一种镍磷合金非晶镀方法技术

本发明专利技术公开了一种镍磷合金非晶镀方法，属于金属和非金属材料无电镀表面处理方法。针对本方法现存的镀液稳定性差、寿命短、成本高的问题，本发明专利技术采用了由乳酸、柠檬酸钠和酒石酸钾钠组成的三元络合剂，主盐为工业级硫酸镍。使镀液综合性能大为提高：镀速达到１３～２０μｍ／ｈ，镀层为非晶结构防腐蚀性能达到和超过现有技术指标，钯稳定性达到６３００Ｓ，降低成本，对推广该项技术有重大意义。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属或非金属材料的表面处理方法，特别是无电镀工艺方法，其方法是将被镀零件置于盛有由主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、表面活性剂组成的镀液的镀槽内在一定的温度和PH值的条件下经过自摧化氧化还原反应在被镀工件表面形成非结晶态的镍磷合金镀层的方法。自从Brenner和Riddell发现镍磷合金自摧化沉积现象以来，由于非晶镀工件具有良好的耐腐蚀性，几乎不受海水、碱溶液和非含氧酸的腐蚀，在许多腐蚀介质中优于不锈钢和镀铬层，提高耐腐蚀性，而且具有施镀工艺简单、镀覆快、镀液稳定、容易控制等优点，其应用领域不断扩大，已成为发达国家应用相当广泛的表面处理技术。在航天、航空、能源、机械、汽车、电子、电子计算机等工业领域中用于重要零件的防腐蚀和重要零件的修复，如汽车的汽缸、曲轴、轴类件，泵类，水轮机叶片，火箭推进器管道，飞机压缩机叶片，计算机磁盘、滚筒等。采用非晶镀修复波音727飞机发动机比买新发动机节省一半费用。在非晶镀技术中影响镀层综合性能和工艺性能的关键在于络合剂的选择。Konrad Parker曾在“The Formulation ofElectroless Nickel Baths，”7lst AES Aunual Technical Conference Proceedings.USA Pap B-2(1984);”The Formulation of Electroless Nickel-Phosphorus Plating Baths”Plating and Surface Finishing 74，60-65(1987)中公开了包括二元络合剂的镍磷合金非晶镀方法的镀液对镀速、钯稳定性、耐腐蚀性等影响。但是，直到目前这种镀液并不能满足某些特殊的要求，镀液稳定性仍不令人满意，镀液寿命短，特别是与电镀成本相比还较高些，使这项技术的推广和应用受到了限制。本专利技术的目的在于提供一种可以改善综合镀层性能，提高镀液稳定性和镀液寿命特别是降低工艺成本的镍磷合金非晶镀工艺方法。本专利技术的目的是通过以下措施实现的这种镍磷合金非晶镀方法是在可加热、控温的镀槽内盛装有主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、表面活性剂及去离子水组成的镀液，控制镀液温度在85～93℃范围和PH值4.5～4.8，将工件放在镀液内，经过自摧化氧化还原反应，在工件表面形成非晶镀层的方法，其特征在于络合剂为三元复合络合剂，即由乳酸、柠檬酸钠和酒石酸钠组成的三元络合剂，其镀液的具体配方是各个组分在每升镀液中的含量如下NiSO4·6H2O 22.0～40.0克NaH2PO2·H2O 21.2～42.4克乳酸 12.5～35毫升柠檬酸钠 1.5～15.0克酒石酸钾钠 1.5～15.0克己二酸 5.0～20克碘酸钾 5.0～30毫克表面活性剂 25.0～35毫克其余为去离子水。镀液的各种组份最佳范围，按每升镀液含量为NiSO4·6H2O 27.0～35.5克NaH2PO2·H2O 28.0～32.5克乳酸 25.0～28.0毫升柠檬酸钠 2.0～8.5克酒石酸钾钠 2.0～8.0克己二酸 8.0～10克碘酸钾 15.0～20毫克表面活性剂 28.0～32.0毫克其余为去离子水。本专利技术所采用的硫酸镍(NiSO4·6H2O)为工业级硫酸镍，其中碘酸钾可以用碘化钾代替，其加入量为14～20毫克，碘酸钾也可以由硫脲代替，其加入量为2～6毫克。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠。下面对本专利技术详述如下由不锈钢或塑料制成的镀槽配有电加热或蒸气加热装置和控温装置。镀槽内盛有镀液，镀液是在每升镀液中加入有以下各组份，其含量为NiSO4·6H2O 27.0～35.5克NaH2PO2·H2O 28.0～32.5克乳酸 25.0～28.0毫升柠檬酸钠 2.0～8.5克酒石酸钾钠 2.0～8.0克己二酸 8.0～10克磺酸钾 15.0～20毫克表面活性剂 28.0～32.0毫克其余为去离子水。