环保型光亮高速化学镀Ni-P合金的研究

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由于化学镀镍合金具有优异的耐蚀性,良好的耐磨性,镀层厚度均匀、与基体结合力好以及具有良好的电性能等,因此,已在机械、石油、化工、纺织、电子、航空航天、军事等许多领域获得应用。化学镀镍溶液的沉积速度和稳定性是目前国内外化学镀镍工业关注的焦点,也是研究的难点,因为它直接关系到化学镀镍的特殊需求和应用领域。随着国际上无铅、无镉及无铬化进程的加快,绿色环保型的化学镀镍添加剂的研制开发也就变得迫在眉睫。 本课题旨在研究环保型的高速化学镀镍新工艺,探讨了工艺流程、镀液组成、pH值、温度、搅拌、装载量等因素对化学镀镍过程的影响,并对长寿命镀镍工艺进行了探索研究,同时利用电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、极化曲线等现代分析技术测试了镀层的性能,得到了如下研究结果: (1)络合剂对镀液镀速和稳定性影响至关重要。不同种类的络合剂与用量直接决定了镀液抗自然分解的能力,尤其是对亚磷酸根的容忍能力,客观上决定了镀液的使用寿命。络合剂的选择要根据它的pK值和螯合物多元环数。乳酸-柠檬酸双络合剂体系兼具稳定性好和镀速高两种优势,比单一络合剂的效果更好。 (2)稳定剂是影响镀液稳定性的主导因素,通常痕量的稳定剂就能对镀液的稳定性产生极大的影响。复合稳定剂与络合剂的合理匹配对镀液的稳定性和提高镀速更有效。 (3)添加剂若与还原剂形成中间态化合物,可加速镀层沉积速度。加速剂对镀液的稳定性有一定影响。当加速剂对镍离子有络和作用时,可以促进镀液的稳定;当加速剂对镍离子没有络和作用时,镀液的不稳定趋势将加强。 (4)光亮剂硫酸铋是通过与镍发生共沉积对镀层光亮度起作用。 (5)通过以上研究确定了化学镀镍新工艺配方:硫酸镍30g/L,次亚磷酸钠30g/L,乳酸10ml/L,柠檬酸0.5 g/L,醋酸钠25/L,硫脲3mg/L,稳定剂S1 mg/l,加速剂A60mg/l,硫酸铋2mg/l,温度85℃,装载量1 dm2/L。在此条件下镀速可达到30~38μm/h,一般的配方仅为15~25μm/h,获得磷含量8%的微晶+非晶结构Ni-P合金层,并且该镀层镜面光亮,耐蚀性能优异。 (6)本工艺的使用寿命较长,并且各项性能指标能够满足工艺要求,验证了镀液基础配方方法的实用性和提高镀液稳定性措施的有效性。探索长寿命镀镍工艺达到了预期效果。 (7)通过该新工艺与市售工艺的成本的简要对比,虽然该工艺成本略高于市售成本,但该工艺没有铅镉添加剂,利于环保,并且镀层各项性能均优于市售工艺,故此工艺会有很好的工业应用前景和环保意义。
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