一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液及其施镀工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液及其施镀工艺;属于化学镀技术领域。
【背景技术】
[0002]化学镀是在无电流通过时借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在自催化表面上的一种镀覆方法。它也被称为无电镀或自催化镀。
[0003]化学镀的溶液组成及其相应的工作条件必须是使反应只限制在具有催化作用的基材表面进行，而在溶液本体内，反应却不应自发地产生，避免溶液自然分解，通过调节溶液的PH、温度、搅拌速度等，可以调节化学镀的镀速，对于沉积金属本身就是反应的催化剂的化学镀过程，可以获得厚的镀层。与电镀相比，化学镀镀厚均匀、孔隙少、镀层结合力好。
[0004]化学镀溶液成分主要包括可溶金属盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、pH调节剂等。其中化学镀镍应用较广，化学镀镍溶液通常是用次磷酸盐作还原剂，所得到的镀层为含有一定数量磷的N1-P合金，其中磷含量随溶液成分和控制条件的不同而在3%_14%之间变化。化学镀镍磷层主要用作化工设备的抗腐蚀层、复杂机械零件的耐磨层、电子元件的钎焊镀层以及非导体的金属镀层。
[0005]由于铜和及其合金为非催化活性的金属，不能直接进行化学镀镍，需做触发处理或催化处理后才能进行化学镀。触发处理可分为电偶触发和电源触发。电偶触发是指在化学镀过程中用具有催化活性的金属，例如普通钢铁、镍、铝等，接触待镀件，较短时间即可使待镀件发生反应。电源触发是指在化学镀的开始，使待镀件接阴极，外加电源后，镀上一薄层镍之后，化学镀过程便可正常进行。催化处理一般为，在钯溶液中浸渍后，镀件表面产生一层催化活性高的钯，使得化学镀顺利进行。在目前生产中，采用离子钯进行活化处理是比较方便快捷的方法。但此方法一般使用高浓度钯液，导致成本较高。专利CN104593751A介绍了一种超低浓度离子钯活化液，其特点是降低了钯盐的浓度仅有含2-10ppm，从而降低了成本，但是加入了酸、表面活性剂、稳定剂、加速剂等多种物质，使活化液成分变得复杂化，增加了更多操作工序，同时由于活化液还存在缩短电镀液使用寿命的可能，这也导致该技术难以大规模的工业化应用。为了降低生产成本，在无钯活化方面，近年来也有一些研究，如专利CN1896307采用了预电镀一层镍进行活化的方法，特点是有效防止了铜合金中有害金属离子溶出而对化学镀液造成污染，对于保证镀层结合力比较有利，但是由于电镀受电场分布影响，分散能力差，对于形状复杂的工件，比如深孔、盲孔的内表面难以获得预镀镍层。
[0006]目前用的镀液的使用寿命短，一般经过一次使用后镀液稳定性就变差，不仅增加了化学镀镍的成本，同时镀镍过程会产生大量的废液，造成环境的污染和后续处理的困难。
[0007]发明目的
[0008]本发明一个目的是在于针对现有在非催化活性的金属和/或非金属表面镀镍的镀液配方体系存在的问题:随时间的推移，由于镀液配方成分不同程度的消耗使得镀液PH值下降、镀层沉积速率下降、镀层中磷的含量以及镀层厚度变化，同时导致镀液的稳定性降低，使得镀液不能重复使用。提供一组能够重复循环使用的化学镀镍的溶液以及调整基础镀液的配方、调节反应时间、温度以及通过补加溶液达到镀液能够循环使用的施镀工艺。
[0009]本发明的另一个目的是不使用昂贵的氯化钯溶液作为活化液，而是采用铁片为引发剂，进行引镀触发，铁片可以重复使用，这样可以节省钯盐的使用，从而达到降低成本的目的。
【发明内容】
[0010]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述溶液包括A液、B液以及C液和/或D液:
[0011]所述A液包含水溶性镍盐、缓冲剂;所述A液中水溶性镍盐的浓度为280-320g/L;所述缓冲剂的浓度为20-60g/L;
[0012]所述B液含有还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、表面润湿剂;所述B液中，还原剂的浓度为240-260g/L、络合剂的浓度为200-220g/L、缓冲剂的浓度为180-210g/L、稳定剂的浓度为0.015-0.03g/L、表面润湿剂的浓度为0.15-0.25g/L；
[0013]所述C液包含水溶性镍盐、络合剂;所述C液中，水溶性镍盐的浓度为480_500g/L、络合剂的浓度为100-125g/L;
