[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号200510050612.2
[51]Int.CI.
C23F 3/06 (2006.01)
[43]公开日2006年1月11日[22]申请日2005.07.07[21]申请号200510050612.2
[71]申请人浙江大学
地址310027浙江省杭州市浙大路38号[72]发明人严密 应华根 贺雪峰
[11]公开号CN 1718859A
[74]专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司
代理人张法高
权利要求书 1 页 说明书 7 页
[54]发明名称
酸性化学镀镍复合光亮剂及其使用方法
[57]摘要
本发明公开了一种酸性化学镀镍复合光亮剂及其使用方法。它是由初级光亮剂、次级光亮剂和辅助光亮剂组成的复合光亮剂；使用方法是将复合光亮剂缓慢加入化学镀液中，并用5％－10％的稀硫酸溶液调节pH值至4.5－7.0；施镀温度为70－95℃；将干净无油的零件经3％－6％的稀硫酸溶液活化处理后浸入镀液中10－150min，即可在零件表面获得光亮的镀镍层。本发明不仅能显著提高镀层的光亮性，而且不会明显降低镀速；出光快，分散能力好，能提高镀液稳定性，延长镀液寿命，光亮剂分解产物不影响镀液成分和镀件质量；镀层致密，表面应力低、韧性好，显微硬度高，具有非晶态结构，耐蚀性好，镀层活性高。
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权 利 要 求 书
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1.一种酸性化学镀镍复合光亮剂，其特征在于，它是由初级光亮剂、次级光亮剂和辅助光亮剂组成的复合光亮剂；以1升计，初级光亮剂由苯磺酸、苯亚磺酸钠或糖精中的一种或二种组成，其含量为1-15g；次级光亮剂由香豆素、吡啶中至少一种与硫脲复配而成，其中，香豆素或吡啶含量为1-10g，硫脲含量为0.1g；辅助光亮剂为烯丙基磺酸钠，其含量为10-150g；其余为水。 2.一种如权利要求1所述的酸性化学镀镍复合光亮剂的使用方法，其特征在于，将复合光亮剂缓慢加入化学镀镀液中，并用5％-10％的稀硫酸溶液调节pH值至4.5-7.0；施镀温度为70-95℃；将干净无油的零件经3％-6％的稀硫酸溶液活化处理后浸入镀液中10-150min，即可在零件表面获得光亮的镀镍层。 3.根据权利要求2所述的一种酸性化学镀镍复合光亮剂的使用方法，其特征在于，所述的pH值为4.5-6.0。
4.根据权利要求2所述的一种酸性化学镀镍复合光亮剂的使用方法，其特征在于，所述的施镀温度为80-90℃。
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说 明 书
酸性化学镀镍复合光亮剂及其使用方法
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技术领域
本发明涉及金属材料表面化学处理的技术领域，尤其涉及一种酸性化学镀镍复合光亮剂及其使用方法。 技术背景
化学镀镍-磷合金作为一种新型的优良工程材料，成为国内外科研单位、生产企业研究开发的重点。它是利用氧化-还原反应在催化比表面沉积一层合金镀层的一种新兴的表面处理技术，所得的化学镀镍磷合金镀层具有良好的耐蚀性和耐磨性、镀层厚度均匀、硬度高、且仿行性好，因而广泛应用于化工机械、宇宙航空等领域。
长期以来，化学镀镍都是作为一种功能性镀层使用，其表面光亮度不高，故一般不作装饰用，但随着生产中对功能性及装饰性镀层的要求越来越高，如何研制出新的化学镀镍光亮剂已引起人们极大兴趣。由于化学镀镀液成分复杂，影响因素多，其作用机理与电镀不同，所以从电镀液中引入的光亮剂对化学镀作用效果并不十分明显。目前已有的化学镀镍光亮剂或使用有毒的重金属镉和铅的二价离子；或镀液不稳定，分解产物危害镀液；或价格昂贵，了其广泛应用。 发明内容
本发明的目的是提供一种光亮整平性好、出光速度快且对镀液成分和镀件质量没有危害、不明显降低镀速的酸性化学镀镍复合光亮剂及其使用方法。 本发明的酸性化学镀镍复合光亮剂是由初级光亮剂、次级光亮剂和辅助光亮剂组成的复合光亮剂；以1升计，初级光亮剂由苯磺酸、苯亚磺酸钠或糖精中的一种或二种组成，其含量为1-15g；次级光亮剂由香豆素、吡啶中至少一种与硫脲复配而成，其中，香豆素或吡啶含量为1-10g，硫脲含量为0.1g；辅助光亮剂为烯丙基磺酸钠，其含量为10-150g；其余为水。
酸性化学镀镍复合光亮剂的使用方法是将复合光亮剂缓慢加入化学镀液中，并用5％-10％的稀硫酸溶液调节pH值至4.5-7.0(4.5-6.0较佳)；施镀温度为70-95℃(80-90℃较佳)；将干净无油的零件经3％-6％的稀硫酸溶液活化处理后浸入镀液中10-150min，即可在零件表面获得光亮的镀镍层。
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与现有技术相比，本发明有如下优点：
1.不仅能显著提高镀层的光亮性，而且不会明显降低镀速； 2.出光快，分散能力好，能提高镀液稳定性，延长镀液寿命，光亮剂分解产物不影响镀液成分和镀件质量；