在去离子水中加入一种组分搅拌达到完全溶解后再加入后一种组分。NaH2PO2·H2O最后加入，其余依次加入。最后用氢氧化钠调PH值使之达到4.5～4.8，对镀槽进行加热，使镀液达到85～93℃。工件要经过予处理，即用碱液洗、水冲洗、酸液洗、水冲洗，之后用脱离子水冲洗。将予处理后的工件放入镀液中，根据所需要的镀层厚度确定施镀时间，在施镀过程中对镀液不断搅拌，镀后工件经过水冲洗后吹干。由于本专利技术采用了三元络合剂，使之与二价镍离子形成的络合物的稳定性比同类配位体与二价镍离子所形成的二元络合物的稳定性大得多。三元络合物的第一配位体一般是大分子多基配位体，它与镍离子所形成的螯合物形成一定的空间结构即三齿配位体呈两个螯合环，两齿配位体呈一个螯合环，二价镍离子的常见配位数为4和6，它的剩余配位位置将被第二配位体占用。这样，原来的络合物的空隙得到填充，结构更加紧密，因此络合物就更加稳定，从而提高了镀液稳定性和镀层的抗腐蚀能力。本专利技术的非晶镀工艺与已有技术相比较，实际效果有了很大的改进，镀速达到13～20μm/h，K.Parker只达到6～16μm/h，镀层磷含量稳定地控制在形成非晶结构的范围9～12%内，镀液的钯稳定性比K.Parker的高，个别的达到6300S，而K.Parker只达到70～120S。耐腐蚀性能均达到和超过现有技术达到的指标，镀层硬度达到550～600HV100。镀液配方原料价格低廉，特别是采用工业级硫酸镍代替分析纯级硫酸镍每升镀液成本降低24～28%。这样对适应我国情况，降低工件处理成本，对于应用和推广这项技术具有重要意义。这样对较重要的在硝酸以外的酸性介质中工作的零件，可以用炭素钢制造后经过非晶镀表面处理，来代替价格昂贵的不锈钢，可以大幅度降低成本。实施例1零件为炭素钢材料的焊接球阀板按前述工艺的镀液配方见附表。镀液温度87±2℃，PH值4.6实施例2方法同例1，配方见附表。镀液温度90±1℃PH值4.8实施例3零件炭素钢管，配方见附表，温度及PH值同例2实施例4零件为铍青铜弹簧片，配方见附表。镀液温度为90±1℃，PH值为4.7实施例5零件为炭素钢球阀，配方见附表，温度及PH值同例2实施例6零件为炭钢焊接管，配方见附表，温度及PH值同例1实施例7零件为黄铜异形件，配方见附表，温度及PH值同例2实施例8零件为黄钢异形件，配方见附表，温度及PH值同例2附表权利要求1.，在可加热、控温的镀槽内盛装有主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、表面活性剂及去离子水组成的镀液，控制镀液温度在85～93℃范围和PH值4.5～4.8，将工件放在镀液内，经过自摧化氧化还原反应，在工件表面形成非晶镀层的方法，其特征在于络合剂为三元复合络合剂，即由乳酸、柠檬酸钠和酒石酸钾钠组成的三元络合剂，镀液的各种组份，按每升镀液含量为NiSO4·6H2O 22.0～40.0克NaH2PO2·H2O 21.2～42.4克乳酸 12.5～35毫升柠檬酸钠 1.5～15.0克酒石酸钾钠 1.5～15.0克己二酸 5.0～20克碘酸钾 5.0～30毫克表面活性剂 25.0～35毫克其余为去离子水。2.根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍磷合金非晶镀方法，在可加热、控温的镀槽内盛装有主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、表面活性剂及去离子水组成的镀液，控制镀液温度在８５～９３℃范围和ＰＨ值４. ５～４. ８，将工件放在镀液内，经过自催化氧化还原反应，在工件表面形成非晶镀层的方法，其特征在于络合剂为三元复合络合剂，即由乳酸、柠檬酸钠和酒石酸钾钠组成的三元络合剂，镀液的各种组份，按每升镀液含量为：ＮｉＳＯ↓［４］.６Ｈ↓［２］Ｏ２２. ０～４０. ０克ＮａＨ↓［２］ＰＯ↓［２］.Ｈ↓［２］Ｏ ２１. ２～４２. ４ 克乳酸 １２. ５～３５毫升柠檬酸钠 １. ５～１５. ０克酒石酸钾钠 １. ５～１５. ０克己二酸 ５. ０～２０克碘酸钾 ５. ０～３０毫克表面活性剂 ２５. ０～３５毫克其余为去离子水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟明勋，侯卓，高荣，袁丛艳，
申请(专利权)人：机械电子工业部北方设计研究院，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]