技术领域
[0001] 本
发明属于
化学镀镍技术领域，具体涉及一种
化学镀镍溶液及镀镍工艺。
背景技术
[0002] 化学镀镍是一种通过化学方法在金属或非金属表面镀上一层非晶态Ni-P
合金镀层的工艺。由于化学镀镍镀层具有优异的耐
腐蚀性、
耐磨性和微
磁性等性能，因此化学镀镍具有广泛的工业应用，如在
钢铁、铸件、
铝合金等金属表面或玻璃、塑料等非金属表面上通过化学镀镍来保护基体材料不受腐蚀、耐磨损或起光亮装饰作用等。
[0003] 现有化学镀镍溶液主要包括
基础液和添加剂，基础液中的Ni离子在施镀过程中逐2+ 2+ 3+ +
步转移到被加工
工件表面。其添加剂中含有Pb 、Sn 、Sb 、Hg等重
金属离子中的一种或几种，这些重金属离子在施镀过程中不参加反应，只发生转移和转化，如果废液处理不当，很容易造成环境污染，且其对
土壤的污染是不可逆转的，严重影响生态环境和人体健康。另外，现有化学镀镍溶液的
稳定性较低，操作不当容易发生
水解，造成材料浪费和环境污染，且化学镀镍镀层容易出现麻点、针孔、厚度不均、表面花斑等现象。
发明内容
[0004] 为了解决
现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种化学镀镍溶液及镀镍工艺。本发明通过对化学镀镍的作用机理进行研究，开发出不含重金属元素的复合添加剂，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。
[0005] 本发明所采用的技术方案为：一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为
溶剂，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0006]
[0007] 所述化学镀镍溶液中不含Pb2+、Bi2+、Cd2+、Hg2+和Cr6+等重金属离子，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。
[0008] 本发明中，
硫酸镍为镍盐，次
磷酸钠为还原剂。本发明中化学镀镍过程的机理为：
[0009] 还原剂脱氢：H2PO2-→·HPO2-+H
[0010]
氧化：·HPO2-+OH-→H2PO3-+e
[0011] 氢氢结合：H+H→H2
[0012] 氧化：H+OH-→H2O+e
[0013] 镍盐金属析出：Ni2++2e→Ni
[0014] 析氢：2H2O+2e→H2+2OH-
[0015] 磷析出：mNiL22++H2PO2-+(2m+1)e→NimP+2mL+2OH-
[0016] 式中L表示络合物。
[0017] 在进行化学镀镍时，利用电位-pH关系图研究pH值的变化对氢离子与镍离子发生竞争放电的影响：当pH值小于3.6时，反应终止；当pH值大于6.0时，反应也终止。在本发明中，所述缓冲剂为
柠檬酸、
琥珀酸和
醋酸钠，维持pH值在3.8-5.8之间，以保证化学镀镍的正常进行。
[0018] 琥珀酸学名丁二酸，CAS号为：110-15-6。
[0019] 每升化学镀镍溶液中含有：柠檬酸6-12g、琥珀酸6-12g和醋酸钠10-20g。
[0020] 络合剂的作用主要是与镍离子进行络合以降低游离镍离子的浓度，提高镀液的稳定性。对比分析化学镀镍液络合物与镍离子络合的稳定常数，综合考虑镍
原子的价
电子结构与络合物配位体之间O-配位、S-配位、N-配位的关系，本发明中，所述络合剂为乳酸和柠檬酸，所述乳酸和柠檬酸的比例为2:1-2。本发明中，络合剂中的乳酸和柠檬酸，均为O-配位。
[0021] 稳定剂能够阻止或推迟化学镀镍液的自发分解，稳定镀液，同时还影响镀层的
质量和性能。在保证镀层符合性能要求的前提下，综合考虑几种稳定剂之间相互作用，确保不会出现相互阻碍或减弱稳定作用，同时还要考虑稳定剂对环境的可能存在的潜在污染。在本发明中，所述稳定剂为碘盐、某脲、糖精钠或某醇中的一种或任意组合。
[0022] 根据测定化学镀镍溶液在不同稳定剂浓度时的混合电位图，每升化学镀镍溶剂中含有的质量为：
[0023]
[0024] 所述碘盐为碘化钠、碘化
钾或碘酸钾等；所述某脲为尿素、
碳酰二胺脲或硫脲等；所述某醇为甲醇、乙二醇、聚乙二醇或丁三醇等。当然本领域技术人员在本发明的指导精神下，也能使用其他碘盐、某脲、糖精钠或某醇作为稳定剂，在此就不在赘述。
[0025] 本发明还提供了一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0026] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。
[0027] 为保证化学镀镍的质量，优选的技术方案是，在所述酸性化学镀镍之前和之后，分别包括前处理步骤和后处理步骤：
[0028] 前处理：将待镀工件进行除锈、除油脂、中和和水洗处理；
[0029] 后处理：将酸性化学镀镍处理后的工件进行水洗，并吹干或晾干。
[0030] 所述酸性化学镀镍步骤中所述化学镀镍溶液的
温度为80-95℃。
[0031] 本发明的有益效果为：
[0032] 1、本发明提供了一种化学镀镍溶液，通过对化学镀镍的作用机理进行研究，开发2+ 2+ 3+ +
出不含重金属元素(如：Pb 、Sn 、Sb 、Hg等)的复合添加剂，符合欧盟ROHS要求，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。
[0033] 2、所述化学镀镍溶液，使用寿命长，能够循环使用8-12周期。
