一種復(fù)合光亮劑和納米晶鎳電鍍液及基于納米晶電鍍液在工件表面鍍鎳的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合光亮劑和納米晶鎳電鍍液及基于納米晶電鍍液在工件表面鍍鎳的方法；復(fù)合光亮劑為包含糖精鈉、二乙基丙炔胺、丙烷磺酸吡啶嗡鹽、乙烯基磺酸及S?羧乙基異硫脲甜菜堿的水溶液；該復(fù)合光亮劑在鍍液中的分散能力和覆蓋能力好，鍍鎳過(guò)程分解產(chǎn)物少，出光速度快，鍍液穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)；添加了復(fù)合光亮劑的鍍液鍍鎳過(guò)程中表現(xiàn)出出光速度快，鍍層結(jié)構(gòu)致密、外觀(guān)光亮均勻的優(yōu)點(diǎn)，獲得的鎳層晶粒平均尺寸達(dá)到了8nm，鍍層外觀(guān)光亮均勻質(zhì)量穩(wěn)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種復(fù)合光亮劑和納米晶鎳電鍍液及基于納米晶電鍍液在工件表面鍍鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鍍鎳電鍍液復(fù)合光亮劑，和一種納米晶體鎳電鍍液，以及一種利用納米晶體鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，屬于電鍍鎳技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電鍍納米晶體鎳相比傳統(tǒng)粗晶材料具有更高的硬度、更好的耐磨耐腐蝕性以及更優(yōu)良的磁性、高溫、力學(xué)及電催化性能，因而近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天及材料工程等領(lǐng)域。為提高電鍍納米晶鎳的裝飾性能，需要在鍍鎳液中加入光亮劑，質(zhì)量好的光亮劑分解產(chǎn)物少，對(duì)鍍鎳層的整平性和光亮度起到良好的作用，可獲取鏡面光亮的鍍層，而且鍍層韌性好，孔隙率低。
[0003]鍍鎳光亮劑隨著鍍鎳技術(shù)的發(fā)展，目前已發(fā)展至第四代。第四代光亮劑是用鍍鎳添加劑中間體配制的，以丙炔醇衍生物、炔胺類(lèi)衍生物和吡啶類(lèi)衍生物為代表。這些光亮劑由于分子中碳鏈增長(zhǎng)，在陰極上的吸附加強(qiáng)，陰極極化作用增大，因而鍍層光亮性和整平性較上一代光亮劑有很大提高。但是單獨(dú)采用某一種或某一類(lèi)光亮劑，鍍層的孔隙率、光亮度和鍍液的分散能力、深度能力都難以滿(mǎn)足生產(chǎn)發(fā)展的需要。目前，第四代鍍鎳光亮劑通過(guò)組合型配方，使鍍鎳的效果得到明顯改善，鍍鎳復(fù)合光亮劑是以后鍍鎳行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有的單一鍍鎳光亮劑存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種用于鍍鎳鍍液的復(fù)合光亮劑，通過(guò)使用復(fù)合光亮劑，鍍鎳過(guò)程中表現(xiàn)出出光速度快，鍍層結(jié)構(gòu)致密、外觀(guān)光亮均勻的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供一種添加了復(fù)合光亮劑的鍍鎳電鍍液，復(fù)合光亮劑在鍍液中的分散能力和覆蓋能力好，鍍鎳過(guò)程分解產(chǎn)物少，出光速度快，鍍液穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)。
[0006]本發(fā)明的第三個(gè)目的是在于提供一種基于所述電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，該方法操作簡(jiǎn)單、條件溫和，獲得的鎳層晶粒平均尺寸達(dá)到了 8nm，鍍層外觀(guān)光亮均勻質(zhì)量穩(wěn)定。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種鍍鎳復(fù)合光亮劑，所述復(fù)合光亮劑為包含糖精鈉、二乙基丙炔胺、丙烷磺酸吡啶嗡鹽、乙烯基磺酸及S-羧乙基異硫脲甜菜堿的水溶液。
[0008]優(yōu)選的方案，復(fù)合光亮劑中:糖精鈉的濃度為50_250g/L，二乙基丙炔胺的濃度為
0.5-2.0g/L，丙烷磺酸吡啶嗡鹽的濃度為5.0-20g/L，乙烯基磺酸鈉的濃度為100-1000g/L，S-羧乙基異硫脲甜菜堿的濃度為0.2-1.0g/L。
[0009]較優(yōu)選的方案，復(fù)合光亮劑中:糖精鈉的濃度為100_200g/L，二乙基丙炔胺的濃度為1.0-1.58/1，丙烷磺酸吡啶嗡鹽的濃度為10-158/1，乙烯基磺酸鈉的濃度為100-50(^/1，S-羧乙基異硫脲甜菜堿的濃度為0.4-0.8g/L。
