探索化学镀镍溶液及其镀镍方法：提升金属制件性能的关键技术

探索化学镀镍溶液及其镀镍方法：提升金属制件性能的关键技术

本发明涉及镀镍加工领域，特别涉及一种化学镀镍溶液及其镀镍方法。

背景技术：

1、镀镍是通过氧化还原反应在金属零件表面沉积一层镍的方法。镀镍后的金属零件具有良好的耐腐蚀性，耐磨性好，光泽度高，提高了金属零件的使用性能。提高了零件的美观度和物理性能，几乎适用于所有的金属表面镀镍，因此应用十分广泛。

2、现代工业生产中，化学镀镍技术是一种重要的表面处理方法，广泛应用于航空航天、电子、汽车、石油、精密机械等领域。该技术使被处理表面不需要外加电源，通过化学反应在各种基体材料表面直接沉积一层镍金属层，达到增强表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和美观性的目的。传统的电镀方法受电流分布不均匀引起的镀层质量问题的限制。而化学镀镍技术可以更均匀地覆盖几何形状复杂的工件表面，显示出显著的优势。

3、近年来，随着材料科学和化学工程技术的进步，科研人员致力于开发新的化学镀镍溶液配方，以改善镀液的整体性能。这些改进措施包括但不限于优化镍盐的种类和浓度、引入高效的缓蚀剂和络合剂、选用新型环保还原剂​​、添加具有特定功能的表面活性剂等。例如采用专门设计的双络合体系，可显著提高溶液中镍离子的稳定性和沉积效率，同时减少有害副产物的生成。

4、在上述背景下，本发明提供了一种化学镀镍溶液及其镀镍方法，本发明制备的镀镍溶液不仅具有优异的适用性，还可以实现低温、快速沉积、低应力、高结合强度的镀镍层，还能在较宽的工艺范围内保证化学镀镍工艺的稳定，其本身具有良好的稳定性，因此适合多样化、高标准的表面处理需求，具有重要的实用价值和市场前景。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种化学镀镍溶液，其原料包括：主剂20-35g/l、络合剂25-30g/l、还原剂25-35g/l、稳定剂5~15g/l、缓冲剂5~15g/l、调整剂5~8g/l、光亮剂0.2~1g/l、润湿剂2~5g/l、助剂1~20g/l，其余为超纯水。

