半光亮镍电镀浴及使用其的方法技术

一种用于在基板上电镀半光亮镍沉积层的镍电镀浴，该镍电镀浴包含：a)镍离子；b)氯乙酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、苯甲酸、水杨酸或氯苯甲酸的可溶性盐；和c)从由己炔二醇、丁炔二醇或它们的组合组成的组中选出的至少一种二醇。本文所述的半光亮镍电镀浴在非常宽的电流密度范围内生产不含硫的半光亮沉积层。本文所述的电镀浴至少基本上不含香豆素并且产生期望的整平特性。该镀浴也不需要醛来获得同步厚度和电解势(STEP)并且具备极低的应力和出色的延展性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半光亮镍电镀浴及使用其的方法相关申请的交互引用本申请是2009年11月18日提交的申请号为12/620,746美国申请的部分继续申请，前述申请的主题整体地以引用的方式并入此处。
本专利技术通常涉及半光亮镍电镀浴，该电镀浴提供优良的整平、延展、以及应力(stress)性能并且几乎不含硫。
技术介绍
光亮镍电镀浴被应用于汽车、电子、器械、硬件以及其它工业中。光亮镀镍的最重要的用途在于作为铬电镀的底图层，协助润饰工获得平滑光亮的终饰并且提供足够的防腐蚀保护。对于需要高水平的基体金属抗腐蚀保护的装饰性电镀部件来说，半光亮镍沉积几乎总是连同随后的光亮镍和铬的沉积层一起使用。半光亮镍沉积层通常为沉积于部件上的全部镍的约60%至70%，其以最低的总镍厚度和最好的外观提供最高水平的基体金属抗腐蚀保护。最常见的镀镍浴是公知为瓦特浴的硫酸盐浴。典型的瓦特浴含约20～40盎司/加仑(oz/gal)的硫酸镍、3～12oz/gal的氯化镍和4～6oz/gal的硼酸，并且在约2.0～5.2范围的pH、90～160℉范围的温度以及约10～60ASF范围的电流密度下操作。大量的硫酸镍提供了所需浓度的镍离子，氯化镍改善了阳极腐蚀并且增加了导电率，并且硼酸用作维持pH的弱缓冲剂。此外，为了获得明亮且外观光泽的镍电镀沉积层，通常向电解质中添加有机和无机试剂(光亮剂)。添加的光亮剂的种类和它们的浓度决定了镍沉积层的外观，即极亮、光亮、半光亮、有光泽等等。习惯上，香豆素已经被用于从瓦特镍镀浴中获得高整平性、延展性、半光亮以及不含硫的镍沉积层。然而，现在已有不含香豆素溶液。顾名思义，半光亮镍终饰是半有光泽的，而其是因为其易于抛光及打磨而专门研发的。另外，如果随后电镀上光亮的镍，就能省去打磨步骤。光亮度和光滑度取决于操作条件。半光亮镍终饰如此易于打磨和/或抛光的原因之一在于沉积层的结构是柱状的，然而光亮镍终饰的结构是板状(薄片状)。然而，沉积层的结构可以通过各种添加剂、pH的改变、电流密度或溶液搅拌的增加被改变，这种改变并不成为问题，除非其影响沉积层的性能例如内应力。电镀镍沉积层的内应力可以被压缩或拉伸。压缩应力即沉积层膨胀以释放应力。相反，拉伸应力即沉积层收缩。高度压缩的沉积层可以导致起泡(blister)、弯曲或导致沉积层从基板上分离，同时具有高拉伸应力的沉积层也可以导致弯曲以及裂纹和疲劳强度的降低。公知的是在镍电镀浴中，特别是半光亮镍工艺中将香豆素用作添加剂以生产具有出色的整平性的易延展的、有光泽的沉积层。还公知的是获得的整平度通常与镀浴中的香豆素的浓度成正比。全香豆素浴通常含约150～200mg/L的香豆素和30mg/L的甲醛。因此，可以看出的是浴中高浓度的香豆素得到了最好的整平性。