一种镍-钴-钛三元合金电镀光亮工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种镍-钴-钛三元合金电镀光亮工艺，将工件进行前处理后，放入镍-钴-钛三元合金电镀液中进行电镀，然后将工件取出，得到表面镀有镍-钴-钛三元合金的工件，所述电镀液的组成成分包括二价镍盐、二价钴盐、四价钛盐、柠檬酸钠、辅助配位剂和缓冲剂。本发明专利技术仅通过一道电镀工序就达到保护和装饰铁基件的目的，减小场地占用面积、减少设备的使用，降低废水的排放和能源消耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属材料表面处理
，具体地指一种镍-钴-钛三元合金 电镀光亮工艺。
技术介绍
传统的金属表面处理工艺中，钢铁件在经过电镀碱铜一酸铜一亮镍工序之后，还 需镀上一层铬来达到保护及装饰基体的目的。铬镀层具有光亮、洁白的外观并有硬度高、耐 磨、耐蚀、耐高温的特点。但是镀铬工艺因其对环境、水源、大气以及人体带来很大的不利影 响，而且加之镀铬前又有其它三道工序，占用场地大、设备多，又会带来很大的废水排放和 能源消耗。 钛是一种耐热性很好的银白色金属，密度为4. 54g/cm3,熔点高达1668°C。在常温 下对强酸强碱有优异的耐蚀性，甚至王水都不能腐蚀它。它还具有重量轻、强度高、抗氧化 性强、耐低温的特点，被誉为"太空金属"。如将钛元素引入单一的或合金的镀层中，则得到 的镀层在物理、化学性能上将会呈现各项性能的提升。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供了一种镍-钴-钛三元合金电镀光亮 工艺，仅通过一道电镀工序就达到保护和装饰铁基件的目的，减小场地占用面积、减少设备 的使用，降低废水的排放和能源消耗。 本专利技术的三元合金中，镍是基础金属，很易电沉积出来，所占的百分质量比例在 80%左右。钴与镍的性质类似，很易单独或与镍在阴极上电化学共沉积，由于钛与镍、钴的 电化学基本氧化-还原电极电势相差较大，钛较难沉积，如： 可以看出，Ni2+、C〇2+较易在水溶液中单独于电极上沉积出来；而Ti 4+还原为Ti是 需分三步进行的，在还原为Ti2+时，最低须达到-2V、Ti 2+还原为Ti时最低需达-I. 68V，这 在实际上是很困难达到的，因此不能单独沉积出来的。然而，在本专利技术的镀液中，由于Ni2+、 Co2+的存在，可以对Ti 4+进行"诱导沉积"，可以较容易地以合金的形式共沉积出来，于是形 成了 NiCoTi三元合金镀层，这就是电化学理论上的"诱导共沉积"。 本专利技术电镀液中采用柠檬酸钠作为主配位剂的，以期对Ni2+、Co2+、Ti4+进行配位络 合作用。主配位剂若与Ni2+配合形成HL P阴离子络合物，则稳定常数为5. 11，若形成L3^阴 离子络合物，则稳定常数为14. 3 ;若与Co2+形成阴离子络合物，则稳定常数为4. 8、若形 成L3-阴离子络合物，则稳定常数为12. 5。而柠檬酸根仅与一价的Ti +进行配位，且只生成 HI^形式的络合物，稳定常数也只有1.04,可忽略不计。因此本专利技术采用一种辅助配位剂， 以期对Ti4+进行配位络合。 本专利技术的技术方案是：一种镍-钴-钛三元合金电镀光亮工艺，将工件进行前处理 后，放入镍-钴-钛三元合金电镀液中进行电镀，然后将工件取出，得到表面镀有镍-钴-钛 三元合金的工件，所述电镀液的组成成分包括二价镍盐、二价钴盐、四价钛盐、柠檬酸钠、辅 助配位剂和缓冲剂； 所述辅助配位剂为含有如下结构的物质 其中R为氨基或亚胺基。 进一步地，所述电镀液中各组成成分的含量分别为二价镍盐60~75g/L、二价钴 盐5~7. 5g/L、四价钛盐1. 5~2g/L、柠檬酸钠50~60g/L、辅助配位剂8~12g/L、缓冲 剂25~30g/L，加去离子水至1L。 进一步地，所述辅助配位剂为丁二酰亚胺，所述缓冲剂为硼酸或磷酸。 进一步地，所述二价镍盐为六水合硫酸镍和/或六水合盐酸镍，所述二价钴盐为 六水合硫酸钴和/或六水合盐酸钴。 进一步地，所述电镀液由下述方法配制而成，其步骤如下： (1)取硫酸氧钛，加入硫酸溶液中，加热溶解，除去杂质，并加入双氧水，得到四价 钛溶液； (2)向蒸馏水中加入所述二价镍盐和二价钴盐，加热溶解； (3)向蒸馏水中加入柠檬酸钠和所述辅助配位剂，加热溶解； (4)将所述步骤（2)中溶液与所述步骤（3)中溶液混合，再向其中加入所述步骤 (1)中四价钛溶液，加入所述缓冲剂调节溶液PH值。 