化学镀镍溶液及其方法技术

本发明专利技术提供一种用于化学镀镍－磷的方法，该方法通过混合，以规律的或连续的方式加入诸如碱金属氢氧化物的强碱至补充槽（９）的化学镀镍溶液中，以调节并维持ｐＨ值，所述补充槽已经预先冷却至低于约１４０°Ｆ，即低于正常的操作温度。优选的，所述强碱是一种碱金属氢氧化物溶液，其含有少于约７００克／升的碱金属氢氧化物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新颖的组合物及其用于化学镀镍(无电解镀镍)沉积的方法。该组合物与方法全部用于化学镀镍而不用氢氧化铵，氢氧化铵具有令人讨厌的臭味，使废水处理复杂，且被视为空气污染物。
技术介绍
用于化学金属沉积的方法如今已广为人知，且在工业中用于将包括镍的各种金属沉积于各种基材上。通常，化学沉积组合物含有一种待沉积的金属的盐，一种在有催化表面存在时能够将金属离子还原为金属的还原剂，一种维持金属于溶液内的螫合剂，和一种pH调节剂。其它物质如稳定剂、增亮剂、表面活性剂和其它类似的添加剂也可以存在。化学镀镍溶液可能是最广泛使用的化学镀液。该镀液为数种各具特定功能的成份的精确掺合物。其一般含有诸如氯化镍、碳酸镍和/或硫酸镍的镍盐。此外，其还可以与各种有机酸和螫合剂相螫合。如今工业上最广泛使用的化学镀镍浴是利用连二磷酸离子作为还原剂，以及用氨水调节溶液的pH值。该镀液也可以使用各种稳定剂、缓冲剂和表面活性剂。化学镀镍在工业上应用于约175°F至195°F的温度范围。这种类型的化学镀镍组合物通常在用于镀镍时可通过将镍、螫合剂、还原剂和其它成份以浓缩的形式加回到镀浴中，替代在镀敷中用掉的成份而使其得到补充。这样，镀浴维持颠峰状态以持续或重复用于多次金属的周转。当金属从镀浴中被镀去的用量等于镀浴中初始金属含量时，即达到一次金属周转。然而在镀敷继续进行时，溶液的pH值下降，此时需要监测并调节以保持镀浴在镀敷的最佳状态。在镀敷当中，因为镀敷反应产生气态和离子态的氢，溶液的pH值自然会下降。在镀敷进行时，氢的产生显然继续酸化溶液。通常，pH值的维持是通过加入氨水来完成的，并且pH值控制在约4～7的范围内。除了用氨水，在镀液中用缓冲剂也能将pH值控制在某一程度。历来，因为已发现比氢氧化铵强的碱，如碱金属氢氧化物，对于镀液的稳定性和/或沉积物品质有不利影响，故未被用于控制该类型的化学镀镍溶液的pH值。在某些情形中，发现它们会导致严重的溶液失效。这些困难的发生有一部份原因相信是由于碱金属氢氧化物缺乏与镍离子螫合的能力和可能在局部基础上急剧改变pH值。然而，尽管有这些困难，仍然继续努力开发一种次磷酸盐化学镀镍的方法，其能够有效使用碱金属氢氧化物来调节及维持pH值。因为镀液比那些含氨水的物质更容易进行废弃处理，而且因为碱金属氢氧化物的浓缩性也能提供好处，相信依此方式使用碱金属氢氧化物是有利的。所以，本专利技术的目的为提供一种化学镀镍的方法，该方法至少部份地使用碱金属氢氧化物来调节并维持镀液的pH值。
技术实现思路
在此专利技术人提出一种由次磷酸镍镀液进行化学镀镍的方法，其中一部份镀液连续或规律地从镀槽(即进行镀敷的槽)移出，冷却至低于约140°F并置于与镀槽分开的容器内。在该分开的容器中，镀液的移出部份被混合，测量pH值，在搅拌的情况下加入碱金属氢氧化物，以调节所移出的镀液部份的pH值在最适宜范围之内。最好过滤所移出的镀液部份，然后使之回到镀槽内。还可在分开的容器或在镀槽内进行其它物质如镍盐、螯合剂、还原剂和其它添加剂的补充，然而，优选在镀液的移出部份被冷却至低于约140°F之后，仅将碱金属氢氧化物在搅拌的情况下加入分开的容器内。附图说明图1为本专利技术优选实施例的流程图。参考图1说明该方法的如下各组件1.镀槽1，一般是用消除应力的聚丙烯、高温增强塑料、涂塑的不锈钢、或钝化不锈钢所构成。镀槽1的构造必须使其能够可靠地容纳温度为约175°F至约195°F的镀液。镀槽1的大小随各批待镀件的大小和数量而改变。2.溢流堰2，代表镀槽1的一分隔段，镀槽1主室的溶液溢流进入其中。溢流的溶液经膜3过滤，然后返回到镀槽1的主室。3.过滤膜3，跨于溢流堰2的开口上，使所有流入溢流堰2的溶液流经过滤膜3。过滤膜3一般由具有1至5微米的过滤尺寸的滤布构成。过滤膜3可以是一个滤袋。4.循环管4，可让溶液从溢流池2循环至镀槽1的主室。5.循环泵5，将溶液从溢流室2经循环管4泵回到镀槽1的主室。6.移出管6，将溶液经由泵7和冷却热交换器8输送至补充槽9。7.