专利名称:镍磷合金电镀的制作方法
本发明涉及镍磷合金的电镀方法，尤其适用于具有高耐蚀性能的镍磷合金(Ni-10～11%P)。迄今，用于电镀镍磷合金的电镀液主要有镍盐一次亚磷酸(日本专利55-31181，日本专利57-165196，苏联专利699，037)和镍盐一次亚磷酸钠(日本专利50-137835，日本专利52-68034，美国专利4，345，007)两种。前一种电镀液的缺点是，亚磷酸在较高的PH值下，其溶解度甚低，电镀操作只能在低PH值下进行(通常，镀液的PH值控制在0.5-1.0的范围内)。因此阴极电流效率比较低(η＜50%)，由于阴极电流效率和阳极电流效率严重不平衡而不能使用可溶性镍阳极，这样不仅提高了生产费用也造成电镀操作的不便。此外，由该电镀液得到的镍磷合金镀层的光泽性也不如后一种电镀液。镍盐一次亚磷酸钠电镀液可以在较高的PH值(PH2-4.5)下操作，阴极电流效率可达到100%。这一镀液尽管在PH3-4.5下操作是稳定的，但是在此PH值下进行电镀，镍磷合金中的磷含量很难达到所要求的数值，而在PH2-3下操作，其化学稳定性却是较差的。这是因为在PH2-3下的电镀过程中，次亚磷酸根将为镍阳极所氧化变为亚磷酸根，也就是说，随着电镀过程的进行，镍盐一次亚磷酸钠电镀液将逐渐转变为镍盐-亚磷酸电镀液，镍盐一次亚磷酸钠电镀液的优点也随之消失。
镍磷合金的耐蚀性能与合金中的磷含量有着密切关系，它的耐蚀性开始随着合金中磷含量的提高而提高，当磷含量达到10-11%(重量)时，合金具有最佳的耐蚀性能，进一步提高合金中的磷含量，它的耐蚀性随着降低。本发明的主要目的就是获取这种具有最佳耐蚀性能的非晶态镍磷合金，用它作为强腐蚀介质中的耐蚀保护镀层。
在镍盐一次亚磷酸钠的电镀过程中，镀层中的磷含量主要取决于镀液中的P/Ni含量比和镀液的PH值。镀层中的磷含量开始随着镀液中的P/Ni含量比的增加而增加，当P/Ni含量比达到一定值后，镀层中的磷含量将不再增加。镀层中的磷含量是随着镀液的PH值的增加而线性地降低。在本发明的电镀过程中，镀液中的P/Ni含量比(重量)保持≥0.3，镀液的PH值控制在2.0-2.8。在所述电镀条件下，可以稳定地得到具有最佳耐蚀性能的镍磷合金镀层，反之，所得到的镍磷合金镀层在强腐蚀性介质中的耐蚀性能就会大大降低。严格控制镀层中的P/Ni含量比及PN值是构成本发明的一个重要特征。
解决镍盐一次亚磷酸钠镀液在PH2-2.8操作条件下的化学稳定性是本发明的一个重要任务。配制后的镀液在电镀前须经专门的处理，这是构成本发明的另一个重要特征。具体处理方法如下当构成该镀液的各组分溶解后，将溶液的PH值提高至3.5-4.5，并在此PH下至少保持15分钟以上，而后再将溶液的PH值降低至电镀操作所要求的范围2.0-2.8。上述处理可有效地防止镀液中次亚磷酸根的氧化，从而保证镀液的长期稳定使用，对上述处理的效果可作如下解释。次亚磷酸钠是一种较弱的络合剂，它可以与镍离子形成络合离子，然而络合速度取决于溶液的PH值，当溶液的PH值＜3.5时，络合速度是相当低的，因此，在未经上述处理的溶液中，大部分次亚磷酸根没有与镍离子形成络合离子，在电镀过程中，它将为镍阳极所氧化并形成亚磷酸根。反之，在经上述处理后的溶液内大部分次亚磷酸根与镍离子形成络合离子，它将不易为阳极所氧化。从而保证了镀液的化学稳定性。