进一步地，所述步骤（1)中加热溶解温度为30~50°C，所述步骤（2)和（3)中加 热溶解温度均为大于等于60°C。 进一步地，所述电镀液中还包括初级光亮剂，所述初级光亮剂由如下成分组成：糖 精160~180g/L、轻丙基硫代硫酸钠5~10g/L，加去离子水至1L。 进一步地，所述电镀液中还包括次级光亮剂，所述次级光亮剂由以下成分组成：丙 烷磺酸吡啶嗡盐35~45g/L、乙氧基醚丙炔醇30~40g/L、炔丙基磺酸钠25~35g/L，加去 离子水至1L。 进一步地，所述电镀液中，所述初级光亮剂的体积浓度为8~12mL/L，所述次级光 亮剂的体积浓度为8~12mL/L。 更进一步地，镍-钴-钛三元合金电镀工艺的操作条件为温度20~60°C，电流密 度 0· 5 ~5. OA/dm2, pH 值 2. 5 ~5. 5。 本专利技术的有益效果主要表现在： (1)本专利技术因其含有强度高、抗氧化性强、耐低温耐热性强的特点的钛金属，电镀 工艺所得到的NiCoTi合金镀层表现出较佳的韧性、较强结合力、强耐低温耐热性和强耐蚀 性。 (2)本专利技术采用的镍钴钛三元合金电镀工艺，电镀液中的主配位剂柠檬酸钠和辅 助配位剂，可将二价镍、二价钴、四价钛直接络合沉积出来，即该工艺仅通过一道电镀工序 即可得到光亮度较好、分散能力和均匀性良好的电镀层，与传统金属表面处理需通过四道 工序的工艺相比，占用场地面积小，设备少，降低了废水的排放和能源消耗，提高生产效率， 其次，减少了传统镀铬工艺，避免了对环境、水源、大气和人体带来的不利影响； (3)本专利技术的三元合金含钛量在1. 5~4%、含钴量在10~15%，该NiCoTi三元 合金不仅达到了铬镀层的光亮程度和耐磨性，且比"镀铜+镀铜+镀镍+镀铬"四道工序得 到的镀层耐蚀性更好； (4)本专利技术工艺镀液中各类金属盐含量低，较多道工序电镀的成本低，具有较高的 经济效益，并且镍盐、钴盐毒性极低，环境污染小，可以满足日益严格的环保要求，有极好的 应用前景，尤其适用于高寒地区交通器械、远洋船舶以及航空航天器材部件的表面处理；【附图说明】 图1为阴极极化曲线图，其中： ①基础液；②：①+Ni2+盐液；③：① +Co 2+盐液；④：① +Ti 4+盐液；⑤：① +Ni 2+盐 液+Co2+盐液+Ti 4+盐液； 图2为温度、电流密度、pH对合金层中钴含量的影响曲线图； 图3为温度、电流密度、pH对合金层中钛含量的影响曲线图；【具体实施方式】 以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明： 一种镍-钴-钛三元合金电镀光亮工艺，将工件除锈、除油、活化等前处理后，放入 镍-钴-钛三元合金电镀液中进行电镀，然后将工件取出，得到表面镀有镍-钴-钛三元合 金的工件，所述电镀液的组成成分包括二价镍盐、二价钴盐、四价钛盐、柠檬酸钠、辅助配位 剂和缓冲剂； 所述辅助配位剂为含有如下结构的物质 其中R为氨基或亚胺基。 进一步地，所述电镀液中各组成成分的含量分别为二价镍盐60~75g/L、二价钴 盐5~7. 5g/L、四价钛盐1. 5~2g/L、柠檬酸钠50~60g/L、辅助配位剂8~12g/L、缓冲 剂25~30g/L，加去离子水至1L。 进一步地，所述辅助配位剂为丁二酰亚胺，所述缓冲剂为硼酸或磷酸。 进一步地，所述二价镍盐为六水合硫酸镍和/或六水合盐酸镍，所述二价钴盐为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍‑钴‑钛三元合金电镀光亮工艺，将工件进行前处理后，放入镍‑钴‑钛三元合金电镀液中进行电镀，然后将工件取出，得到表面镀有镍‑钴‑钛三元合金的工件，所述电镀液的组成成分包括二价镍盐、二价钴盐、四价钛盐、柠檬酸钠、辅助配位剂和缓冲剂；所述辅助配位剂为含有如下结构的物质，其中R为氨基或亚胺基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文超，胡哲，李玉梁，左正忠，
申请(专利权)人：武汉吉和昌化工科技股份有限公司，湖北吉和昌化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42