的电锻液，包括含量为200~260g/L的NiS〇4 '6&0、 含量为30~70g/L的NiCls 'eHsO、含量为20~50g/L的H3PO3、含量为30~50g/L的H3BO3、 含量为25~45g/L的氣化物、含量为25~50g/L的巧樣酸盐、含量为5~lOg/L的糖精盐、 含量为0. 5~0. 7g/L的轻己基快丙基離和含量为0. 05~0. 2g/L的阳离子表面活性剂。 [000引其中，包括含量为240g/L的NiS04.6&0、含量为45g/L的化化.6&0、含量为35g/ L的H3PO3、含量为40g/L的H3BO3、含量为35g/L的氣化物、含量为40g/L的巧樣酸盐、含量 为8g/L的糖精盐、含量为0. 6g/L的轻己基快丙基離和含量为0. 15g/L的阳离子表面活性 剂。
[0007] 其中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基硫酸轴和/或十二烷基苯賴酸轴。
[0008] W上电锻液的技术方案中，选用巧樣酸盐为配位剂，巧樣酸盐优选为巧樣酸盐钟 或轴。媒离子在锻液中较易水解成多核聚合物，而该多核聚合物将富集于阴极表面阻碍二 价媒的放电沉积，多核聚合物由于含有较长的分子链难W放电沉积成媒单质。巧樣酸根与 二价媒离子有较强的配位能力，当巧樣酸在锻液中的浓度达到一定时，巧樣酸根能与水发 生竞争，可争夺水分子与媒离子的配位，形成更稳定的且可放电沉积的媒巧樣酸的络合物。 此外，该络合物可提高阴极放电的活化能，增强二价媒离子在阴极的极化，减缓阴极的析氨 现象。
[0009] 选用亚磯酸为锻层中单质磯的来源。相比于次磯酸体系的磯源，亚磯酸体系可承 受更大范围的阴极电流密度，不会出现锻层的发黑或发灰，锻层质量较为稳定。亚磯酸在阳 极可被氧化成酸性较强的正磯酸，从而在一定程度上能减缓锻液在电锻过程中因氨离子的 消耗导致酸性的下降。
[0010] 选用NiCls为媒的辅盐，其中的氯离子主要起活化的作用，防止阳极发生纯化，促 进阳极正常溶解；还能增大溶液的导电能力和阴极电流效率，使锻层晶粒细化。本发明中媒 离子的含量为230~330g/l，当含量较低时，即使亚磯酸的浓度再大，锻液中的析氨仍然较 为严重。只有当媒离子维持在该范围时，方能够保证媒与磯的共沉积。媒含量过高，会使得 锻层中磯含量过低，从而影响锻层的耐腐蚀性等综合性能。
[0011] 选用H3BO3缓冲剂，起抑值缓冲作用，稳定锻液所需的酸性环境。选用氣化物为导 电盐，氣化物优选为可溶性的氣化物，例如氣化轴或氣化钟。氣离子可与测酸根配位形成氣 测酸根络离子，因而可促进测酸的缓冲作用，提高阴极极限电流密度。
[0012] 选用轻己基快丙基離为次级光亮剂，主要起增强高、中阴极电流密度区阴极极化， 提高光亮填平，长效等作用。选用糖精盐作为初级光亮剂，可消除锻层内应力，增强延展性， 提高低电位分布能力。轻己基快丙基離和糖精盐的复合使用可获得宽阴极电流密度范围的 光亮锻层。
[0013] 阳离子表面活性剂起润湿剂的作用，降低阴极表面张力，防止锻层表面产生针孔， 有利于氨气的逸出。
[0014] 本发明另一方面提供一种电锻方法，该方法可W使锻层的硬度大、耐磨损性强、耐 腐蚀性高。
[0015] 一种使用上述的电锻液电锻的方法，包括W下步骤：
[0016] (1)配制电锻液；在水中溶解各原料组分形成电锻液，所述每升电锻液含有200~ 260g NiS〇4 ? 6&0、30 ~70g NiCla ? 6&0、20 ~50g &口〇3、30 ~50巧3B03、25 ~45g 氣化 物、25~50g巧樣酸盐、5~lOg糖精盐、0. 5~0. 7g轻己基快丙基離和0. 05~0. 2g阳离 子表面活性剂；
[0017] (2) W预处理过阴极和阳极置入所述电锻液中通入电流进行电锻。
[001引其中，所述电流为单脉冲方波电流；所述单脉冲方波电流的脉宽为1~3ms，占空 比为5~30%，平均电流密度为2~5A/dm2。
[0019] 其中，所述步骤（2)中电锻液的抑为0.5~2。
[0020] 其中，所述步骤（2)中电锻液的温度为50~7(TC。
[0021] 其中，所述电锻的时间为20~40min。
[0022] W上电锻方法的技术方案中，单脉冲方波电流定义为在ti时间内通入电流密度为 Jp的电流，在t2时间内无通入电流，是一种间歇脉冲电流。占空比定义为ti/ (ti+t2)，频 率为1/ (ti+t2)，平均电流定义为Jp ti/ (ti+t2)。同直流电沉积相比，双电层的厚度和离 子浓度分布均有改变；在增加了电化学极化的同时，降低了浓差极化，产生的直接作用是， 脉冲电锻获得的锻层比直流电沉积锻层更均匀、结晶更细密。不仅如此，脉冲电锻还具有： (1)锻层的硬度和耐磨性均高；（2)锻液分散能力和深锻能力好；(3)减少了零件边角处的 超锻，锻层分布均匀性好，可节约锻液。
[0023] W紫铜板作为阴极，W纯媒板为阳极。对阴