超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺的制作方法

本发明涉及镀镍技术领域，更具体地说，涉及超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺。

背景技术：

镍的密度为8.907g/cm³，熔点1450℃，镍的强度高、塑性好、硬度高、耐磨性好、可锻性强，易于加工，耐蚀性好，尤其是抗碱蚀性好，耐高温，接触电阻小，在电镀工业生产中，镀镍层的生产量仅次于镀锌层而位于第二。

不锈钢镀光亮镍---镍层是微带黄光的银白色金属，以提高表面的硬度、耐磨性和整平性，并且避免与不锈钢产生接触电位差的腐蚀，它的硬度比铜、锌、锡、镉、金、银等要高，但低于铬和铑金属，在空气中具有很高的化学稳定性，对碱有较好的稳定性；不锈钢普通镀镍(暗镀)，普通电镀又称暗镍工艺，根据镀液的性能和用途，普通镀镍可以分为低浓度的预镀液，普通镀液，瓦特液和滚镀液等；高硫镍镀层主要用于钢，锌合金基体的防保、装饰性组合镀层的中间层，其原理是上层光亮镍比下层半亮镍含硫量高，因而使两层间的电位差到100-140mv，这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀，构成对钢铁基体的电化学保护作用；镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.01～～1um之间的不溶性固体微粒(sio2等)，在适当的共沉积促进剂帮助下，使这些微粒与镍共沉积而形成复合镀镍层；缎面镍又叫缎状镍，缎面镍与镍封工艺没有本质的区别，它具绸缎状的外观，镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光，因而人眼注视后不会觉得疲劳，可以作为避免光线反射的防眩镀层；在特定的镀镍液中加入适量的添加剂，能获得应力较大的容易龟裂成微裂纹的镍层，这种镍层，叫做高应力镍；镀多层镍是在同一基体上，选用不同的镀液成分及工艺条件，获得二层或三层的镀镍层，目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上，增加镍层的耐蚀能力。

但是上述的几种镀镍工艺，在面对超宽型的不锈钢板时容易出现外观问题，不锈钢板宽度越宽，尺寸越大，传统的镀镍工艺的镀镍层外观的均一性和稳定性越难以达到，镀层致密度和均匀性较差，结合力较低，表面光泽性不够均匀。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺，它可以实现在预镀和镀普镍镀层之间增加镍磷合金工艺，同时通过向镀液里温和均匀的添加催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，不仅可以增大镀层的沉积速度，还可显著改善镍镀层晶格，使结构紧密晶格细化，降低镀层的孔隙率，从而保证普镍层外观的均一性和光泽性，提高镀层致密度、均匀性和结合力，抗腐蚀性能提高。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺，包括以下步骤：

步骤一，脱脂：对超宽不锈钢板材进行预阴极脱脂和阴极脱脂处理；

步骤二，热水浸洗：利用50℃的自来水对脱脂后的超宽不锈钢板材进行浸洗处理；

步骤三，硫酸洗：在室温下利用5-10波美度的硫酸溶液对超宽不锈钢板材进行阳极活化；

步骤四，纯水喷洗；

步骤五，预镍：在温度50℃、电流密度3-5asd的条件下，利用25-35波美度的预镀液对超宽不锈钢板材进行电镀；

步骤六，修正镍：在温度65-75℃、电流密度2-5asd的条件下，利用25-35波美度的镍磷合金修正镀液对超宽不锈钢板材进行电镀；

步骤七：普镍：在温度50-60℃、电流密度2-5asd的条件下，利用25-35波美度的普通镀液对超宽不锈钢板材进行电镀；

步骤八，洁净浸洗：在超宽不锈钢板材电镀完成后，在室温下利用10克/升的纯水对超宽不锈钢板材进行浸洗；

步骤九，后处理：钝化后利用50℃、60克/升的纯水洗涤超宽不锈钢板材；

步骤十，超声波清洗：在温度50℃的条件下利用纯水对超宽不锈钢板材进行超声波震动洗涤；

步骤十一，吹干：使用鲁氏无油鼓风机对超宽不锈钢板材进行风干；

步骤十二，烘干：烘干温度100-150℃，烘干时间10s以上；

步骤十三，辅助收料，可以实现在预镀和镀普镍镀层之间增加镍磷合金工艺，同时通过向镀液里温和均匀的添加催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，不仅可以增大镀层的沉积速度，还可显著改善镍镀层晶格，使结构紧密晶格细化，降低镀层的孔隙率，从而保证普镍层外观的均一性和光泽性，提高镀层致密度、均匀性和结合力，抗腐蚀性能提高。

