本发明属于材料表面处理领域，特别涉及一种用于金属材料和塑料表面进行低温酸性化学镀镍-磷二元合金装饰和功能的化学镀液配方。
背景技术：
在一些塑料表面进行化学镀镍，其镀层厚度均匀、可焊接性强、孔隙率底、硬度高、耐磨、耐腐蚀、润滑性好，可大大扩展塑料在精密器具和饰品等领域中的应用范围。然而在塑料表面进行化学镀，通常要求镀液施镀温度不能过高。同时满足低温和耐蚀性都优异的镀液较少。在化学镀镍磷合金领域，低温镀液通常指施镀温度低于70℃的镀液。
酸性化学镀镍具有镀层含磷量高，镀层光亮性好，耐蚀性和镀液稳定性优良等优点，然而传统酸性化学镀镍溶液存在操作温度高，一般大于85℃，最佳温度通常在90℃~95℃，能耗大，劳动环境恶劣，设备易损耗，成本高等缺点；同时不适合在塑料表面进行化学镀，其应用受到限制。降低化学镀镀液温度的传统方法，通常采用提高镀液ph，使还原剂的还原能力提高来实现。目前，低温镀液通常都是在碱性镀液中进行的。常用的配方多数是以焦磷酸钠为主配位剂的碱性镀液，该低温碱性镀液获得的镀层不致密，存在比较明显的应力裂纹。
技术实现要素：
发明目的：
本发明提供了一种生产成本低、耐蚀性优异、低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方，其目的是为了解决目前在化学镀镍-磷技术存在的酸性镀液施镀温度高，能耗大，和碱性低温镀液制备的镀层结晶粗大，耐蚀性差等问题。
技术方案：
本发明是通过一下技术方案来实现的：
一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，该化学镀镍-磷合金的溶液配方每升含硫酸镍20~24g，次磷酸钠20~25g，柠檬酸钠20~25g，乳酸10~20ml，乙酸钠15~20g，丙酸5~15ml，硼酸25~30g，氯化钠25~28g，碘酸钾10~20mg，余量为蒸馏水。
所述的低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，用乙酸调节溶液ph值范围是4.5~5.2。
所述的低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，液温度控制在60~65℃。
一种制备低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液的方法，该方法包括以下步骤：首先将柠檬酸钠、硫酸镍、乙酸钠、硼酸、氯化钠、碘酸钾和次磷酸钠用蒸馏水分别溶解，然后按照顺序依次将硫酸镍、乙酸钠、硼酸、氯化钠、碘酸钾和次磷酸钠的水溶液边搅拌便加入到柠檬酸钠溶液中，之后再边搅拌边加入乳酸和丙酸，再用乙酸调节溶液的ph值范围到4.5~5.2，最后，用蒸馏水稀释至规定体积，升温到60~65℃备用。
优点及效果：
本发明通过配位剂、加速剂、稳定剂的筛选和工艺条件研究，发明了一种低温（60~65℃）酸性化学镀镍溶液，保留了酸性高温镀液镀层结晶细，光亮，耐蚀性优异，镀液稳定性好的优点，沉积速度达15~20微米/小时。镀层性能优于以焦磷酸钠为主配位剂的低温碱性化学镀溶液。本发明生产成本低，具有较高的应用推广价值。镀液的稳定好，室温贮存30天仍可使用，镀层质量良好。
本发明镀液温度明显降低，现有酸性化学镀镍磷合金溶液的镀液温度一般在85~95℃，本发明只有60~65℃，属于低温镀液。其沉积速度、镀层耐蚀性能等比以焦磷酸钠为主配位剂的碱性化学镀镍磷镀液有明显的提高和改善。一般碱性低温镀液的沉积速度一般不到10微米/小时，而本发明可以达到15~20微米/小时左右。扫描电镜结果表明：镀层结晶细小，致密；耐蚀性测试表明，镀层耐蚀性能优异。本发明的低温酸性镀液制备的镀层测得的腐蚀电流密度的数值的数量级在10-6a/cm2，而一般焦磷酸钠低温碱性的腐蚀电流密度的数量级在10-4a/cm2，腐蚀电流密度越小，耐蚀性能越好。这表明低温酸性镀液不仅降低了温度，还具有高温酸性镀液一样良好的耐蚀性。本发明化学镀液可广泛应用于各种金属材料与塑料的化学镀工艺中。
附图说明：
图1为低温酸性化学镍磷镀液制备的镀层的扫描电镜图；
图2低温酸性化学镀镍磷镀液与焦磷酸钠低温碱性镀液制备的镀层的极化曲线对比图。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。