2、作为优选方案，主剂为硫酸镍或氯化镍。

3、作为优选的方案，所述主剂、络合剂、还原剂、润湿剂的质量比为（28~30）：（26~27）：（26~28）：4。

4、作为优选的方案，所述主剂、络合剂、还原剂、润湿剂的质量比为28:26:26:4。

5、作为优选的方案，所述络合剂为乙二胺四乙酸。

6、作为优选的方案，所述还原剂为次磷酸盐、硼氢化钠、硼烷中的至少一种。

7、作为优选的方案，所述还原剂为次磷酸钠。

8、作为优选的方案，所述稳定剂为pH稳定剂。

9、作为优选的方案，所述pH稳定剂为醋酸钠。

10、作为优选的方案，所述稳定剂、缓冲剂、调节剂、光亮剂的质量比为（8～14）：（6～10）：（6～8）：（0.5～0.9）。

11、作为优选的方案，所述稳定剂、缓冲剂、调节剂、光亮剂的质量比为（10~14）：（8~10）：（7~8）：（0.6~0.8）。

12、作为优选的方案，所述稳定剂、缓冲剂、调节剂、光亮剂的质量比为13:9:8:0.8。

13、作为优选实施例，所述缓冲剂为硼酸及其衍生物、柠檬酸盐、醋酸盐、磷酸盐、氨基酸盐中的至少一种。

14、作为优选实施例，所述缓冲液为柠檬酸盐和磷酸盐的组合。

15、作为优选的溶液，所述缓冲液为柠檬酸钠和磷酸二氢钠。

16、作为优选的方案，所述柠檬酸钠与磷酸二氢钠的质量比为（2~3）：（0.8~1.2）。

17、作为优选的方案，所述调节剂为萘醌、氟化钾、十二烷基硫酸钠的组合。

18、作为优选实施例，萘醌、氟化钾、十二烷基硫酸钠的质量比为（2-3）：（1-2）：（4-6）。

19、萘醌、氟化钾、十二烷基硫酸钠的质量比为2.5:1.5:5。

20、本发明采用上述调节剂的复配方案，可以有效提高化学镀镍液的镀镍性能。首先，上述调节剂的活性分子共同作用，通过物理吸附或化学吸附作用，富集在基体材料上。吸附的改性剂层还可以改变表面的表面润湿性。上述复配方案还可以与溶液中的镍离子形成不稳定的络合物，降低自由镍离子的有效浓度，使镀层生长的稳定性变差。所需的镍离子必须经过解络合过程才能参与沉积反应，间接减慢了镀层的生长速度。最后，在化学镀镍过程中，基体表面的催化活性中心是促进镍离子还原的关键。上述调节剂通过化学反应与这些活性点反应，形成覆盖层或使其失去催化能力，从而减少镀层的成核点和生长速度，达到控制镀层厚度和结构的目的。

21、作为优选的方案，所述光亮剂为n,n-二乙基炔丙基胺硫酸盐、炔丙基磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠中的至少一种。

22、作为优选方案，所述光亮剂为3-巯基丙磺酸钠。

23、作为优选的方案，所述润湿剂为羧酸。

24、作为优选实施例，所述羧酸为甲酸、琥珀酸、乙酸、辛酸中的至少一种。

25、作为优选实施例，所述羧酸为琥珀酸和乙酸的组合。

26、作为优选实施例，所述琥珀酸与乙酸的质量比为（1~3）：（1~3）。

27、作为优选的方案，所述琥珀酸与乙酸的质量比为1:2。

28、作为优选的方案，所述助剂为辅助稳定剂、促进剂和软化剂。

29、作为优选的方案，所述辅稳定剂、促进剂、软化剂的质量比为（1~2）：（1~2）：（0.5~1）。

30、作为优选的方案，所述辅助稳定剂为碘酸钠、钼酸铵、黄原酸盐中的至少一种。

31、作为优选实施例，所述促进剂为乳酸、氟化钠、己酸中的至少一种。

32、作为优选实施例，所述促进剂为乳酸。

33、作为优选的方案，所述柔软剂为吡啶乙氧基醚磺酸钠、十二烷基醚磺酸盐中的至少一种。

34、作为优选的方案，所述柔软剂为吡啶乙氧基醚磺酸钠。

35、本发明的第二方面提供了一种采用上述化学镀镍溶液进行镀镍的方法，该方法包括以下步骤：s1：将预镀件烘干后浸入化学脱脂溶液中进行脱脂处理；s2：脱脂处理完成后，将预镀件依次用60~80℃热水、20~25℃水、酸性溶液、20~25℃水、活化溶液、20~25℃水、30~25℃水进行清洗；s3：完成后，将预镀件放入化学镀镍溶液中进行化学镀镍处理，处理完成后用20~25℃水清洗四次，得到镀镍件；s4：清洗后，将镀镍件放入热处理炉中进行热处理、烘干，完成后得到产品。

36、作为优选的方案，所述化学脱脂溶液为丙酮。

37、作为优选的方案，热水冲洗的时间为5至15秒。

38、作为优选方案，20-25℃水温洗涤时间为5-15s。

39、作为优选方案，所述酸性溶液为10-20wt％硝酸溶液。

作为优选的方案，酸洗时间为3～6分钟。

作为优选的方案，所述活化液为氢氟酸和氟化氢铵的混合溶液，活化液冲洗时间为3～6分钟。

42、作为优选的方案，所述热处理干燥温度为80-120℃，处理时间为10-20分钟。

43、本发明的有益效果如下：

44.1.本发明提供的化学镀镍溶液不仅具有优良的适用性，能够实现低温、快速沉积、低应力、高结合强度的镀镍层，而且能够保证工艺范围广，化学镀镍工艺在一定范围内保持稳定，本身稳定性好，因此适合多样化、高标准的表面处理需求，具有重要的实用价值和市场前景。