进一步的，所述镍磷合金修正镀液包括硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、硼酸和氟化钠，且镍磷合金修正镀液的ph值为2.0-2.8，传统的镀液采用亚磷酸镍盐体系，亚磷酸是磷的主要来源，该体系的特点是亚磷酸在较高ph值下溶解度甚低，为保证镀层中磷含量，只能在低ph值下进行电镀(ph值为0.5-1.0)，因而造成阴极大量析氢，镀层产生气流痕现象，且降低阴极电流效率，使阴、阳极电流效率不平衡，从而使镀液中镍离子增加，导致镍离子含量过高，磷含量降低，影响镀层的沉积，使镀层的光亮性下降，甚至有镀不上的现象，而镍磷合金修正镀液的磷主要来自于次亚磷酸钠，其ph值为2.0-2.8，较亚磷酸体系的ph值高，可以避免以上缺点，配方中氟化钠可以促进硼酸的缓冲效果，提高阴极极限电流密度，因为氟离子与硼酸根作用形成氟硼酸根，但含量过高时会使镀层变脆。

进一步的，所述硫酸镍浓度为240g/l，所述氯化镍浓度为45g/l，所述次亚磷酸钠浓度为60g/l，所述硼酸浓度为35g/l，所述氟化钠浓度为30g/l，次亚磷酸盐型镀液较亚磷酸型镀液的镍磷电镀层有更好的光亮度、更快的镀速及更高的镀层硬度。

进一步的，所述步骤五、六、七中在超宽不锈钢板材电镀之前均利用温和添加装置分别向预镀液、镍磷合金修正镀液和普通镀液中按顺序添加适量助剂。

进一步的，所述助剂包括催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，催化剂的作用是超宽不锈钢板材在电镀过程中在表面生成镀层的置换反应起到催化作用；表面活性剂的作用是降低镀层的孔隙率；有机酸促进剂的作用是降低反应所需的温度，增大镀层沉积速度；稀土添加剂的作用是增加催化表面的活性点数目，降低镀层孔隙率，稀土与镀液中的特定络合剂形成桥联配体，加快氧化还原反应过程中电子的传输速度，增大镀层沉积速度。

进一步的，所述温和添加装置包括电镀槽和预混箱，所述电镀槽左右两端均固定连接有延展台，所述预混箱上侧设有保护板，所述保护板与一对延展台之间均固定连接有立柱，所述预混箱上端连通有添加管，且添加管贯穿保护板并延伸至保护板上侧，所述预混箱下端固定连接有多根均匀分布的分流注剂管，所述分流注剂管上安装有电磁阀，一对所述立柱相互靠近一端均固定安装有电动滑台，所述电动滑台的滑动端与预混箱侧壁之间固定连接，所述分流注剂管上开凿有多个均匀分布的极细透液孔，所述预混箱下侧设有活性炭过滤网，且活性炭过滤网与多根分流注剂管之间均固定连接，可以温和均匀地向电镀槽内的镀液添加助剂，尤其是稀土添加剂，稀土添加剂的溶解度较小，部分未完全溶解的稀土添加剂添加至镀液中形成的镀层可能会出现毛刺，降低镀层表面的均一性，活性炭过滤网的作用可以在电镀之前对镀液中未溶解的稀土及杂质过滤出并收集走。

进一步的，所述预混箱内安装有一对电热丝，且一对电热丝均与同一个外部电源电性连接，所述预混箱内还安装有超声波搅拌棒，可以对预混箱内的助剂进行预热和搅拌混合。

进一步的，所述步骤一中预阴极脱脂和阴极脱脂均在温度50-60℃、电流密度5-10asd的条件下采用重量百分比为5-10％的金属脱脂剂，提高超宽不锈钢板材的脱脂率。