[0010]本發(fā)明還提供了一種光亮納米晶鎳電鍍液，包含所述的復(fù)合光亮劑。
[0011]優(yōu)選的方案，每升光亮納米晶鎳電鍍液包括以下組分:硫酸鎳250-300g，氯化鎳40-50g，硼酸35-45g，十二烷基硫酸鈉0.1-0.2g,復(fù)合光亮劑8_15mL。
[0012]本發(fā)明還提供了一種基于所述的光亮納米晶鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，該方法以鎳片為陽(yáng)極，待鍍鎳工件為陰極，所述光亮納米晶鎳電鍍液為工作液，在直流或脈沖電流作用下，對(duì)工件表面進(jìn)行鍍鎳。
[0013]優(yōu)選的方案，光亮納米晶鎳電鍍液的溫度維持在45_55°C。
[0014]較優(yōu)選的方案，光亮納米晶鎳電鍍液的pH為3.8-4.5。
[0015]優(yōu)選的方案，鍍鎳過(guò)程中維持陰極電流密度為5-1OA/dm2。
[0016]優(yōu)選的方案，鎳片的純度在99%以上。
[0017]本發(fā)明的復(fù)合光亮劑包括初級(jí)光亮劑、次級(jí)光亮劑、輔助光亮劑以及去離子水。初級(jí)光亮劑為糖精鈉(BSI)，能夠有效減少鍍鎳層晶粒尺寸，降低鍍層張應(yīng)力，增加鍍層延展性，并賦予一定光澤，但單獨(dú)使用不能獲得鏡面光亮的鍍層;次級(jí)光亮劑為二乙基丙炔胺(DEP)和丙烷磺酸吡啶嗡鹽(PPS)，為強(qiáng)烈光亮劑，二乙基丙炔胺和丙烷磺酸吡啶嗡鹽分別主要作用于低電流密度區(qū)和高電流密度區(qū)，出光速度快，彌補(bǔ)了初級(jí)光亮劑的不足，且由于加入量少，分解產(chǎn)物也少，因而使槽液更加穩(wěn)定;輔助光亮劑為乙烯基磺酸鈉(VS)和S-羧乙基異硫脲甜菜堿(ATPN)，填補(bǔ)了初級(jí)光亮劑和次級(jí)光亮劑在走位作用方面的短板，能夠提高電鍍液不同電流密度區(qū)的覆蓋能力，而且S-羧乙基異硫脲甜菜堿還能提高鍍液對(duì)異種金屬雜質(zhì)的容忍度，增強(qiáng)了鍍液的穩(wěn)定性。
[0018]相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來(lái)的有益技術(shù)效果:
[0019]本發(fā)明的復(fù)合光亮劑在鍍液中的分散能力和覆蓋能力好，鍍鎳過(guò)程中分解產(chǎn)物少，槽液使用壽命長(zhǎng)，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不需大處理。
[0020]復(fù)合光亮劑的電鍍液，在鍍鎳過(guò)程中表現(xiàn)出出光速度快，鍍層結(jié)構(gòu)致密、外觀(guān)光亮均勻的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明利用鍍鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法操作簡(jiǎn)單、條件溫和，獲得的鎳層晶粒平均尺寸達(dá)到了 8nm，鍍層外觀(guān)光亮均勻質(zhì)量穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0022]【圖1】為實(shí)施例1制備的鎳鍍層表面形貌；
[0023]【圖2】為實(shí)施例1制備的鎳鍍層表面微觀(guān)粗糙度；
[0024]【圖3】為對(duì)比實(shí)施例1制備的鎳鍍層表面形貌;(b)為(a)的局部放大圖；
[0025]【圖4】為對(duì)比實(shí)施例2制備的鎳鍍層表面形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹，但本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍不受實(shí)施例限制。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]準(zhǔn)確稱(chēng)取糖精鈉100g、二乙基丙炔胺1.2g、丙烷磺酸吡啶嗡鹽10g、乙烯基磺酸鈉200g和S-羧乙基異硫脲甜菜堿0.5g，依次倒入容積大于100mL的容器中，加入約三分之二的去離子水，加熱至40-50°C，至溶解完全，攪拌均勻，待冷卻至室溫后標(biāo)定至lOOOmL，然后轉(zhuǎn)移至避光容器中保存，即得到納米晶鎳復(fù)合光亮劑。
[0029]準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鎳NiSO4.6H2O 250g、氯化鎳NiCl2.6H20 40g、硼酸H3BO3 35g、十二烷基硫酸鈉0.1g配成工作基液，取1mL復(fù)合光亮劑加入到工作基液中，攪拌均勻后標(biāo)定至IL，控制溶液pH在3.8-4.5范圍內(nèi)，即得到光亮納米晶鎳電鍍液。