用镍板作阳极，其电流效率几乎为100%，阴极电流效率视镀液PH值的变化而变化;当镀液的PH值为2.0时，阴极电流效率为80-85%，当镀液的PH值≥2.5时，阴极电流效率可达100%。因阴极过程是镍和磷二种元素的共沉积，即使阴极电流效率为100%。由镍阳极电解溶解进入镀液的镍量要大于在阴极上沉积的镍量，因此，随着电镀过程的进行，镀液中的镍含量不断上升。为维持镀液中的P/Ni含量比(重量)≧0.3，次亚磷酸钠的加入量不仅要用以弥补磷在阴极上的沉积。而且还应考虑到镀液中镍离子浓度的升高。每次往电镀槽内加入次亚磷酸钠的量通常控制在1-2克/升镀液，最大不能超过5克/升镀液，否则会破坏镀液的化学稳定性，并使镀层产生裂纹。
本发明的镀液组成是硫酸镍120-300克/升，氯化镍45克/升，次亚磷酸钠45-90克/升，硼酸30-40克/升，氟化钠20-40克/升，本发明在镀液的组分上与以往的一个主要区别是镀液中除含有镍盐、次亚磷酸钠及硼酸外，还含有氟化钠、氟化钠的添加可以促进硼酸的缓冲效果，提高阴极极根电流密度。
下面举例进一步说明本发明。
板状或管状碳钢零件经去油，常温盐酸去锈，热水清洗，予镀铜，再次热水清洗和在盐酸溶液内活化后，进入镍磷合金电镀槽电镀镍磷合金。镍磷合金电镀液成分以及操作条件列于表内。
电镀液成分 电镀操作条件硫酸镍 120-300克/升阴极电流密度 1-2安培/分米2氯化镍 45克/升 镀液温度 65-75℃次亚磷酸钠 45-90克/升 PH 2.0-2.8硼酸 30-40克/升 阳极材料 镍板氟化钠 20-40克/升 空气搅拌电沉积速度为10-25微米/时。镀层呈单一银色光泽，显微硬度在550-650范围内变化。镀层对常温盐酸，高温有机酸、浓热烧碱等非氧化性介质有优异的耐蚀性能，可用于化工、容器、管道以及其它各种零部件。
权利要求
1.一种获得高耐蚀性镍磷合金(Ni-10～11%P)镀层的电镀方法，它包括电镀液的成分为硫酸镍120-300克/升，氯化镍45克/升，次亚磷酸钠45-90克/升，硼酸30-40克/升电镀温度维持在65-75℃，阴极电流密度1-2安培/分米2，阳极为镍金属。本发明的特点在于镀液在电镀前要经过一种专门的处理，使次亚磷酸钠与镍离子形成络合离子；电镀时镀液PH值必须控制在一定的范围内；镀液中的P/Ni含量比维持在等于或大于0.3；电镀液中含有氟化钠。
2.据权利要求
1所述的电镀方法，在电镀前镀液经过次亚磷酸钠与镍离子形成络合离子的专门处理是，将配制镀液的PH值提高到3.5-4.5，并在此PH值下至少保持15分钟，而后再将镀液的PH值降至电镀操作要求的范围。
3.据权利要求
1或2所述的电镀方法，镀液的PH值控制在2.0-2.8。
4.据权利要求
1所述的电镀方法，镀液中的P/Ni含量比(重量)始终至少保持在0.3以上。
5.据权利要求
1所述的电镀方法，在电镀过程中，往电镀槽内添加次亚磷酸钠，每次加入量控制在1-2克/升镀液，最大不超过5克/升镀液。
6.据权利要求
1所述的电镀方法，在电镀液中含有氟化钠20-40克/升。
专利摘要
本发明涉及一种获取高耐蚀性能镍磷合金(Ni-10～11％P)镀层的电镀方法。电镀液的成分为硫酸镍120-300克/升，氯化镍45克/升，次亚磷酸钠45-90克/升，硼酸30-40克/升，氯化钠20-40克/升。电镀温度维持在65-75℃，阴极电流密度1-2安培/分米
文档编号C25D3/56GK85104887SQ85104887
公开日1987年1月21日 申请日期1985年6月22日
发明者冯力群 申请人:上海钢铁研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan