化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液及其镀层制造技术

本发明专利技术属于化学镀领域，具体涉及一种化学镀镍‑锡‑钨‑磷非晶态多功能合金镀液及其镀层。包括以下组分：NiSO4·6H2O、NaH2PO2·H2O、SnCl4·3H2O、钨盐、NSWP增效剂、复合羧酸络合剂、氨基催化络合剂、表面活性剂和水；NSWP增效剂由硫酸铵、氯化铵、乙酸铵、硫酸氢四丁基铵、氟化钠和硫酸化蓖麻油等组成。本发明专利技术镀液具有很高的稳定性和很高的沉积速度；防止镀液造成针孔缺陷，能够与基体材料更好的贴合，镀层不易脱落；本发明专利技术还提供其镀层，具有高耐磨性、高韧性、高延展性，提高耐硫化氢、氯化物、二氧化碳的腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液及其镀层
本专利技术属于化学镀领域，具体涉及一种化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液及其镀层。
技术介绍
无电解镀多元素镍-锡-钨-磷合金镀层，同样是在镍盐水溶液中沉积，而不需要电流，操作方便；可以在不同形状的金属或非金属材料表面沉积；镀层为非晶态结构、致密无孔隙率、耐腐蚀、高耐磨、非磁性；而且具有良好的装饰效果。在电子工业、汽车工业、军工产业、航天航空、石油化工、船舶、高铁等工业得到广泛应用。因此，该技术一直是防腐工业专家学者研究的热门课题，如何在非晶合金的基础上，用超材料基因设计方法获得理想的超材料，这是最近美国学者刚提出的论点，给非晶合金加一个软点，从而提高非晶合金的延展性，这个我们已经在二十年前做过，国家专利技术专利《ZL00111007.1自催化镍-锡-磷合金镀液及其镀层》可为证，而如何在非晶合金中，人为加入某一元素，来达到材料的理想状态，而本研究运用拓扑无序合金理论、超材料基因设计技术，完成了超材料多元素镍-锡-钨-磷合金镀层的制造，新型镀液稳定性好，沉积速度快，镀层结晶细腻，且高耐腐蚀、高耐磨损、高韧性、镀层致密无孔、装饰性好。中国专利CN104018142B公开了一种化学镀镍-锡-磷合金镀液，由以下组分构成：本专利技术所述的化学镀多功能镍-锡-磷合金镀液，由以下组分组成：其中：SnCl4·3H2O优选为0.08-0.26mol/L。上述专利技术的不足之处在于在控制不好的情况下易出现镀层粗糙，质量下降，镀层的延展性大幅提高，但硬度、耐磨性有所下降，这在磨腐环境中使用有一定局限性，如：在石油行业的油井管中使用，由于不同的采油区块，它的含沙量不同，在高含砂磨腐环境，就必须使用本专利技术耐冲蚀的Ni-Sn-W-P非晶态合金镀层，否则镀层的防腐耐磨效果就会失效。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，镀液具有很高的稳定性和很高的沉积速度；防止镀液造成针孔缺陷，能够与基体材料更好的贴合，镀层不易脱落；本专利技术还以提供一种由该镀液沉积的镀层，具有高耐磨性、高韧性、延展性，高耐硫化氢、氯化物、二氧化碳的腐蚀性。本专利技术所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，包括以下组分：NiSO4·6H2O、NaH2PO2·H2O、SnCl4·3H2O、钨盐、NSWP增效剂、复合羧酸络合剂、氨基催化络合剂、表面活性剂和水；其中：NSWP增效剂由A组分、B组分和C组分组成；其中：A组分为：为硫酸铵、氯化铵、草酸铵、乙酸铵、氯化苄基三乙基铵或硫酸氢四丁基铵中的一种或多种；B组分为：氟化钠、氟硅酸钠、氟硅酸铵、氟硅酸钾或氟化铵中的一种或多种；C组分为硫酸钾、硫酸化蓖麻油或硫酸氢钾中的一种或多种；复合羧酸络合剂为：羟基丙酸、丙酸、羟基丁二酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸或其钾盐、钠盐或钾钠盐复合物中的一种或多种；氨基催化络合剂为氨基乙酸、α-氨基丙酸、α-氨基丁二酸、β-氨基丙酸、氨基二乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸或羟乙基乙二胺三乙酸中的一种或多种。