一种在黄铜基材表面镀镍的方法与流程

1.本发明涉及金属材料表面处理技术领域，特别是涉及一种在黄铜基材表面镀镍的方法。


背景技术：

2.电镀镍利用镀液中的镍离子在阴极上还原而得到金属镍镀层，属于一种阴极电镀过程。现有的电镀镍体系包括硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等，其中，在黄铜基材表面电镀镍普遍采用硫酸盐型(瓦特镍)。瓦特镍的主要成分是硫酸镍、氯化酸和硼酸，为了使得黄铜基材镀镍后得到的镀镍层结晶均匀、细致并且镀镍层与黄铜基材的结合力良好，现有的技术方案是在镀镍溶液中添加含有氟离子的添加剂，氟离子对环境具有一定的污染，并且镀镍液的废液在进行无害化处理的时氟离子不容易去除。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，该方法所使用的镀镍溶液中不含有氟离子。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种在黄铜基材表面镀镍的方法，具体步骤包括：
5.步骤一，对黄铜基材的表面进行除油处理，直至黄铜基材表面无油污
6.步骤二，将黄铜基材置于酸洗液中并持续1
‑
2min，对黄铜基材的表面进行酸洗处理从而对黄铜基材的表面起到活化作用，酸洗液包括90
‑
150g/l的硫酸；
7.步骤三，将黄铜基材置于镀镍溶液中进行电镀镍。
8.上述相邻的步骤之间均包括水洗工序，水洗工序具体为：将黄铜基材置于流动冷水中进行清洗1
‑
2min，再置于40
‑
60℃的温水中进行清洗1
‑
2min。
9.其中，步骤三中，镀镍溶液包括：220
‑
300g/l的硫酸镍、35
‑
55g/l的氯化镍、35
‑
55g/l的硼酸、0.6
‑
1.0g/l的光亮剂、8
‑
12g/l的柔软剂、3
‑
5g/l的氯化钠、0.5
‑
2g/l的十二烷基磺酸钠。黄铜基材进行电镀镍时，黄铜基材作为阴极，阳极为金属镍板，镀镍溶液的温度为15
‑
45℃，镀镍溶液的ph值为5.5
‑
6.0，电镀的电流密度0.5
‑
1.0a/dm2。该镀镍溶液的沉积速率为：3asd的沉积速率约0.6μm/min。
10.镀镍溶液中硫酸镍为镍离子的主要来源，镍离子在黄铜基材表面还原沉积形成金属镍层；氯化镍用于增加镀镍溶液的导电性，帮助阳极溶解，减少阳极极化；硼酸用于稳定镀镍溶液的ph值；十二烷基磺酸钠用作湿润剂，用于防止镀镍层出现针孔；氯化钠用作辅助剂，提供辅助光亮的效果。
11.镀镍溶液中，光亮剂用于控制镀层光亮度和填平度，光亮剂为2
‑
吗啉乙磺酸(分子式为：c6h
13
no4s)。
12.镀镍溶液中，柔软剂用于减少镀层内应力，增加镀层延展性，提高低区覆盖能力，柔软剂的化学结构式为香兰素胺盐酸盐(分子式为：c8h
12
clno2)。
13.本发明具有以下有益效果：
14.本发明提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，该方法所使用的镀镍溶液中未添加含有氟离子的添加剂，黄铜基材进行镀镍后，镀镍层结晶均匀、细致，镀层结合力良好，无脱落现象，镍镀层硬度按gb/t9790测试，镀层维氏硬度约为800hv左右。该方法具有稳定性及可操作性。
具体实施方式
15.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
16.实施例一
17.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，具体步骤包括：
18.步骤一，对黄铜基材的表面依次进行超声波除油5
‑
10min和电解除油5
‑
10min，从而去除黄铜基材表面的油污
19.步骤二，将黄铜基材置于酸洗液中并持续1
‑
2min，对黄铜基材的表面进行酸洗处理从而对黄铜基材的表面起到活化作用，酸洗液包括90g/l的硫酸；
20.步骤三，将黄铜基材置于镀镍溶液中进行电镀镍2
‑
10min。
21.本实施例中，镀镍溶液包括：220g/l的硫酸镍、35g/l的氯化镍、35g/l的硼酸、0.6g/l的2
‑
吗啉乙磺酸、8g/l的香兰素胺盐酸盐、3g/l的氯化钠、0.5g/l的十二烷基磺酸钠。
22.实施例2
23.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，具体步骤包括：
24.步骤一，对黄铜基材的表面依次进行超声波除油5
‑
10min和电解除油5
‑
10min，从而去除黄铜基材表面的油污
25.步骤二，将黄铜基材置于酸洗液中并持续1
‑
2min，对黄铜基材的表面进行酸洗处理从而对黄铜基材的表面起到活化作用，酸洗液包括150g/l的硫酸；
26.步骤三，将黄铜基材置于镀镍溶液中进行电镀镍2
‑
10min。
27.本实施例中，镀镍溶液包括：300g/l的硫酸镍、55g/l的氯化镍、55g/l的硼酸、1.0g/l的2
