一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用

摘要

本发明公开了一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用。这种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液，由以下的原料组成：氯化锌、氯化镍、醇胺类化合物、导电盐、pH缓冲剂、光亮剂、络合剂和水。同时也公开了一种使用该耐高电流密度的酸性锌镍电镀液进行电镀的方法。本发明的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中不含有氯化铵，减轻了废水的处理难度，采用新型复合添加剂，有很好的润湿性能，具有低泡性能，即使采用空气搅拌和连续过滤装置也不影响正常生产，在0～3A/dm

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用。

背景技术

对于汽车用零部件的防护，传统的方法是在其表面进行镀锌，但电镀锌层的腐蚀速率过高，特别是随着汽车零部件对耐蚀性的要求越来越高，传统的电镀锌层已不能满足要求。取而代之的是锌镍合金电镀，锌镍合金镀层耐蚀性优良，是同等条件锌镀层的5倍以上，而且氢脆敏感性低，焊接性及坚韧性具有很大的优势，由于锌镍合金的这些特点，对其研究也越来越多，并在上世纪70年代国外就已应用于大批量的生产。电镀锌镍合金主要有酸性和碱性溶液体系，碱性体系分散性能好，在很大的电流密度范围内镀层合金成分均匀，但其电流效率低，用易造成氢脆，实施过程中气味大，镀液不容易控制且存在老化现象，排放的废水较难处理。酸性体系电流效率高，成本较碱性体系低50％，对于钢基材的氢脆比较小，电镀污水处理简单，镀液不存在老化现象等优点。因此，酸性体系得到了快速的发展。

然而，现行的酸性溶液体系，具有如下明显的缺陷：(1)在施镀过程中，常用氯化铵来保持溶液的pH和导电性能，增加了废水处理难度；(2)施镀过程普遍采用空气搅拌和连续过滤装置，镀液表面会产生大量泡沫层，以致溢出镀槽，严重影响生产；(3)电镀过程中，高低电流区镀层中镍的比例不均匀，当电流密度大于4A/dm²高电流密度时甚至于容易烧焦。

发明内容

本发明的目的在于针对目前酸性锌镍合金的缺点，提供一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用，使用这种电镀液可以在0～3A/dm²较宽电流密度范围内进行电镀，镀层中镍含量的比例均匀，能承受超过5A/dm²电流密度不烧焦。

本发明所采取的技术方案是：

一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液，由以下的原料组成：

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，醇胺类化合物的结构通式为：通式中，R₁表示H或者C1～C4的烷基；R₂表示H、-CH₃、-CH₂OH、-CH₂CH₂OH、-CH₂NH₂、-CH₂CH₂NH₂；R₃表示C1～C5的亚烷基。

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，导电盐为氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠中的至少一种。

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，pH缓冲剂为硼酸、硼酸盐、乙酸、乙酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐中的至少一种。

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，光亮剂为苄叉丙酮、二苄叉丙酮、芳香族类丙酮、甲基萘乙酮、甲基萘丙酮、邻氯肉桂酸、邻氯苯甲醛、肉桂酸、香豆素、聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种。

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，络合剂为苹果酸、葡萄糖酸、酒石酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、酒石酸铵、苹果酸铵、柠檬酸铵、葡萄糖酸铵、单乙醇胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中的至少一种。

一种电镀锌镍的方法，是使用上述的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液对基材进行电镀。

本发明的有益效果是：

本发明的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中不含有氯化铵，减轻了废水的处理难度，采用新型复合添加剂，有很好的润湿性能，具有低泡性能，即使采用空气搅拌和连续过滤装置也不影响正常生产，在0～3A/dm²较宽电流密度范围内，镀层镍含量都能稳定在一定范围内，很好的改善高低区镀层中镍含量的均匀性，同时能承受超过5A/dm²电流密度也不容易烧焦。

具体如下：

1、本发明的电镀液中不含氯化铵，减轻了废水的处理难度，为企业节约大量成本；

2、本发明采用的各类添加剂具有优异的性能，有较好的润湿性能，即使在空气搅拌和连接过滤装置下，也不会产生大量气泡；

3、本发明的添加剂含醇胺类化合物的技术效果是改进镀层中镍含量的比例不均匀，使镀层中的镍含量在0～3A/dm²较宽电流密度范围保持稳定状态，同时能承受超过5A/dm²的高电流不烧焦，表现出较优异的性能。

具体实施方式

一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液，由以下的原料组成：

进一步优选的，一种耐高电流密度的酸性锌镍电镀液，由以下的原料组成：

优选的，耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，醇胺类化合物的结构通式为：通式中，R₁表示H或者C1～C4的烷基；R₂表示H、-CH₃、-CH₂OH、-CH₂CH₂OH、-CH₂NH₂、-CH₂CH₂NH₂；R₃表示C1～C5的亚烷基；所述的烷基或亚烷基为直链或支链的烷基链；进一步优选的，通式中，R₁表示H、甲基、乙基、正丙基或异丙基，R₂表示H、-CH₂OH或-CH₂CH₂OH，R₃表示亚甲基或亚乙基。

优选的，耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，导电盐为氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠中的至少一种。

优选的，耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，pH缓冲剂为硼酸、硼酸盐、乙酸、乙酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐中的至少一种。

优选的，耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，光亮剂为苄叉丙酮、二苄叉丙酮、芳香族类丙酮、甲基萘乙酮、甲基萘丙酮、邻氯肉桂酸、邻氯苯甲醛、肉桂酸、香豆素、聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种。

