一种利用无氯化物镀液制备高塑性电铸镍的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备高塑性电铸镍的方法，尤其涉及一种利用无氯化物镀液制备高塑性电铸镍的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]电铸是一种利用电解原理使金属在阴极表面沉积从而得到金属制品的加工工艺，它具有精度高、微观组织可控、成本低等优点，近年来电铸法已成为制造镍及镍合金器件的重要方法[1]。目前，电铸镍器件已经在电子、汽车、兵器制造等领域得到了广泛的应用。随着电铸镍技术的日益普及，人们对电铸镍器件的综合力学性能，特别是塑性提出了较高的要求。
[0004]在电铸镍器件的制备过程中，电铸液中的添加剂和氯化物是影响电铸镍塑性的重要因素。在通常的电铸镍工艺中，往往需要使用一些含硫的有机物作为添加剂(如糖精等)，含硫添加剂可以细化晶粒并减小镀层中的应力[2]，但也会带来硫化物夹杂从而增加电铸镍的脆性[3]，这对塑性是不利的。当使用电解镍作为阳极材料时，电铸液中的氯化物可以促进阳极的溶解，但同时也会增加电铸镍中的内应力M，这对塑性同样也是不利的。所以从理论上讲，采用无含硫添加剂、无氯化物电铸液制备的电铸镍能够获得良好的塑性；利用无含硫添加剂、无氯化物电铸液制备高塑性电铸镍，是值得探索的一条技术途径。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种制备工艺简单，塑性良好的电铸镍，同时满足电铸液成分稳定、脱模操作简便等要求的利用无氯化物镀液制备高塑性电铸镍的方法。
[0006]本发明的技术方案是:一种利用无氯化物镀液制备高塑性电铸镍的方法，具体步骤如下:
步骤1.电铸前技术处理:
1.1首先配制电铸液，将一定量的氨基磺酸镍加入去离子水中，在温度为45-60°C下，以20r/min转速搅拌均匀，得到氨基磺酸镍溶液，将一定量的硼酸加入离子水冲洗搅拌加热至沸腾，待硼酸溶解后，缓慢倒入配好的氨基磺酸镍溶液中，加入一定量的低泡润湿剂WT-400，得到电铸液，备用；
1.2分别清洗阳极材料表面的杂质；清洗阴极材料表面的杂质和氧化物；
步骤2.电铸工艺:
将经步骤1.2处理后的阳极材料放入钛篮中并与电源的正极连接，再将钛篮包裹在两层阳极袋中，以防止电铸过程中的阳极泥污染电铸液，再将步骤1.2处理后阴极材料与电源的负极连接，然后一起放入步骤1.1配置的电铸液中，控制电铸液pH值至3.5-5.5，以15-25r/min速率搅拌电铸液，温度45-60摄氏度，调节电流密度2_8A/dm2，电铸时间为16-32h ；
步骤3.电铸后的阴极脱模:将电铸镍沉积层与阴极分离，即得到高塑性电铸镍板材。
[0007]进一步，在所述步骤1.1中，所述电铸液的物料组成如下:氨基磺酸镍(Ni (SO3NH2)2.4H20) 400-500g/L，硼酸(H3BO3) 30_45g/L，WT-400 低泡润湿剂 l~2ml/L。
[0008]进一步，所述步骤1.2中，所述的阳极材料为含硫镍饼，其中，含镍的质量分数为99.96-99.985%，含硫的质量分数为0.015-0.04% ;所述阳极材料的电铸前处理是通过毛刷清洗、去污粉清洗和去离子水清洗，除去含硫镍饼表面的杂质。
[0009]进一步，所述步骤1.2中，所述的阴极材料为304不锈钢板；所述阴极材料的电铸前处理是通过砂纸磨光、去污粉清洗和去离子水清洗，除去304不锈钢板表面的杂质和氧化物。
[0010]进一步，所述步骤(3)中，利用砂轮机打磨阴极侧面，待电铸镍与阴极之间出现缝隙后，再使用机械方法将电铸镍剥下，经去离子水清洗并干燥。
[0011]本发明有益效果是:本发明提供的利用无氯化物镀液制备高塑性电铸镍的方法，其突出优点在于:可以制备出塑性良好的电铸镍，电铸液组成简单、电铸液成分稳定，得到的电铸镍具有良好的综合力学性能，抗拉强度达到460MPa，延伸率达到20%，后续脱模操作简便。另外该方法使用含硫镍饼作为阳极，阳极补充及时方便且生成的阳极泥较少，不会污染电铸液。由于电铸液中没有任何含硫添加剂以及氯化物，制备的电铸镍片中内应力较小，同时几乎不含硫元素，在后续的热处理及加工使用过程中，晶界处不会析出硫化物夹杂，因此也不会产生由于硫化物夹杂带来的脆性，相比其他传统制备方法塑性可以获得较大程度的提升。