然而，该特性是暂时的，因为该高香豆素浓度同样导致高比率的电镀故障或降解产物的发生。这些降解产物是不能出现的，原因在于它们将导致不容易通过随后光亮镍沉积层增亮的不均匀、暗灰色区域的出现，它们可降低在镀浴中的指定浓度香豆素获得的整平性，并且它们还可降低镍沉积层的有益的物理特性。因为公知香豆素在多种条件下会分解或降解，所以需要监测含香豆素镀浴的降解，以保证电镀不会受到不利影响。为了降低降解产物并且由此增加镀浴的使用寿命，还建议降低镀浴中香豆素的浓度，但是这种香豆素浓度的降低通常伴随着整平性的损失并且还使得镀浴对于降解物积累(degradantbuild-up)更加敏感。已经建议使用各种添加剂例如甲醛和水合氯醛以协助克服香豆素降解产物的不期望的影响。但是这些添加剂的应用具有一定的限制，因为即使适度浓度的这些材料不仅增加了镍电镀沉积层的拉伸应力，而且显著降低了香豆素的整平作用。另外，还建议使用酸性镍电镀浴的水溶液，其包含复合量的香豆素化合物和芳基羟基羧酸化合物，例如在Tremmel的美国专利4,441,969中所描述的那样，其主题整体地以引用的方式并入此处。但是，Tremmel中所述的镀浴仍然需要相对高浓度的香豆素以提供良好的整平特性。虽然所述镀浴需要更不频繁的批次碳处理时，但不排除所述处理的需要。香豆素的另外的问题是气味。电镀浴所需量的香豆素产生能够刺激眼睛和粘膜的刺激气味。由于上述香豆素基镀浴的缺陷，研究者们长期以来已经尝试开发一种半光亮镍电镀浴，该电镀浴能够提供由在电镀工业中被认为是标准的香豆素基镀浴获得的整平性。整平性指的是沉积层填充表面缺陷(例如刮痕或抛光线)以及使其平滑的能力。提供这些高整平的沉积层而不牺牲沉积层的延展性和应力也是重要的。进一步优选的是镍沉积层含少于0.004%的硫。自1970年代后期以来，电镀供货商已经提出了许多镀浴配方，自称这些配方与香豆素镀浴一样的整平。但是至今为止，这些配方均无法满足所有的必要条件。可以确信的是，研发至今最好的镀浴在相同沉积层厚度时仅能达到香豆素基沉积层的整平性的65%。如上所述，香豆素的整平性是特殊的同时，香豆素具有不愉快的气味，分解并且形成有害的降解产物，并且这些产物仅能通过镀浴的分批次碳处理来移除。这些处理是非常昂贵的并且耗费时间且通常必须至少每个月进行，在某些情况下甚至是每周进行。因此，本领域需要提供一种镍电镀浴，其不含香豆素但是提供相似的整平特性。目前的半光亮镍溶液将乙炔二醇和/或丁炔二醇与醛(例如水合氯醛、甲醛和胡椒醛)一起，进一步组合水杨酸或苯甲酸一起使用。这些镀浴的内应力相对较高，范围从约8,000psi至约15,000psi拉伸应力。另外，这些镀浴都没有达到接近全香豆素系统一样的整平性。因此，期望提供一种不含香豆素的半光亮镍电镀浴，该电镀浴接近香豆素镀浴的整平特性，几乎不含硫并且能够满足汽车对应力和延展性的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供具有优良的延展性和非常低应力的高整平性半光亮镍沉积层。本专利技术的另一目的在于提供一种不含香豆素的半光亮镍电镀浴，该电镀浴接近或甚至等于香豆素镀浴的整平特性并且几乎不含硫。本专利技术的又一目的在于提供一种半光亮镍电镀浴，该电镀浴不需要醛来提供可接受同步厚度和电解势(STEP)结果。本专利技术的再一目的在于提供一种半光亮镍电镀浴，该电镀浴在整个镀浴的使用寿命期间具有良好的稳定性。