进一步的，所述步骤九中在温度40℃、ph值8-9的条件下钝化，钝化的溶液成分为重铬酸钾12-15g/l，氢氧化钠2.5-3.0g/l，碳酸钠1.5-2.5g/l，且钝化时间为3-10min。

进一步的，所述步骤九中钝化后采用多级逆流水洗，所述步骤十中超声波震动的方式为侧振，提高水洗效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在预镀和镀普镍镀层之间增加镍磷合金工艺，同时通过向镀液里温和均匀的添加催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，不仅可以增大镀层的沉积速度，还可显著改善镍镀层晶格，使结构紧密晶格细化，降低镀层的孔隙率，从而保证普镍层外观的均一性和光泽性，提高镀层致密度、均匀性和结合力，抗腐蚀性能提高。

(2)镍磷合金修正镀液包括硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、硼酸和氟化钠，且镍磷合金修正镀液的ph值为2.0-2.8，传统的镀液采用亚磷酸镍盐体系，亚磷酸是磷的主要来源，该体系的特点是亚磷酸在较高ph值下溶解度甚低，为保证镀层中磷含量，只能在低ph值下进行电镀(ph值为0.5-1.0)，因而造成阴极大量析氢，镀层产生气流痕现象，且降低阴极电流效率，使阴、阳极电流效率不平衡，从而使镀液中镍离子增加，导致镍离子含量过高，磷含量降低，影响镀层的沉积，使镀层的光亮性下降，甚至有镀不上的现象，而镍磷合金修正镀液的磷主要来自于次亚磷酸钠，其ph值为2.0-2.8，较亚磷酸体系的ph值高，可以避免以上缺点，配方中氟化钠可以促进硼酸的缓冲效果，提高阴极极限电流密度，因为氟离子与硼酸根作用形成氟硼酸根，但含量过高时会使镀层变脆。

(3)硫酸镍浓度为240g/l，氯化镍浓度为45g/l，次亚磷酸钠浓度为60g/l，硼酸浓度为35g/l，氟化钠浓度为30g/l，次亚磷酸盐型镀液较亚磷酸型镀液的镍磷电镀层有更好的光亮度、更快的镀速及更高的镀层硬度。

(4)步骤五、六、七中在超宽不锈钢板材电镀之前均利用温和添加装置分别向预镀液、镍磷合金修正镀液和普通镀液中按顺序添加适量助剂，助剂包括催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，催化剂的作用是超宽不锈钢板材在电镀过程中在表面生成镀层的置换反应起到催化作用；表面活性剂的作用是降低镀层的孔隙率；有机酸促进剂的作用是降低反应所需的温度，增大镀层沉积速度；稀土添加剂的作用是增加催化表面的活性点数目，降低镀层孔隙率，稀土与镀液中的特定络合剂形成桥联配体，加快氧化还原反应过程中电子的传输速度，增大镀层沉积速度。

(5)可以温和均匀地向电镀槽内的镀液添加助剂，尤其是稀土添加剂，稀土添加剂的溶解度较小，部分未完全溶解的稀土添加剂添加至镀液中形成的镀层可能会出现毛刺，降低镀层表面的均一性，活性炭过滤网的作用可以在电镀之前对镀液中未溶解的稀土及杂质过滤出并收集走。

(6)预混箱内安装有一对电热丝，且一对电热丝均与同一个外部电源电性连接，预混箱内还安装有超声波搅拌棒，可以对预混箱内的助剂进行预热和搅拌混合。

(7)步骤一中预阴极脱脂和阴极脱脂均在温度50-60℃、电流密度5-10asd的条件下采用重量百分比为5-10％的金属脱脂剂，提高超宽不锈钢板材的脱脂率。

(8)步骤九中钝化后采用多级逆流水洗，步骤十中超声波震动的方式为侧振，提高水洗效果。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明镍磷合金修正镀液部分的组分表；