[0030]使用上述光亮納米晶鎳電鍍液施鍍時(shí)，溫度為45°C，陰極電流密度為5A/dm2，施鍍時(shí)間15min。
[0031]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鍍液的分撒能力和覆蓋能力好，鍍層表面形貌和微觀(guān)粗糙度如圖1和圖2所示，從圖中可以看出所制得的鎳鍍層外觀(guān)光亮均勻，鎳層晶粒平均尺寸在8nm左右。
[0032]實(shí)施例2:
[0033]準(zhǔn)確稱(chēng)取糖精鈉150g、二乙基丙炔胺1.3g、丙烷磺酸吡啶嗡鹽12g、乙烯基磺酸鈉300g和S-羧乙基異硫脲甜菜堿0.6g，依次倒入容積大于100mL的容器中，加入約三分之二的去離子水，加熱至40-50°C，至溶解完全，攪拌均勻，待冷卻至室溫后標(biāo)定至lOOOmL，然后轉(zhuǎn)移至避光容器中保存，即得到納米晶鎳復(fù)合光亮劑。
[0034]準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鎳NiSO4.6H2O 280g、氯化鎳NiCl2.6H20 45g、硼酸H3BO3 40g、十二烷基硫酸鈉0.1g配成工作基液，取1mL復(fù)合光亮劑加入到工作基液中，攪拌均勻后標(biāo)定至IL，控制溶液pH在3.8-4.5范圍內(nèi)，即得到光亮納米晶鎳電鍍液。
[0035]使用上述光亮納米晶鎳電鍍液施鍍時(shí)，溫度為50°C，陰極電流密度為6A/dm2，施鍍時(shí)間15min。
[0036]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鍍液的分撒能力和覆蓋能力好，所制得的鎳鍍層外觀(guān)光亮均勻，鎳層晶粒平均尺寸在Snm左右。
[0037]實(shí)施例3:
[0038]準(zhǔn)確稱(chēng)取糖精鈉120g、二乙基丙炔胺1.4g、丙烷磺酸吡啶嗡鹽14g、乙烯基磺酸鈉400g和S-羧乙基異硫脲甜菜堿0.6g，依次倒入容積大于100mL的容器中，加入約三分之二的去離子水，加熱至40-50°C，至溶解完全，攪拌均勻，待冷卻至室溫后標(biāo)定至lOOOmL，然后轉(zhuǎn)移至避光容器中保存，即得到納米晶鎳復(fù)合光亮劑。
[0039]準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鎳NiSO4.6H2O 270g、氯化鎳NiCl2.6H20 40g、硼酸H3BO3 45g、十二烷基硫酸鈉0.2g配成工作基液，取1mL復(fù)合光亮劑加入到工作基液中，攪拌均勻后標(biāo)定至IL，控制溶液pH在3.8-4.5范圍內(nèi)，即得到光亮納米晶鎳電鍍液。
[0040]使用上述光亮納米晶鎳電鍍液施鍍時(shí)，溫度為45°C，陰極電流密度為8A/dm2，施鍍時(shí)間15min。
[0041]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鍍液的分撒能力和覆蓋能力好，所制得的鎳鍍層外觀(guān)光亮均勻，鎳層晶粒平均尺寸在Snm左右。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]準(zhǔn)確稱(chēng)取糖精鈉160g、二乙基丙炔胺1.5g、丙烷磺酸吡啶嗡鹽15g、乙烯基磺酸鈉500g和S-羧乙基異硫脲甜菜堿0.8g，依次倒入容積大于100mL的容器中，加入約三分之二的去離子水，加熱至40-50°C，至溶解完全，攪拌均勻，待冷卻至室溫后標(biāo)定至lOOOmL，然后轉(zhuǎn)移至避光容器中保存，即得到納米晶鎳復(fù)合光亮劑。
[0044]準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鎳NiSO4.6H2O 300g、氯化鎳NiCl2.6H20 40g、硼酸H3BO3 40g、十二烷基硫酸鈉0.1g配成工作基液，取1mL復(fù)合光亮劑加入到工作基液中，攪拌均勻后標(biāo)定至IL，控制溶液pH在3.8-4.5范圍內(nèi)，即得到光亮納米晶鎳電鍍液。
[0045]使用上述光亮納米晶鎳電鍍液施鍍時(shí)，溫度為55°C，陰極電流密度為ΙΟΑ/dm2，施鍍時(shí)間15min。
[0046]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鍍液的分撒能力和覆蓋能力好，所制得的鎳鍍層外觀(guān)光亮均勻，鎳層晶粒平均尺寸在Snm左右。
[0047]實(shí)施例5:
[0048]準(zhǔn)確稱(chēng)取糖精鈉180g、二乙基丙炔胺1.3g、丙烷磺酸吡啶嗡鹽llg、乙烯基磺酸鈉300g和S-羧乙基異硫脲甜菜堿0.5g，依次倒入容積大于100mL的容器中，加入約三分之二的去離子水，加熱至40-50°C，至溶解完全，攪拌均勻，待冷卻至室溫后標(biāo)定至lOOOmL，然后轉(zhuǎn)移至避光容器中保存，即得到納米晶鎳復(fù)合光亮劑。