移出泵7，将溶液从镀槽1经冷却热交换器8而泵至补充槽9。8.冷却热交换器8，对经过移出管6在流向补充槽9途中的溶液进行冷却。9.补充槽9，以与镀槽1相同或相似的材料构成。补充槽的大小一般随镀槽的大小而定，并优选在镀槽容量20～30％的范围内。10.混合装置10，可由如图1的电动或气动叶轮混合器构成，或由其它如泵或空气喷散的混合装置构成。11.回送管11，将溶液由补充槽9经加热热交换器12输送至溢流堰2。12.加热热交换器12，用于对经过回送管11的溶液进行加热。13.回送泵13，将溶液从补充槽9经加热热交换器12而泵至溢流堰2。具体实施例方式在此专利技术人惊奇地发现可以用强碱如碱金属氢氧化物调节并维持次磷酸镍化学镀液的pH值，条件是在调节pH值之前或在调节时将化学镀液冷却至约140°F以下，在pH值调节当中使用有效的混合，优选在补充溶液中碱金属氢氧化物的浓度小于约700克/升。依此方法所制备并操作的化学镀镍溶液比含氢氧化铵作为pH调节剂的类似的化学镀镍溶液更容易进行废弃处理。本专利技术的化学镀镍组合物包含(a)水，(b)可溶性镍离子源，(c)络合剂，(d)还原剂，在有催化表面存在时能够将镍离子还原为镍金属，优选为可溶性的次磷酸盐离子源，和(e)作为pH调节剂或维持剂的碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。除上述物质外，该溶液还可含有稳定剂、增亮剂、表面活性剂、缓冲剂和其它类似的添加剂。优选地，该溶液实质上不含氨水和铵离子。可溶性镍离子源一般为硫酸镍，是因为它的可获得性、成本和溶解度，而且因为它不是铵离子源，然而，符合溶解度标准的优选无铵离子的任何镍盐均适合。在镀液中，源自镍盐的镍浓度例如可在约2至约25克/升的范围内，优选为约4至约8克/升。还原剂优选为次磷酸盐，尤其是次磷酸钠。在镀液中，次磷酸盐的浓度可在约10至约40克/升的范围内，优选为约18至约24克/升。螯合剂可有很大的不同，包括各种有机酸，如柠檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、马来酸和葡萄糖酸或以上任一种的盐；胺基酸类，如甘氨酸、丙氨酸、乙二胺，四乙酸和焦磷酸。从所示的物质可知，可采用含胺官能基的成份，相反，优选不存在含游离氨或铵离子的成份。螫合剂的总浓度一般应为稍微至适度超过镍离子浓度的化学计量。该组合物还必须含有pH调节剂和/或维持剂，其优选不含氨水或铵离子。合适的pH调节剂/维持剂包括碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾。碳酸盐也可使用。组合物的pH值优选应维持在约4至约7的范围内，更优选为约4.5至约6。除上述物质外，该组合物还可含有稳定剂、表面活性剂、缓冲剂和其它类似的添加剂。铅化合物如乙酸铅通常是以数ppm的浓度加入以稳定组合物并抑制任意的镀敷。其它稳定用添加剂是已知的。表面活性剂可以因多种用途而加入，包括有助于精制镍沉积物颗粒的物质。缓冲剂如碳酸盐被用于稳定组合物的pH值。为有效镀敷，该组合物将被加热到约175°F与195°F之间，优选在约185°F和195°F之间。低于上述温度将产生不合理的低镀敷率和不可靠的镀敷。随后，催化表面通常被浸入镀敷用的溶液中。在镀敷进行时，氢以气态和离子形态两种形态产生出来。结果，在镀敷进行时，组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学镀镍的方法，该方法包括使基材与镀槽中含有的镀敷组合物接触，该镀敷组合物包含：　　　　（ａ）可溶性镍离子源；　　　　（ｂ）络合剂；　　　　（ｃ）次磷酸盐还原剂；及　　　　（ｄ）选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物及上述氢氧化物混合物的ｐＨ调节剂；　　　　其中所述镀敷组合物的一部份被规律地或连续地从镀槽中移出，冷却至低于约１４０°Ｆ，然后监测镀液的被移出并经冷却的所述部份的ｐＨ值，且经混合而加入ｐＨ调节剂来调节ｐＨ值，随后将所述镀敷组合物的被移出并经冷却的所述部份送回到镀槽。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：布勒H莫尔科斯，
申请(专利权)人：麦克德米德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]