目前，低温化学镀镍液，多采用以焦磷酸钠作为配位剂的碱性镀液体系，存在表面有裂纹，及耐蚀性能较差的问题。因此，本发明提出了一种低温酸性化学镀镍磷合金的化学镀液，其沉积速度和耐蚀性能均优于低温碱性镀液。
一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，该化学镀镍-磷合金的溶液配方每升含硫酸镍20~24g，次磷酸钠20~25g，柠檬酸钠20~25g，乳酸10~20ml，乙酸钠15~20g，丙酸5~15ml，硼酸25~30g，氯化钠25~28g，碘酸钾10~20mg，余量为蒸馏水。
低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，用乙酸调节溶液ph值范围是4.5~5.2。
低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液，溶液温度控制在60~65℃。
一种制备所述的低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液的方法，该方法包括以下步骤：首先将柠檬酸钠、硫酸镍、乙酸钠、硼酸、氯化钠、碘酸钾和次磷酸钠用蒸馏水分别溶解，然后按照顺序依次将硫酸镍、乙酸钠、硼酸、氯化钠、碘酸钾和次磷酸钠的水溶液边搅拌便加入到柠檬酸钠溶液中，之后再边搅拌边加入乳酸和丙酸，再用乙酸调节溶液的ph值范围到4.5~5.2，最后，用蒸馏水稀释至规定体积，升温到60~65℃备用。
其中，ph值达到4.5~5.2则不需要乙酸调节，如果需要乙酸调节则算入混合溶液中，余量用蒸馏水配制到规定体积。
试验表明，传统的酸性镀液需要较高的温度下进行。如果降低温度，其沉积速度会降低，甚至不发生沉积反应。研究表明，合适配位剂的加入除了具有稳定镀液的作用外，在一定浓度范围内对提高沉积速度，降低反应温度有较大的作用。此外，硼酸和氯化钠的加入也对提高低温条件下的沉积速度有较大的作用。通过大量的实验研究，实现了在低温酸性镀液获得较高沉积速度，并且镀层耐蚀性优异的镀液。
利用上述配制的化学镀液，在温度为60~65℃，装载量0.5~1.5平方分米/升条件下，可以进行化学镀二元镍-磷合金。
根据s3400型扫描电镜（日本日立制作所），auy220分析天平（日本岛津制作所）和chi604e电化学分析仪（上海辰华仪器公司）的检测结果。如图1所示，扫描电镜可见：镀层表面均匀平整，致密。用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，一般镀速为15~20微米/小时，而一般碱性低温镀液的沉积速度一般不到10微米/小时。电化学极化曲线测试结果表明，低温酸性二元合金镍-磷镀层耐蚀性优于焦磷酸钠低温碱性二元合金镍-磷镀层。
实施例1：
一种低温酸性化学镀二元合金镍-磷的化学镀液，该化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：20克/升，次磷酸钠：20克/升，柠檬酸钠：20克/升，乳酸：10毫升/升，乙酸钠：15克/升，丙酸：5毫升/升，硼酸：30克/升，氯化钠：28克/升，碘酸钾：10毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至4.5，加水至规定体积，将溶液温度调节到60℃。
上述化学镀二元合金镍-磷化学镀液配制步骤如下：
（1）称取计量的柠檬酸钠加水制得溶液a；
（2）称取计量的硫酸镍，加水制得溶液b；
（3）称取计量的乙酸钠，加水制得溶液c；
（4）称取计量的硼酸，加热水制得溶液d；
（5）称取计量的氯化钠，加水制得溶液e；
（6）称取计量的碘酸钾，加水制得溶液f；
（7）称取计量的次磷酸钠，加水制得溶液g；
（8）按照顺序依次将溶液b、c、d、e、f、g，边搅拌，边加入溶液a中，得到混合溶液h；乳酸和丙酸量取指定的体积后在搅拌下加入混合溶液h中；
（9）用乙酸将溶液h调至ph在4.5-5.2范围内，最后用蒸馏水稀释至规定体积。上述计量的化学药品与化学镀镍-磷合金的溶液配方每升含量一致。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为15.6微米/小时，而一般碱性低温镀液的沉积速度一般不到10微米/小时。