优选地，本专利技术所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，由以下组分组成：其中：钨盐为钨酸铵或钨酸钠中的一种或两种。优选地，钨盐的组成为钨酸铵0.001-0.021mol/L和钨酸钠0.003-0.121mol/L。NSWP增效剂由硫酸铵、氯化铵、乙酸铵、硫酸氢四丁基铵、氟化钠和硫酸化蓖麻油组成。优选地，NSWP增效剂由以下组分组成：复合羧酸络合剂为：羟基丙酸、丙酸、羟基丁二酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸或其钾盐、钠盐或钾钠盐复合物中的一种或多种；其中2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸优选为2-羟基丙烷-1,2,3-三乙酸。其中：羟基丙酸+羟基丁二酸为羟基丙酸和羟基丁二酸以任意比例混合。优选地，氨基催化络合剂由以下组分组成：氨基乙酸0.002-0.01mol/L，α-氨基丙酸0.008-0.02mol/L，α-氨基丁二酸0.005-0.008mol/L。表面活性剂为阴离子表面活性剂C12H15～SO4Na。本专利技术提供了一种化学镀多元素镍-锡-钨-磷非晶态、多功能合金镀液，增加了NSWP增效剂、W离子用量，可以带来以下效果：NSWP增效剂的加入提高了镀液的沉积速度，与复合羧酸络合剂、氨基催化络合剂合理配置，有效抑制了氢离子的析出，很好地解决了镀液的镀速问题，游离的Sn4+代替重金属，提高了镀液的稳定性，使镀液无需Pb、Cd重金属就能具有很好的稳定性；钨离子的加入可改变合金的硬度和韧性和耐冲蚀性，本专利技术所述的镀层在非晶态合金已经具有延展性的基础上，根据金属拓扑无序合金、超材料基因设计要求，加入钨元素，来达到某些环境对材料的特殊要求，如油井管要求镀层既耐腐蚀又要有较高的耐冲蚀性和一定的延展性，这种超材料非常适合这种工作环境，它改变金属表面材料的性能，提高金属材料的适用范围，同时提高镀层对硫化氢和氯化物、二氧化碳的耐腐蚀性；增加非磁性材料的硬度、韧性，适用于飞机、军舰、油管等设备上的应用，具有很好的磁屏蔽效果；能够与基体材料更好的贴合，镀层不易脱落。而本专利技术通过选择合适的NSWP增效剂、复合羧酸络合剂和氨基催化络合剂，实现了镀层W、Sn离子含量合理搭配完成超材料对磨腐环境高要求。本专利技术所述的镀液达到如下技术指标：pH：4-7，沉积速度(μm/h×am2)：18-38，使用寿命(MTO)：9-30。由所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液所沉积的镀层，镀层的化学成分及重量百分比为：Ni：78～87.4，Sn：2.1～7，W：1.5～15P：5～7。该镀层为非晶态多功能超材料合金。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)无需添加重金属，镀液具有很高的稳定性，很高的沉积速度；(2)本专利技术还提供其镀层，具有高耐磨性、高韧性、高延展性，本专利技术所述的镀层延展性达到1.5-12％；(3)Sn4+的加入使镀层的腐蚀电位偏负，提高了镀层对硫化氢和氯化物、二氧化碳的耐腐蚀性，可以作为油气管材表面防腐、海洋设备材料防腐、兵器设备表面隐形等材料；(4)W3+的加入使镍-锡-磷非晶态合金镀层的耐磨性提高了80％，硬度提高66.56％；(4)导电率提