为此，本专利技术通常涉及一种用于在基板上电镀半光亮镍沉积层的镍电镀浴，该镍电镀浴包含：a)镍离子源；b)卤素取代的乙酸、丙酸或前述酸的盐；和c)从由己炔二醇、丁炔二醇或它们的组合组成的组中选出的至少一种二醇，其中镍电镀浴优选基本不含香豆素，并且优选基本上不含醛。在另一优选实施方式中，本专利技术通常涉及用于在基板上电镀半光亮镍沉积层的镍电镀浴，该镍电镀浴包含：a)镍离子，例如来自硫酸镍和氯化镍的混合物；b)氯乙酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、苯甲酸、水杨酸或氯苯甲酸的可溶性盐；和c)从由己炔二醇、丁炔二醇或它们的组合组成的组中选出的至少一种二醇，其中镍电镀浴优选基本不含香豆素，并且优选基本上不含醛。在另一优选实施方式中，本专利技术通常涉及一种在基板上电镀不含硫的半光亮镍沉积层的方法，该方法包含步骤：a)提供一种镍电镀浴，该镀浴包含：i)镍离子，例如来自硫酸镍和氯化镍的混合物；ii)卤素取代的(i)乙酸、(ii)丙酸或(iii)任何前述酸的盐，或氯乙酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、苯甲酸、水杨酸或氯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.09 US 13/043,7831.用于在基板上电镀半光亮镍沉积层的镍电镀浴，该镍电镀浴包含：a)镍离子；b)氯乙酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、苯甲酸、水杨酸或氯苯甲酸的可溶性盐；和c)己炔二醇和丁炔二醇，这两种二醇的总体浓度在50mg/l～600mg/l的范围内；其中镍电镀浴不含香豆素，并且不含醛并且具有4.1～5.0的pH。2.根据权利要求1所述的镍电镀浴，其中可溶性盐为水杨酸的钠盐、钾盐、锂盐、镁盐或镍盐。3.根据权利要求2所述的镍电镀浴，其中可溶性盐为水杨酸钠。4.根据权利要求1所述的镍电镀浴，其中镍电镀浴中可溶性盐的浓度为0.5至20.0g/l。5.根据权利要求1所述的镍电镀浴，其中电镀浴还包含从由炔属醇和乙氧基化或丙氧基化的炔属醇组成的组中选出的添加剂。6.根据权利要求5所述的镍电镀浴，其中电镀浴包含从由乙氧基化或丙氧基化的丁炔二醇、乙氧基化或丙氧基化的己炔二醇组成的组中选出的添加剂。7.根据权利要求1所述的镍电镀浴，其中镍电镀浴中己炔二醇的浓度为50mg/l～500mg/l，并且丁炔二醇的浓度为30mg/l～300mg/l。8.根据权利要求7所述的镍电镀浴，其中镍电镀浴中己炔二醇的浓度为100mg/l～200mg/l，并且丁炔二醇的浓度为60mg/l～120mg/l。9.根据权利要求1所述的镍电镀浴，其中镍电镀浴具有4.4至4.6的pH。10.一种电镀基板以在其上生产不含硫的半光亮镍沉积层的方法，该方法包含步骤：a)提供一种镍电镀浴，该镀浴包含：i)镍离子；ii)氯乙酸、乙酸、羟基乙酸、丙酸、苯甲酸、水杨酸或氯苯甲酸的可溶性盐；和iii)己炔二醇和丁炔二醇，这两种二醇的总体浓度在50mg/l～600mg/l的范围内；和b)使基板与镍电镀浴接触，施加电流以在基板上提供半光亮镍沉积层，其中镍电镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·特雷梅尔，
申请(专利权)人：麦克德米德尖端有限公司，
类型：
国别省市：