实施例2：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：20克/升，次磷酸钠：20克/升，柠檬酸钠：20克/升，乳酸：10毫升/升，乙酸钠：15克/升，丙酸：5毫升/升，硼酸：30克/升，氯化钠：28克/升，碘酸钾：10毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至4.5，加水至规定体积，将溶液温度调节到65℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为16.1微米/小时。
实施例3：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：24克/升，次磷酸钠：25克/升，柠檬酸钠：25克/升，乳酸：20毫升/升，乙酸钠：15克/升，丙酸：15毫升/升，硼酸：30克/升，氯化钠：28克/升，碘酸钾：20毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至5.2，加水至规定体积，将溶液温度调节到60℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为17.5微米/小时。
实施例4：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：24克/升，次磷酸钠：25克/升，柠檬酸钠：25克/升，乳酸：20毫升/升，乙酸钠：15克/升，丙酸：15毫升/升，硼酸：30克/升，氯化钠：28克/升，碘酸钾：20毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至5.2，加水至规定体积，将溶液温度调节到65℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为18.2微米/小时。
实施例4的镀液化学镀二元合金镍-磷镀层的扫描电镜图如图1所示，从图1中可以看出，镀层结晶细小，致密，与现有技术的焦磷酸钠低温碱性镀液制备的镀层相比，镀层无裂痕且耐蚀性也优于现有技术的焦磷酸钠低温碱性镀液制备的镀层。
实施例5：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：20克/升，次磷酸钠：20克/升，柠檬酸钠：25克/升，乳酸：20毫升/升，乙酸钠：15克/升，丙酸：5毫升/升，硼酸：30克/升，氯化钠：28克/升，碘酸钾：20毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至4.5，加水至规定体积，将溶液温度调节到62℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为16.8微米/小时。
实施例6：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：20克/升，次磷酸钠：20克/升，柠檬酸钠：20克/升，乳酸：10毫升/升，乙酸钠：20克/升，丙酸：15毫升/升，硼酸：25克/升，氯化钠：25克/升，碘酸钾：10毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至4.5，加水至规定体积，将溶液温度调节到64℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为19.2微米/小时。
实施例7：
其它条件同实施例1，一种低温酸性化学镀镍-磷合金的溶液配方如下：
硫酸镍：20克/升，次磷酸钠：20克/升，柠檬酸钠：20克/升，乳酸：10毫升/升，乙酸钠：28克/升，丙酸：15毫升/升，硼酸：28克/升，氯化钠：27克/升，碘酸钾：10毫克/升，用乙酸调节溶液ph值至4.5，加水至规定体积，将溶液温度调节到63℃。
用分析天平采用称重法测试镀层的沉积速度，经过计算，镀速为18.6微米/小时。
结论：本发明镀液温度明显降低，沉积速度显著提高，扫描电镜结果表明：镀层结晶细小，致密。如图2所示，其中a、b、c、d、e、f和g分别代表实施例1到实施例7的镀液制备的镀层的电化学极化曲线，h代表焦磷酸钠低温碱性镀液制备的镀层的极化曲线；电化学极化曲线测试结果表明，低温酸性镀液制备的镀层的腐蚀电位更正，腐蚀电流密度更小，其耐蚀性能优于低温碱性镀液制备的镀层耐蚀性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。