45.2.本发明提供一种化学镀镍液，采用复合调节剂方案，可有效提高化学镀镍液的镀镍性能；上述调节剂的活性分子通过物理吸附或化学吸附共同作用，吸附富集在基体材料表面或正在形成的镀层表面，这些分子可以占据活性位置，减少基体上镍离子与其他反应物的接触机会，从而减缓镍离子的还原速度，镀层还可以改变表面的润湿性，影响镀液在基体上的铺展，进一步调控沉积过程；另一方面，调节剂的复合方案还可以与溶液中的镍离子形成不稳定的络合物，通过降低自由镍离子的有效浓度，使镀层生长所需的镍离子必须经过解络合过程才能参与沉积反应，间接减缓了镀层的生长速度。

46.3.本发明提供的化学镀镍溶液，镀镍层致密，内部无孔洞，因此还具有优良的耐腐蚀性能，延长了镀镍件的使用寿命，镀镍层与加工件的结合强度高，不会发生分离、脱层现象，镀镍工艺简单，加工成本相对较低，具有优良的市场前景。

技术特点：

1.一种化学镀镍溶液，其特征在于：其原料包括：主剂20-35g/l、络合剂25-30g/l、还原剂25-35g/l、稳定剂5-15g/l、缓冲剂5~15g/l、调整剂5~8g/l、光亮剂0.2~1g/l、润湿剂2~5g/l、助剂1~20g/l，余量为超纯水；

2.根据权利要求1所述的化学镀镍溶液，其特征在于稳定剂、缓冲剂、调节剂、光亮剂的质量比为（10～14）：（8～10）：（7～8）：（0.6～0.8）。

3.根据权利要求2所述的化学镀镍溶液，其中所述缓冲剂为柠檬酸盐和磷酸盐的组合。

4.根据权利要求3所述的化学镀镍溶液，其特征在于：所述缓冲剂为柠檬酸钠和磷酸二氢钠；柠檬酸钠与磷酸二氢钠的质量比为(2～3)：(0.8～1.2)。

5.根据权利要求4所述的化学镀镍液，其特征在于：所述羧酸为甲酸、琥珀酸、乙酸、辛酸中的至少一种。

6.一种采用权利要求1至5任一项所述的化学镀镍溶液进行镀镍的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：s1：将预镀件烘干后浸入化学脱脂溶液中；脱脂后，将预镀件依次用60~80℃热水、20~25℃水、酸液、20~25℃水、活化液洗涤，用20~25℃水洗涤三次；s3：完成后，将预镀件放入化学镀镍溶液中进行化学镀镍处理，处理完成后再用20~25℃水洗涤四次，得到镀镍处理的零件；s4：将洗涤后的镀镍件放入热处理炉中进行热处理、烘干，完成后得到零件。

技术摘要

本发明涉及镀镍领域，具体涉及一种化学镀镍溶液及其镀镍方法。化学镀镍溶液包括：主剂20-35g/L、络合剂25-30g/L、还原剂25~35g/L、稳定剂5~15g/L、缓冲剂5~15g/L、调整剂5~8g/L、光亮剂0.2~1g/L、润湿剂2~5g/L、助剂1~20g/L，余量为超纯水。本发明制备的镀镍溶液不仅适用性优良，而且可以实现低温、快速沉积、低应力、高结合力的镀镍层，在较宽的工艺范围内保证化学镀镍工艺稳定，本身稳定性好，适合多样化、高标准的表面处理需求，具有重要的实用价值和市场前景。

技术研发人员：李晓川、李晓芙

受保护的技术用户：

技术开发日：

技术发布日期：2024/6/18