【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面处理，具体涉及一种化学镀黑镍浓缩液及其制备方法、施镀方法与应用。
技术介绍
1、黑镍由于具备很强的消光能力、以及对太阳能有着极高的吸收率，因此常常用于光学仪器、电子工业等某些特殊设备与领域。
2、常规的黑镍主要由以下三种方式产生——镍层化学发黑法、电镀黑镍法和化学镀黑镍法。其中，镍层化学发黑法主要是通过后期发黑处理使表面的镍层氧化发黑最终形成黑镍，但此法对镍层的耐蚀性要求极高，否则会导致镍层脱离等问题，同时后期发黑处理操作难以操控，因此很难保证同一批次加工的工件颜色均匀；电镀黑镍法由于无法保证电流均一性，因此难以保证在加工处理异性工件(形状不规则的工件)时能够得到厚度均一、颜色均匀的黑镍层；而化学镀黑镍法则可有效解决上述问题(厚度均一、颜色均匀)，但同样出现诸如耐磨性及耐蚀性较差、镍层与基体直接接触时的结合力差以及光泽性差等问题。
3、中国专利cn113818014a(公开日期2021.12.21)公开了一种黑镍产品表面亮化处理工艺，该方法通过对产品进行除油、除锈活化、热水预热、化学镀黑镍和后处理，最终得到的黑镍层在具备颜色均匀度的同时，具备良好的结合力、光泽度和平整度；该方法的缺点是：1)化学镀黑镍前处理的热水预热，无形间增加了使用成本；2)其配方是通过使用硫氰化钾的方式提升结合力，但其在受热的条件下会分解为剧毒的氰化物，以及其在化学镀后处理中使用铬酸，而cr6+属于一类致癌物，根据国家法律法规应该严格控制使用；3)在施镀过程中必须通电，且必须严格控制电流在0.2～0.5a/dm2
4、中国专利cn114481104a(公开日期2022.05.13)公开了一种化学黑镍浓缩液及化学镀镍方法；该方法并没有从根源上解决化学镀黑镍存在的上述问题——如耐蚀性较差、镍层与基体直接接触时的结合力差等，且根据其实施例中的数据可以推断其镀速非常低——小于或等于3μm/h，这将极大地限制生产效率，不具备规模化生产的条件。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种化学镀黑镍浓缩液及其制备方法、施镀方法与应用，以解决现有技术的不足。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种化学镀黑镍浓缩液，包括浓缩液a、浓缩液b和浓缩液c；
4、所述浓缩液a，其包括硫酸镍100～125g/l、硫酸亚锡20～25g/l、硫酸锌15～20g/l、次亚磷酸钠100～120g/l、柠檬酸钠100～125g/l、醋酸钠50～80g/l、乳酸钠30～50g/l、含硫氨基酸20～30g/l、稳定剂20～25ppm、氨水150～180g/l和去离子水；
5、所述浓缩液b，其包括次亚磷酸钠500～550g/l、硫酸锌10～15g/l、醋酸钠30～35g/l、乳酸钠20～25g/l、稳定剂150～400ppm和去离子水；
6、所述浓缩液c，其包括硫酸镍400～450g/l、硫酸亚锡10～20g/l、柠檬酸钠80～90g/l、含硫氨基酸5～10g/l、氨水250～300g/l和去离子水。
7、进一步地，浓缩液a中的稳定剂为硫酸锰、硫酸铜、马来酸、碘酸钾中的一种；浓缩液b中的稳定剂为钼酸盐，所述钼酸盐包括钼酸钠、钼酸铵中的一种或两种；浓缩液a和浓缩液c中的含硫氨基酸为dl-蛋氨酸、l-半胱氨酸、胱氨酸、高半胱氨酸中的一种或几种。
8、上述一种化学镀黑镍浓缩液的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)浓缩液a的制备：按照配方量称量各组分，将硫酸镍、柠檬酸钠、醋酸钠、乳酸钠和氨水加入到去离子水中进行溶解；再加入次亚磷酸钠、含硫氨基酸、硫酸锌和稳定剂进行溶解，最后加入硫酸亚锡溶液与上述溶液进行混合均匀，即得到浓缩液a；
10、(2)浓缩液b的制备：按照配方量称量各组分，将次亚磷酸钠、硫酸锌、醋酸钠、乳酸钠和稳定剂加入到去离子水中进行溶解，即得到浓缩液b；
11、(3)浓缩液c的制备：按照配方量称量各组分，将硫酸镍、柠檬酸钠、含硫氨基酸和氨水加入到去离子水中进行溶解，再加入硫酸亚锡溶液与上述溶液进行混合均匀，即得到浓缩液c；
12、浓缩液a、浓缩液c中的硫酸亚锡溶液制备步骤如下：将称量好的硫酸亚锡溶于去离子水中后逐滴加入氨水，先是出现白色沉淀，后随着氨水地不断加入白色沉淀逐渐消失即可得到硫酸亚锡溶液；硫酸亚锡溶液制备中用到的氨水不计入浓缩液a、浓缩液c限定的氨水的量中。
13、上述一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，包括以下步骤：
14、(1)建浴：将浓缩液a用去离子水稀释成200～250ml/l的化学镀浴液，并调整ph至6.5～8.0后进行加热并保持温度为85～90℃；
15、(2)前处理：
16、(a)除油脂与表面羟基化：将金属基材浸入除油溶液，之后取出水洗，以达到去除金属基材表面包括氧化物、油脂在内的物质，并使其表面形成一层羟基层；
17、(b)自组装单分子层的形成及其致密化：将步骤(a)的金属基材浸入含有接枝剂的乙醇溶液中，之后取出水洗并干燥，以在金属基材上得到自组装单分子层，后置于惰性气体中进行烘烤，使自组装单分子层致密化；
18、(c)活化：先将步骤(b)得到的带有自组装单分子层的金属基材放入活化液中，取出后再将其置于还原溶剂中，之后取出水洗备用；
19、(3)施镀：将步骤(2)前处理后的金属基材浸入步骤(1)化学镀浴液中进行施镀，施镀过程中保持温度稳定在85～90℃，施镀时间根据镀层厚度要求确定，施镀过程中使用浓缩液b、浓缩液c进行补加，每消耗1g的ni2+需用10～11ml浓缩液c进行补加，且浓缩液b以与浓缩液c的体积比为1～1.2：1的比例进行补加，施镀过程中不搅拌或搅拌，之后取出水洗并烘干。