[0049]準(zhǔn)確稱(chēng)取硫酸鎳NiSO4.6H2O 270g、氯化鎳NiCl2.6H20 45g、硼酸H3BO3 45g、十二烷基硫酸鈉0.2g配成工作基液，取1mL復(fù)合光亮劑加入到工作基液中，攪拌均勻后標(biāo)定至IL，控制溶液pH在3.8-4.5范圍內(nèi)，即得到光亮納米晶鎳電鍍液。
[0050]使用上述光亮納米晶鎳電鍍液施鍍時(shí)，溫度為50°C，陰極電流密度為7A/dm2，施鍍時(shí)間15min。
[0051]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鍍液的分撒能力和覆蓋能力好，所制得的鎳鍍層外觀(guān)光亮均勻，鎳層晶粒平均尺寸在Snm左右。
[0052]對(duì)比實(shí)施例1:
[0053]具體實(shí)驗(yàn)如實(shí)施例1，與實(shí)施例1唯一的區(qū)別在于不添加二乙基丙炔胺(DEP)和S-羧乙基異硫脲甜菜堿(ATPN)。
[0054]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，鎳鍍層背面在低電流區(qū)出光和整平能力明顯不夠，鎳鍍層形貌如圖3 (a)和(b)所示。
[0055]對(duì)比實(shí)施例2:
[0056]具體實(shí)驗(yàn)如實(shí)施例1，與實(shí)施例1唯一的區(qū)別在于糖精鈉添加400g，
[0057]使用光亮納米晶鎳電鍍液進(jìn)行施鍍，硫在鎳鍍層中夾雜過(guò)多，出現(xiàn)暗紋。鎳鍍層形貌如圖4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鍍鎳復(fù)合光亮劑，其特征在于:為包含糖精鈉、二乙基丙炔胺、丙烷磺酸吡啶嗡鹽、乙烯基磺酸鈉及S-羧乙基異硫脲甜菜堿的水溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鎳復(fù)合光亮劑，其特征在于:所述的復(fù)合光亮劑中: 糖精鈉的濃度為50-250g/L， 二乙基丙炔胺的濃度為0.5-2.0g/L， 丙烷磺酸吡啶嗡鹽的濃度為5.0-20g/L， 乙烯基磺酸鈉的濃度為100-1000g/L， S-羧乙基異硫脲甜菜堿的濃度為0.2-1.0g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍鎳復(fù)合光亮劑，其特征在于:所述的復(fù)合光亮劑中: 糖精鈉的濃度為100-200g/L， 二乙基丙炔胺的濃度為1.0-1.5g/L， 丙烷磺酸吡啶嗡鹽的濃度為10-15g/L， 乙烯基磺酸鈉的濃度為100-500g/L， S-羧乙基異硫脲甜菜堿的濃度為0.4-0.8g/L。4.一種光亮納米晶鎳電鍍液，其特征在于:包含權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的復(fù)合光亮劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光亮納米晶鎳電鍍液，其特征在于:每升光亮納米晶 鎳電鍍液包括以下組分: 硫酸鎳250-300g， 氯化鎳40-50g， 硼酸 35-45g， 十二烷基硫酸鈉0.1-0.2g， 復(fù)合光亮劑8_15mL。6.基于權(quán)利要求4或5所述的光亮納米晶鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，其特征在于:以鎳片為陽(yáng)極，待鍍鎳工件為陰極，所述光亮納米晶鎳電鍍液為工作液，在直流或脈沖電流作用下，對(duì)工件表面進(jìn)行鍍鎳。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光亮納米晶鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，其特征在于:所述的光亮納米晶鎳電鍍液的溫度維持在45-55°C。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光亮納米晶鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，其特征在于:所述的光亮納米晶鎳電鍍液的PH為3.8-4.5。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光亮納米晶鎳電鍍液在工件表面鍍鎳的方法，其特征在于:鍍鎳過(guò)程中維持陰極電流密度為5-10A/dm2。
【文檔編號(hào)】C25D3/16GK105926010SQ201610320958
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】楊鷹, 崔東紅, 李海普
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)