[0014]所述D液含有还原剂和稳定剂，D液中还原剂的浓度为300-320g/L、稳定剂的浓度为0.015-0.030g/L。
[0015]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液；
[0016]还原剂:作为化学镀的驱动力，用于还原金属离子Ni2+;
[0017]络合剂:用于防止镀液产生沉淀，增加镀液稳定型并且延长使用寿命，同时对反应速率也有一定影响；
[0018]缓冲剂:用于防止随施镀进行产生的氢离子使得pH值下降而导致镀速下降、镀层质量改变；
[0019]稳定剂:由于化学镀镍是一个热力学不稳定体系，温度过高或者杂质的掺杂都会对镀液的自催化反应产生影响，使得镀液自分解，施镀无法进行，而稳定剂的作用在于能抑制镀液的自分解，使反应顺利进行；
[0020]表面润湿剂:用于使镀液中气泡便于逸出，降低镀层的孔隙率。
[0021]能起到上述作用的还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂均能用于本发明。
[0022]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述水溶性镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、次磷酸镍中的至少一种，优选为硫酸镍。
[0023]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述缓冲剂选自氟化铵、氯化铵、氟化钠中的至少一种，优选为氟化铵。
[0024]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述还原剂选自次亚磷酸钠。
[0025]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述络合剂选自柠檬酸、乳酸、乙醇酸、焦磷酸钠中的至少一种，优选为柠檬酸。
[0026]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述稳定剂选自硫脲、钼酸钠、甲基四羟基邻苯二甲酸酐中的至少一种，优选为硫脲。
[0027]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述表面润湿剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，优选为十二烷基硫酸钠。
[0028]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;所述A液由硫酸镍、氟化铵和和去离子水组成。所述B液由次亚磷酸钠、柠檬酸、氟化铵、硫脲、十二烷基硫酸钠和去离子水组成。所述C液由硫酸镍、柠檬酸和去离子水组成。所述D液由次亚磷酸钠、硫脲和去离子水组成。
[0029]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;对非催化活性材质进行首次施镀时，采用A液与B液混合后所组成的液体作为施镀液。
[0030]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液;对完成首次施镀的非催化活性材质进行第η次施镀时，采用第η-1次施镀后所遗留的施镀液作为第η次基础液，以A液、C液、D液中任意两种液体作为第η次基础液的补充液、第η次基础液与第η次基础液的补充液构成第η次施镀时的施镀液，所述η大于等于2。
[0031 ]优选以A液和D液组成的混合液体作为第I次基础液的补充液、第I次基础液的补充液与第I次施镀后所遗留的施镀液作为第2次施镀时的施镀液。
[0032]作为优选，以C液、D液的混合液体作为第η次基础液的补充液、第η次基础液的补充液与第η次施镀后所遗留的施镀液作为第η+1次施镀时的施镀液。所述η大于等于2。
[0033]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的工艺;所涉及到A液、B液、C液、D液分别和上述一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的溶液中所及到A液、B液、C液、D液的组成及各组分的范围一一对应并完全一致。
[0034]本发明一种在非催化活性材质表面上化学镀镍的工艺;包括下述步骤:
[0035]步骤一
[0036]按体积百分数计，配取A液8-11%、Β液8-11%、稀释剂78-84%，所述稀释剂为水；将配取的A液、B