高，使制备出的隐形纳米壳材料硬度性能更高，可作为新型隐形材料；(5)非磁性增加，适用于飞机、军舰、电子等设备上，具有很好的磁屏蔽效果；(6)Sn4+的加入使压应力增强，能够与基体材料更好的贴合，镀层不易脱落；(7)本专利技术是在化学镀镍-锡-磷非晶态合金镀层的基础上，加入钨元素，根据金属拓扑无序合金、超材料基因设计制造出了化学镀多元素镍锡钨磷非晶态、多功能合金，来达到某些环境对材料的特殊要求，如油井管要求镀层既耐腐蚀又要有延展性，还要有较高的耐磨性和较高的韧性，这种超材料非常适合油井管这种工作环境；它改变金属表面材料的性能，提高金属材料的适用范围，运用金属有机配合物技术、胶体化学技术、钢铁微合金化技术、超材料基因设计技术将NSWP增效剂、复合羧酸络合剂和氨基催化络合剂、表面活性剂完美的结合在一起，它们相互作用、互相制约、相互促进，有机金属化合物、无机化合物分工明确使镀液稳定、可靠。Sn离子既是镀液的稳定元素又是镀液的有益元素，在镀层的延展性、结合力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学镀镍‑锡‑钨‑磷非晶态多功能合金镀液，其特征在于：包括以下组分：NiSO4·6H2O、NaH2PO2·H2O、SnCl4·3H2O、钨盐、NSWP增效剂、复合羧酸络合剂、氨基催化络合剂、表面活性剂和水；其中：NSWP增效剂由A组分、B组分和C组分组成；其中：A组分为：为硫酸铵、氯化铵、草酸铵、乙酸铵、氯化苄基三乙基铵或硫酸氢四丁基铵中的一种或多种；B组分为：氟化钠、氟硅酸钠、氟硅酸铵、氟硅酸钾或氟化铵中的一种或多种；C组分为硫酸钾、硫酸化蓖麻油或硫酸氢钾中的一种或多种；复合羧酸络合剂为：羟基丙酸、丙酸、羟基丁二酸、2‑羟基丙烷‑1,2,3‑三羧酸或其钾盐、钠盐或钾钠盐复合物中的一种或多种；氨基催化络合剂为氨基乙酸、α‑氨基丙酸、α‑氨基丁二酸、β‑氨基丙酸、氨基二乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸或羟乙基乙二胺三乙酸中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，其特征在于：包括以下组分：NiSO4·6H2O、NaH2PO2·H2O、SnCl4·3H2O、钨盐、NSWP增效剂、复合羧酸络合剂、氨基催化络合剂、表面活性剂和水；其中：NSWP增效剂由A组分、B组分和C组分组成；其中：A组分为：为硫酸铵、氯化铵、草酸铵、乙酸铵、氯化苄基三乙基铵或硫酸氢四丁基铵中的一种或多种；B组分为：氟化钠、氟硅酸钠、氟硅酸铵、氟硅酸钾或氟化铵中的一种或多种；C组分为硫酸钾、硫酸化蓖麻油或硫酸氢钾中的一种或多种；复合羧酸络合剂为：羟基丙酸、丙酸、羟基丁二酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸或其钾盐、钠盐或钾钠盐复合物中的一种或多种；氨基催化络合剂为氨基乙酸、α-氨基丙酸、α-氨基丁二酸、β-氨基丙酸、氨基二乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺二乙酸或羟乙基乙二胺三乙酸中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，其特征在于：由以下组分组成：3.根据权利要求1所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，其特征在于：钨盐为钨酸铵或钨酸钠中的一种或两种。4.根据权利要求3所述的化学镀镍-锡-钨-磷非晶态多功能合金镀液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林忠华，林琳，
申请(专利权)人：林忠华，
类型：发明
国别省市：山东,37