优选的，耐高电流密度的酸性锌镍电镀液中，络合剂为苹果酸、葡萄糖酸、酒石酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、酒石酸铵、苹果酸铵、柠檬酸铵、葡萄糖酸铵、单乙醇胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中的至少一种。

一种电镀锌镍的方法，是使用上述的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液对基材进行电镀。

电镀的方法为：化学高温除油→水洗→阳极电解→水洗→酸洗→水洗→超声波除油→水洗→阳极电解→水洗→盐酸活化→水洗→电镀酸性锌镍→水洗→钝化→水洗→封闭→烘干。

优选的，电镀锌镍的方法中，电镀参数如下：电流密度0～3A/dm²(不为0A)，pH值为5.2-5.8，电镀时间30min～60min，电镀温度30℃～40℃。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。

实施例1：

实施例1的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液由以下的原料组成：氯化锌40g/L，氯化镍90g/L，导电盐200g/L，pH缓冲剂60g/L，光亮剂1mL/L，络合剂12mL/L，醇胺类化合物10g/L(醇胺类化合物通式中R₁为H，R₂为-CH₂OH，R₃为亚乙基)，余量为蒸馏水。

导电盐、pH缓冲剂、光亮剂和络合剂所用的原料为上述所公开的原料，其为本领域的常规技术。本发明实施例和对比例所用的导电盐、pH缓冲剂、光亮剂和络合剂组成相同。

对比例1：

对比例1的锌镍电镀液由以下的原料组成：氯化锌40g//L，氯化镍90g/L，导电盐200g//L，pH缓冲剂60g//L，光亮剂1mL/L，络合剂12mL/L，余量为蒸馏水。

实施例2：

实施例2的耐高电流密度的酸性锌镍电镀液由以下的原料组成：氯化锌50g/L，氯化镍100g/L，导电盐210g/L，pH缓冲剂50g/L，光亮剂1mL/L，络合剂12mL/L，醇胺类化合物10g/L(醇胺类化合物通式中R₁为H，R₂为-CH₂OH，R₃为亚乙基)，余量为蒸馏水。

对比例2：

对比例2的锌镍电镀液由以下的原料组成：氯化锌50g/L，氯化镍100g/L，导电盐210g/L，pH缓冲剂50g/L，光亮剂1mL/L，络合剂12mL/L，余量为蒸馏水。

应用实施例1：

用实施例1的锌镍电镀液在267mL赫尔槽内进行电镀试验，基材材料是标准钢，尺寸为100mm*60mm，电镀条件为电流密度1A，电镀时间10min，温度35℃，pH值为5.4。

采用XDL型X-荧光镀层测厚仪(德国Fischer公司)测定镀层的镍含量。以标准片水平面的中心线划一条直线，以左边界为起点，分别测量2cm、4cm、6cm、8cm、9cm的镍含量，以便了解电流高低区镀层的镍含量。同时观察标准片左边界为起点1cm处电流大小为5.1A/dm²电镀状态，及打气状态下的镀液产生气泡的情况。

结果显示：从电镀过程打气状态下看，镀液产生气泡非常少，证实这种镀液具有低泡性能。观察标准片全部区域光亮度都较高，不存在烧焦的现象。标准片不同电流区域镀层中的镍含量如表1所示，高低电流区域镍含量十分均匀。

表1实施例1的电镀结果

L(距离标准片最左边距离cm)镀层镍含量(wt％)213.2412.7613.1812.6914.1

应用对比例1：

使用对比例1的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用实施例1的相同。

结果显示：从电镀过程打气状态下看，镀液产生气泡非常少，证实这种镀液具有低泡性能。观察标准片光亮度较高，但标准片左边界为起点1cm处左侧存在轻微烧焦现象。标准片不同电流区域镀层中的镍含量如表2所示，高低电流区域镍含量十分不均匀。

表2对比例1的电镀结果

L(距离标准片最左边距离cm)镀层镍含量(wt％)211.2413.269.8816.6919.1

应用实施例2：

用实施例2的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用实施例1的相同。

结果显示：从电镀过程打气状态下看，镀液产生气泡少，证实这种镀液具有低泡性能。观察标准片全部区域光亮度都较高，不存在烧焦的现象。标准片不同电流区域镀层中的镍含量如表3所示，高低电流区域镍含量十分均匀。

表3实施例2的电镀结果

L(距离标准片最左边距离cm)镀层镍含量(wt％)212.6412.7612.1813.7913.4

应用对比例2：

使用对比例2的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用实施例1的相同。

结果显示：从电镀过程打气状态下看，镀液产生气泡少，证实这种镀液具有低泡性能。观察标准片光亮度较高，但标准片左边界为起点1cm处左侧存在轻微烧焦现象。标准片不同电流区域镀层中的镍含量如表4所示，高低电流区域镍含量十分不均匀。

表4对比例2的电镀结果

L(距离标准片最左边距离cm)镀层镍含量(wt％)210.4412.7611.8815.7918.4

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

1.本发明的电镀液中不含有氯化铵，减轻了废水的处理难度。

2.采用新型复合添加剂，有很好的润湿性能，具有低泡性能,即使采用空气搅拌和连接过滤装置也不会导致镀液溢出镀槽影响正常生产。

3.在0～3A/dm²较宽电流密度范围内，镀层中镍含量的比例均匀，能承受超过5A/dm²电流密度不烧焦。