20、进一步地，步骤(1)中使用50％氨水和200g/l的硫酸氢氨水溶液调节ph，50％氨水为氨水和去离子水按体积比1:1进行混合得到。
21、进一步地，步骤(2)a中除油溶液具体组成成分为30～40g/l氨水、25～35g/lna2co3、15～30g/l nahco3、25～40g/l nah2po4、5～8g/l吐温-60、25～35g/l na2sio3、10～15g/l h2o2、0.3～0.8g/l n-乙酰乙酰苯胺和去离子水，其工作温度为65～75℃，工作时间为5～10min，工作过程中，用氨水将其ph保持在7.0～8.5。
22、进一步地，步骤(2)b中含有接枝剂的乙醇溶液为含10～25g/l偶联剂的乙醇溶液，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、含硼偶联剂中的一种或几种，其工作温度为25～35℃，工作时间为20～30min；使用35～40℃的热风吹3～5min以使水洗后的金属基材干燥；惰性气体为n2或ar，于45～55℃进行烘烤20～35min。
23、进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种化学镀黑镍浓缩液，其特征在于，包括浓缩液A、浓缩液B和浓缩液C；
2.根据权利要求1所述的一种化学镀黑镍浓缩液，其特征在于，浓缩液A中的稳定剂为硫酸锰、硫酸铜、马来酸、碘酸钾中的一种；浓缩液B中的稳定剂为钼酸盐，所述钼酸盐包括钼酸钠、钼酸铵中的一种或两种；浓缩液A和浓缩液C中的含硫氨基酸为DL-蛋氨酸、L-半胱氨酸、胱氨酸、高半胱氨酸中的一种或几种。
3.权利要求1～2任一权利要求所述的一种化学镀黑镍浓缩液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.权利要求1～2任一权利要求所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(1)中使用50％氨水和200g/l的硫酸氢氨水溶液调节pH，50％氨水为氨水和去离子水按体积比1:1进行混合得到。
6.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(2)a中除油溶液具体组成成分为30～40g/l氨水、25～35g/l Na2CO3、15～30g/l NaHCO3、
7.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(2)b中含有接枝剂的乙醇溶液为含10～25g/l偶联剂的乙醇溶液，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、含硼偶联剂中的一种或几种，其工作温度为25～35℃，工作时间为20～30min；使用35～40℃的热风吹3～5min以使水洗后的金属基材干燥；惰性气体为N2或Ar，于45～55℃进行烘烤20～35min。
8.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(2)c中活化液具体组成成分为80～100g/l硫酸镍、5～10g/l醋酸钠、15～20g/l苹果酸、10～25g/l乳酸钠和去离子水，其工作温度为25～35℃，工作时间为5～20min；还原溶剂具体组成成分为15～25g/l硼氢化钾和去离子水，其工作温度为65～70℃，工作时间为5～15min。
9.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(3)施镀过程中的搅拌方式为空气搅拌或机械搅拌，空气搅拌时的气体流速为3～8l/min，机械搅拌时的转速为300～500r/min；在35～45℃下烘干15～20min。
10.权利要求1～2任一权利要求所述的一种化学镀黑镍浓缩液在金属基材上的应用，所述金属基材包括铝及其合金、钢铁、钛及其合金、铜及其合金、铍及其合金。
...【技术特征摘要】
1.一种化学镀黑镍浓缩液，其特征在于，包括浓缩液a、浓缩液b和浓缩液c；
2.根据权利要求1所述的一种化学镀黑镍浓缩液，其特征在于，浓缩液a中的稳定剂为硫酸锰、硫酸铜、马来酸、碘酸钾中的一种；浓缩液b中的稳定剂为钼酸盐，所述钼酸盐包括钼酸钠、钼酸铵中的一种或两种；浓缩液a和浓缩液c中的含硫氨基酸为dl-蛋氨酸、l-半胱氨酸、胱氨酸、高半胱氨酸中的一种或几种。
3.权利要求1～2任一权利要求所述的一种化学镀黑镍浓缩液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.权利要求1～2任一权利要求所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(1)中使用50％氨水和200g/l的硫酸氢氨水溶液调节ph，50％氨水为氨水和去离子水按体积比1:1进行混合得到。
6.根据权利要求4所述的一种化学镀黑镍浓缩液的施镀方法，其特征在于，步骤(2)a中除油溶液具体组成成分为30～40g/l氨水、25～35g/l na2co3、15～30g/l nahco3、25～40g/l nah2po4、5～8g/l吐温-60、25～35g/l na2sio3、10～15g/lh2o2、0.3～0.8g/ln-乙酰乙酰苯胺和去离子水，其工作温度为65～75℃，工作时间为5～10min，工作过程中，用氨水将其ph保持在...
【专利技术属性】
技术研发人员：金波愔，颜昌利，陈康壮，章文笔，
申请(专利权)人：杭州和韵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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