【附图说明】
[0012]图1拉伸试样切割示意图。
[0013]图2为本发明实施例1得到高塑性电铸镍通过拉伸试验得到的应力-位移曲线示意图。
[0014]图3为本发明实施例2得到高塑性电铸镍通过拉伸试验得到的应力-位移曲线示意图。
[0015]图4为本发明实施例3得到高塑性电铸镍通过拉伸试验得到的应力-位移曲线示意图。
[0016]图5为本发明实施例1通过化学成分分析得到的电铸液成分变化曲线示意图。
[0017]图6为本发明实施例2通过化学成分分析得到的电铸液成分变化曲线示意图。
[0018]图7为本发明实施例3通过化学成分分析得到的电铸液成分变化曲线示意图。
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【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0021]实施例1:
氨基磺酸镍电铸液配制:在容积为IL的电铸槽中加入320g氨基磺酸镍，加入150ml去离子水。将电铸槽置于恒温加热磁力搅拌器水浴槽中搅拌(20r/min)，加热到50°C保温。取500ml烧杯用去离子水冲洗、干燥，加入24g硼酸及20ml去离子水，搅拌加热至沸腾，待硼酸溶解后，将其缓慢倒入配好的氨基磺酸镍溶液中，再补加去离子水至800ml ο充分搅拌、保温(45 0C )。
[0022]阴阳极前处理:阳极选用含硫镍饼(Ni彡99.96%, S^0.04%)，使用毛刷清洁表面，去污粉去油、去离子水清洗，然后将含硫镍饼包裹在两层阳极袋中，以防止电铸过程中的阳极泥污染电铸液。阴极使用304不锈钢板，阴极经过(400-600-1000#)砂纸去除边缘毛刺及表面磨光，然后用去污粉去除表面油污，用去离子水清洗干净后用吹风机吹干。
[0023]电铸:将电铸槽置于恒温加热磁力搅拌器水浴槽中，并将上述装有含硫镍饼的阳极袋及阴极304不锈钢板放入电铸槽中，溶液搅拌速率保持在20r/min，温度保温在50°C，添加适量WT400润湿剂，接通电路，调节电流密度2A/dm2，保持电流密度恒定、不间断电铸32h0
[0024]阴极脱模:用砂轮机打磨阴极板侧面，待电铸镍与阴极板之间出现缝隙，使用机械方法将膜层剥下，去离子水清洗，干燥。
[0025]在电铸结束之后向电铸液中加入去离子水至电铸之前刻度，选取定量溶液进行滴定测定溶液中氨基磺酸镍以及硼酸的浓度。
[0026]实施例2:
氨基磺酸镍电铸液配制:在容积为IL的电铸槽中加入360g氨基磺酸镍，加入150ml去离子水。将电铸槽置于恒温加热磁力搅拌器水浴槽中搅拌(25r/min)，加热到45°C保温。取500ml烧杯用去离子水冲洗、干燥，加入32g硼酸及20ml去离子水，搅拌加热至沸腾，待硼酸溶解后，将其缓慢倒入配好的氨基磺酸镍溶液中，再补加去离子水至800ml ο充分搅拌、保温(60 0C ) ο
[0027]阴阳极前处理:阳极选用含硫镍饼(Ni彡99.96%, S^0.04%)，使用毛刷清洁表面，去污粉去油、去离子水清洗，然后将含硫镍饼包裹在两层阳极袋中，以防止电铸过程中的阳极泥污染电铸液。阴极使用304不锈钢板，阴极经过(400-600-1000#)砂纸去除边缘毛刺及表面磨光，然后用去污粉去除表面油污，用去离子水清洗干净后用吹风机吹干。
[0028]电铸:将电铸槽置于恒温加热磁力搅拌器水浴槽中，并将上述装有含硫镍饼的阳极袋及阴极304不锈钢板放入电铸槽中，溶液搅拌速率保持在15r/min，温度保温在45°C，添加适量WT-400润湿剂，接通电路，调节电流密度4A/dm2，保持电流密度恒定、不间断电铸16h0
[0029]阴极脱模:用砂轮机打磨阴极板侧面，待电铸镍与阴极板之间出现缝隙，使用机械方法将膜层