[0034] 3、所述化学镀镍溶液镀镍后镀层为非晶态Ni-P合金，具有微磁性；镍层细密，孔隙率低，耐腐蚀强，能够耐受强酸60min不变色。
[0035] 4、所述化学镀镍溶液深镀、均镀能
力强，操作工艺简单。
[0036] 5、本发明还提供了一种镀镍工艺，使用所述化学镀镍溶液，操作简便，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。
具体实施方式
[0037] 下面结合
实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
[0038] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0039] 实施例1
[0040] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0041]
[0042] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0043] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为95℃。
[0044] 实施例2
[0045] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0046]
[0047] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0048] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为80℃。
[0049] 实施例3
[0050] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0051]
[0052] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0053] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为87℃。
[0054] 实施例4
[0055] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0056]
[0057] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0058] 前处理：将待镀工件进行除锈、
抛光、除油脂、中和和水洗处理；
[0059] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为95℃；
[0060] 后处理：将酸性化学镀镍处理后的工件进行水洗，并吹干或晾干。
[0061] 实施例5
[0062] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0063]
[0064] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0065] 前处理：将待镀工件进行除锈、抛光、除油脂、中和和水洗处理；
[0066] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为90℃；
[0067] 后处理：将酸性化学镀镍处理后的工件进行水洗，并吹干或晾干。
[0068] 实施例6
[0069] 一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，所述化学镀镍溶液的pH为3.8-5.8，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：
[0070]
[0071] 一种使用上述化学镀镍溶液的镀镍工艺，包括以下步骤：
[0072] 前处理：将待镀工件进行除锈、抛光、除油脂、中和和水洗处理；
[0073] 酸性化学镀镍：将待镀工件浸泡在所述化学镀镍溶液中。所述化学镀镍溶液的温度为87℃；
[0074] 后处理：将酸性化学镀镍处理后的工件进行水洗，并吹干或晾干。
[0075] 实验例
[0076] 采用本发明中化学镀镍工艺镀镍层的性能测试
[0077] 将采用本发明中的化学镀镍溶液和镀镍工艺得到的试验件进行性能测试，分别测定实施例4-6中每种方法100个试验件中各试验件的中性盐雾时间、硬度、杂斑率以及裂痕时间。本次试验件的性能测试设定对比例1和2，其中对比例1采用CN101760767A中实施例1中镀镍材料和镀镍工艺，镀层厚度为10μm，对比例2采用CN102021619A中实施例4中镀镍材料和镀镍工艺，镀层厚度为10μm；本次试验件的性能测试各指标的测定方法如下所示：
[0078] 中性盐雾试验(NSS：Neutral Salt Spray test)是在特定的试验箱内，将含有(5±0.5)％
氯化钠、pH值为6.5-7.2的盐水通
过喷雾装置进行喷雾，让盐雾沉降到待测试验件上，经过一定时间观察其表面腐蚀状态。试验箱的温度为求在(35±2)℃，湿度大于95％，降2
雾量为1-2mL/(h·cm2)，
喷嘴压力为78.5-137.3kPa(0.8-1.4kgf/cm )。试验件在箱内放置时不要直接与
箱体接触，而要采用悬挂或放在专用的架子上，如果是片状，要与平面呈l5°-
30°
角。以间歇或连续方式进行喷雾试验。每隔2小时观察试验件表面锈蚀情况，记录观察到