图3为本发明温和添加装置部分的结构示意图；

图4为本发明镀液中稀土添加剂含量与镀层孔隙率之间的关系图。

图中标号说明：

1电镀槽、2延展台、3立柱、4保护板、5预混箱、6添加管、7电热丝、8超声波搅拌棒、9电动滑台、10分流注剂管、11电磁阀、12活性炭过滤网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，超宽不锈钢板材镀镍外观优化工艺，包括以下步骤：

步骤一，脱脂：对超宽不锈钢板材进行预阴极脱脂和阴极脱脂处理，预阴极脱脂和阴极脱脂均在温度50-60℃、电流密度5-10asd的条件下采用重量百分比为5-10％的金属脱脂剂，提高超宽不锈钢板材的脱脂率，除去超宽不锈钢板材表面脂肪类油漬和其他有机性污垢，以获得良好电镀效果，并防止对后序工序的污染；

步骤二，热水浸洗：利用50℃的自来水对脱脂后的超宽不锈钢板材进行浸洗处理；

步骤三，硫酸洗：在室温下利用10波美度的硫酸溶液对超宽不锈钢板材进行阳极活化，起到彻底清除超宽不锈钢板材的氧化膜层，增加导电率，增加镀层结合力等的作用；

步骤四，纯水喷洗；

步骤五，预镍：在温度50℃、电流密度5asd的条件下，利用35波美度的预镀液对超宽不锈钢板材进行电镀，电镀时，镀层材料很容易沉积在超宽不锈钢板材表面，造成镀层疏松，结合力差，预镍的目的就是在超宽不锈钢板材表面预先镀结合力好的过渡层，之后的镀层才能与超宽不锈钢板材结合力好；

步骤六，修正镍：在温度75℃、电流密度5asd的条件下，利用35波美度的镍磷合金修正镀液对超宽不锈钢板材进行电镀，用来改善镀镍层晶格，降低镀镍层的孔隙率，提高镀层结合力，从而保证后续普镍层外观的均一性和光泽性；

步骤七：普镍：在温度60℃、电流密度5asd的条件下，利用35波美度的普通镀液对超宽不锈钢板材进行电镀；

步骤八，洁净浸洗：在超宽不锈钢板材电镀完成后，在室温下利用10克/升的纯水对超宽不锈钢板材进行浸洗；

步骤九，后处理：钝化后利用50℃、60克/升的纯水洗涤超宽不锈钢板材，在温度40℃、ph值8的条件下钝化，钝化的溶液成分为重铬酸钾15g/l，氢氧化钠3.0g/l，碳酸钠2.5g/l，且钝化时间为10min，钝化后采用多级逆流水洗；

步骤十，超声波清洗：在温度50℃的条件下利用纯水对超宽不锈钢板材进行超声波震动洗涤，且震动方式为侧振；

步骤十一，吹干：使用鲁氏无油鼓风机对超宽不锈钢板材进行风干，空气需要进行过滤净化；

步骤十二，烘干：烘干温度100℃，烘干时间20s；

步骤十三，辅助收料。

请参阅图2，镍磷合金修正镀液包括硫酸镍、氯化镍、次亚磷酸钠、硼酸和氟化钠，且镍磷合金修正镀液的ph值为2.5，传统的镀液采用亚磷酸镍盐体系，亚磷酸是磷的主要来源，该体系的特点是亚磷酸在较高ph值下溶解度甚低，为保证镀层中磷含量，只能在低ph值下进行电镀，因而造成阴极大量析氢，镀层产生气流痕现象，且降低阴极电流效率，使阴、阳极电流效率不平衡，从而使镀液中镍离子增加，导致镍离子含量过高，磷含量降低，影响镀层的沉积，使镀层的光亮性下降，甚至有镀不上的现象，而镍磷合金修正镀液的磷主要来自于次亚磷酸钠，其ph值为2.5，较亚磷酸体系的ph值高，可以避免以上缺点，配方中氟化钠可以促进硼酸的缓冲效果，提高阴极极限电流密度，因为氟离子与硼酸根作用形成氟硼酸根，但含量过高时会使镀层变脆，硫酸镍浓度为240g/l，氯化镍浓度为45g/l，次亚磷酸钠浓度为60g/l，硼酸浓度为35g/l，氟化钠浓度为30g/l，次亚磷酸盐型镀液较亚磷酸型镀液的镍磷电镀层有更好的光亮度、更快的镀速及更高的镀层硬度。