‑
吗啉乙磺酸、12g/l的香兰素胺盐酸盐、5g/l的氯化钠、2g/l的十二烷基磺酸钠。
28.实施例3
29.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，具体步骤包括：
30.步骤一，对黄铜基材的表面依次进行超声波除油5
‑
10min和电解除油5
‑
10min，从而去除黄铜基材表面的油污
31.步骤二，将黄铜基材置于酸洗液中并持续1
‑
2min，对黄铜基材的表面进行酸洗处理从而对黄铜基材的表面起到活化作用，酸洗液包括120g/l的硫酸；
32.步骤三，将黄铜基材置于镀镍溶液中进行电镀镍2
‑
10min。
33.本实施例中，镀镍溶液包括：280g/l的硫酸镍、45g/l的氯化镍、45g/l的硼酸、0.8g/l的2
‑
吗啉乙磺酸、10g/l的香兰素胺盐酸盐、4g/l的氯化钠、1.5g/l的十二烷基磺酸钠。
34.对比实施例1
35.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，该方法与实施例3的区别仅在于：
镀镍溶液中不含有2
‑
吗啉乙磺酸。
36.对比实施例2
37.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，该方法与实施例3的区别仅在于：镀镍溶液中不含有香兰素胺盐酸盐。
38.对比实施例3
39.本实施例提供一种在黄铜基材表面镀镍的方法，该方法与实施例3的区别仅在于：镀镍溶液中不含有2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐。
40.对实施例3、对比实施例1
‑
3得到的镀镍层进行目测，结果如表1所示。
41.对实施例3、对比实施例1
‑
3得到的镀镍层的结合力按gb/t 5270进行测试，结果如表2所示。
42.表1
[0043] 镀前黄铜基材表面光亮度镀前工件表面粗糙度镀层外观实施例3光亮、有金属光泽表面光滑、无粗糙镀层致密，均匀对比实施例1光亮、有金属光泽没有金属光泽表面粗糙镀层覆盖不完全，镀层局部粗糙对比实施例2光亮、有金属光泽略有金属光泽表面略有粗糙部分表面无镀层覆盖对比实施例3光亮、有金属光泽表面粗糙、不光滑部分表面无镀层覆盖
[0044]
表2
[0045] 黄铜基材表面与镀镍层结合力实施例3不分离，无脱落对比实施例1分离，且脱落对比实施例2不分离，略有脱落对比实施例3分离，且脱落
[0046]
通过上述测试，可以判断当镀镍溶液中同时添加2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐时得到的镀镍层光洁、平整、致密并且结合力好。
[0047]
发明人分别对于实施例3、对比实施例1
‑
3中的镀镍溶液进行测试，得到如下结论：
[0048]
1.2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐在镍的电沉积过程中具有不同的作用，采用二者组成的混合添加剂可获得光亮细致的纳米晶镀镍层，其晶粒尺寸在120nm以内。2
‑
吗啉乙磺酸、香兰素胺盐酸盐、两种作用组成组合添加剂时的协同系数分别为：6.52％，0.58％和19.63％，2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐存在较强的协同作用；
[0049]
2.对比实施例3中的镀镍溶液不加2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐时，镍电沉积受扩散步骤；2
‑
吗啉乙磺酸阻化镍的电沉积，改变镍电沉积速率控制步骤；香兰素胺盐酸盐对电沉积镍的阻化作用不明显，不改变锌电沉积的速率控制步骤；2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐同时加入到对比实施例3中的镀镍溶液时，阻化作用最大，镍的电沉积受电化学步骤控制；
[0050]
3.对比实施例3中的镀镍溶液中加入2
‑
吗啉乙磺酸时，2
‑
吗啉乙磺酸增大了镍电沉积的过电位，镀镍层的晶核密度与2
‑
吗啉乙磺酸含量成正比例关系；对比实施例3中的镀镍溶液中加入香兰素胺盐酸盐时，香兰素胺盐酸盐吸附在电极表面的低电位点，覆盖了活性位点，镀镍层的晶核密度与香兰素胺盐酸盐含量成反比例关系；
[0051]
4.实施例3中的镀镍溶液中由于含有2
‑
吗啉乙磺酸和香兰素胺盐酸盐，得到的镀
镍层的自腐蚀电位正移，腐蚀电化学阻抗增大，镀镍层的耐蚀性显著增加。
[0052]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0053]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。