步骤五、六、七中在超宽不锈钢板材电镀之前均利用温和添加装置分别向预镀液、镍磷合金修正镀液和普通镀液中按顺序添加适量助剂，助剂包括催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，催化剂的作用是超宽不锈钢板材在电镀过程中在表面生成镀层的置换反应起到催化作用；表面活性剂的作用是降低镀层的孔隙率；有机酸促进剂的作用是降低反应所需的温度，增大镀层沉积速度；稀土添加剂的作用是增加催化表面的活性点数目，降低镀层孔隙率，稀土与镀液中的特定络合剂形成桥联配体，加快氧化还原反应过程中电子的传输速度，增大镀层沉积速度。

请参阅图3，温和添加装置包括电镀槽1和预混箱5，电镀槽1左右两端均固定连接有延展台2，预混箱5上侧设有保护板4，保护板4与一对延展台2之间均固定连接有立柱3，预混箱5上端连通有添加管6，且添加管6贯穿保护板4并延伸至保护板4上侧，预混箱5下端固定连接有多根均匀分布的分流注剂管10，分流注剂管10上安装有电磁阀11，一对立柱3相互靠近一端均固定安装有电动滑台9，电动滑台9的滑动端与预混箱5侧壁之间固定连接，电动滑台9提供预混箱5升降的驱动力，分流注剂管10上开凿有多个均匀分布的极细透液孔，极细透液孔的作用一方面是均匀分流助剂，另一方面可以初步过滤助剂尤其是稀土添加剂中未溶解的稀土，预混箱5下侧设有活性炭过滤网12，且活性炭过滤网12与多根分流注剂管10之间均固定连接，活性炭过滤网12在助剂添加完成并混合稳定后，在电动滑台9的驱动下上升让出电镀空间的同时，顺带过滤并带走镀液中未溶解的稀土和杂质，可以温和均匀地向电镀槽1内的镀液添加助剂，尤其是稀土添加剂，稀土添加剂的溶解度较小，部分未完全溶解的稀土添加剂添加至镀液中形成的镀层可能会出现毛刺，降低镀层表面的均一性，活性炭过滤网12的作用可以在电镀之前对镀液中未溶解的稀土及杂质过滤出并收集走，预混箱5内安装有一对电热丝7，且一对电热丝7均与同一个外部电源电性连接，预混箱5内还安装有超声波搅拌棒8，可以对预混箱5内的助剂进行预热和搅拌混合。

传统的助剂添加方式比较“暴力”，大多人工向电镀槽内投放，助剂尤其是稀土添加剂在投放过程中一方面溶解不够充分，另一方面混合不够均匀，镀液中存在未溶解的稀土和杂质，成型号的镀层表面容易出现毛刺、均一性较差的问题，温和添加装置在使用时，通过向添加管6内投放助剂，在电热丝7的加热和超声波搅拌棒8的超声搅拌作用下，促进助剂的均匀混合，静置一段时间至助剂稳定至不在析出固体后，启动一对电动滑台9驱动预混箱5下降至活性炭过滤网12到达镀液底侧，打开电磁阀11助剂经由分流注剂管10上极细透液孔中经过初步过滤后，温和均匀地与镀液混合同样静置一段时间后启动一对电动滑台9驱动预混箱5上升，活性炭过滤网12在离开镀液的过程中对镀液进行一次终过滤，包括少量混合过程中析出的极少量稀土和原有的少量杂质，提高过滤效果，保持镀液的纯净性，请参阅图4，稀土添加剂的含量为4mg/l时，镀层的孔隙率最低。

本发明可以实现在预镀和镀普镍镀层之间增加镍磷合金工艺，同时通过向镀液里温和均匀的添加催化剂、表面活性剂、有机酸促进剂和稀土添加剂，不仅可以增大镀层的沉积速度，还可显著改善镍镀层晶格，使结构紧密晶格细化，降低镀层的孔隙率，从而保证普镍层外观的均一性和光泽性，提高镀层致密度、均匀性和结合力，抗腐蚀性能提高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。