3.镀层致密，表面应力低、韧性好，显微硬度高，具有非晶态结构，耐蚀性好，镀层活性高。 具体实施方式
本发明采用酸性化学镀镍液为基础配方，添加由几种电镀镍光亮剂和其它添加剂复配而成的复合光亮剂，所形成的非晶态镀层镜面光亮，表面胞状物细小，镀层结合力好，耐蚀性好，显微硬度高。镀液稳定性好。
本发明的酸性化学镀镍复合光亮剂由初级光亮剂、次级光亮剂和辅助光亮剂复配而成。以1升计，初级光亮剂由苯磺酸(C6H5SO3H)、苯亚磺酸钠(C6H5NaO2S)或糖精(C7H5NO3S)中的一种或二种组成，其含量为1-15g；次级光亮剂由香豆素(C9H6O2)、吡啶(C5H5N)中至少一种与硫脲((NH2)2CS)复配而成，其中，香豆素或吡啶含量为1-10g，硫脲含量为0.1g；辅助光亮剂为烯丙基磺酸钠(CH2CHCH2SO3Na)，其含量为10-150g，其余为水。配成复合光亮剂后，按量缓慢加入化学镀液中，即可得到光亮的化学镀镍层。
上述成分中，初级光亮剂的主要作用是使晶粒细化，减少镀层脆性，随添加量的增加，镀层拉应力降低并逐渐转移为压应力；初级光亮剂还能降低镀液对金属杂质敏感性的作用。初级光亮剂作用机理是它的加入细化了金属结晶和改变了结晶面的取向，且能够改善镀液的分散能力，这些有机物分子或微粒子在结晶中夹杂，会产生出压应力。
次级光亮剂能使镀层产生明显的光泽，但同时带来镀层的张应力和脆性及对杂质的敏感性，通过与初级光亮剂的合理配合，能产生全光亮的镀层。次级光亮剂中硫脲能防止或减少漏镀，提高对重金属杂质的容忍能力，硫脲兼有稳定剂的作用，在一定范围内使镀液稳定，但超过一定用量，使镀速降低，故在化学镀镍液中含量不超过0.001g/l。次级光亮剂通过吸附在催化表面的微阴极区，改变表面状态，使氢气易于析出，有利于结晶细致。
辅助光亮剂对镀层光亮仅起辅助作用，具有良好的分散作用，对改善镀层的覆盖能力，降低镀液对金属杂质的敏感性有利。
上述光亮剂的使用方法：将按要求配好的光亮剂缓慢加入化学镀液中，并用5％-10％的稀硫酸溶液调节pH值至4.5-6.0；加温至75-90℃；将干净无油的零
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200510050612.2说 明 书 第3/7页
件经3％-6％的稀硫酸溶液活化处理后浸入镀液中10-150min，即可在零件表面获得镜面光亮的非晶态镀镍层。
为配合本发明的实施，采用工业上广泛应用的化学镀镍液为基础镀液，具体配方和施镀条件如下：
六水合硫酸镍(NiSO4·6H2O) 30g/l 次亚磷酸钠(NaH2PO2·H2O) 28g/l 乳酸(CH3CHOHCOOH) 11g/l 乙酸钠(NaAc) 40g/l 用5％-10％的稀硫酸溶液调节镀液的pH值。
按上述配方配制250ml镀液，分别用30mm×30mm×3mm的45#钢和A3钢作基体进行试验，样品经除锈、粗磨、细磨、除油、酸洗活化等步骤后，放入镀液中施镀。
根据本发明所述的光亮剂种类和成分范围，分别配制不同成分的本发明化学镀镍复合光亮剂，加入上述基础镀液中并混合均匀，然后在上述条件下施镀。 具体实施例如下： 实施例1：
初级光亮剂： 苯亚磺酸钠1g 次级光亮剂： 香豆素1g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至7.0，加温至70℃，然后施镀。 实施例2：
初级光亮剂： 苯亚磺酸钠15g 次级光亮剂： 香豆素10g 硫脲0.1g
辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至7.0，加温至70℃，然后施镀。 实施例3：
初级光亮剂： 苯磺酸1g 次级光亮剂： 香豆素1g
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硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至80℃，然后施镀。 实施例4：
初级光亮剂： 苯磺酸15g 次级光亮剂： 香豆素10g 硫脲0.1g
辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至80℃，然后施镀。 实施例5：
初级光亮剂： 糖精1g 次级光亮剂： 香豆素1g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.12，加温至90℃，然后施镀。 实施例6：
初级光亮剂： 糖精15g 次级光亮剂： 香豆素10g 硫脲0.1g
辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至5.12，加温至90℃，然后施镀。 实施例7：
初级光亮剂： 苯亚磺酸钠1g 次级光亮剂： 吡啶1g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至4.5，然后施镀。
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实施例8：
初级光亮剂： 苯亚磺酸钠15g 次级光亮剂： 吡啶10g 硫脲0.1g
辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至4.5，加温至95℃，然后施镀。 实施例9：
初级光亮剂： 苯磺酸1g 次级光亮剂： 吡啶1g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，然后施镀。 实施例10：
初级光亮剂： 苯磺酸15g 次级光亮剂： 吡啶10g 硫脲0.1g
辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至95℃，然后施镀。 实施例11：
初级光亮剂： 糖精1g 次级光亮剂： 吡啶1g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠10g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至6.0，加温至℃，然后施镀。 实施例12：
初级光亮剂： 糖精15g 次级光亮剂： 吡啶10g 硫脲0.1g
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辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠150g
配成1升复合光亮剂溶液，取5ml加入基础镀液中，调pH值至6.0，加温至℃，然后施镀。 实施例13：
初级光亮剂： 糖精4g 苯亚磺酸钠4g 次级光亮剂： 吡啶6g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠20g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至℃，然后施镀。 实施例14：
初级光亮剂： 糖精6g 苯亚磺酸钠4g 次级光亮剂： 吡啶6g 香豆素3g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠20g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至℃，然后施镀。 实施例15：
初级光亮剂： 苯亚磺酸钠5g 次级光亮剂： 吡啶8g 硫脲0.1g 辅助光亮剂： 烯丙基磺酸钠20g
配成1升复合光亮剂溶液，取2.5ml加入基础镀液中，调pH值至5.20，加温至℃，然后施镀。
镀后评价镀层光亮度并测试镀速和表面显微硬度如下表所示。
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实施例与基体
45#钢
未加光亮剂
A钢
镀层外观灰白色，较粗糙
镀速(um/h)19.28
表面显微硬度(HV)718
灰白色，较粗糙镜面光亮，平整
19.3217.46
720715
45#钢
实施例1
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
17.5016.52
710744
45#钢
实施例2
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
16.4618.72
732736
45#钢
实施例3
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
18.7616.82
728722
45#钢
实施例4
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
16.8617.74
719735
45#钢
实施例5
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
17.6616.56
730712
45#钢
实施例6
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
16.5516.52
722728
45#钢
实施例7
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
16.5816.21
722732
45#钢
实施例8
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
16.2818.76
727736
45#钢
实施例9
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
18.7616.94
724718
45#钢
实施例10
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
16.19.16
729730
45#钢
实施例11
A钢
镜面光亮，平整光亮，均匀
19.2017.16
704734
45#钢
实施例12
A钢
光亮，均匀镜面光亮，平整
17.2218.
722725
45#钢
实施例13
A钢
镜面光亮，平整镜面光亮，平整
18.9218.96
731739
45#钢
实施例14
A钢
镜面光亮，平整镜面光亮，平整
19.0419.12
726733
45#钢
实施例15
A钢
镜面光亮，平整19.17716
由表可见，加入本发明光亮剂后，试样表面比未加光亮剂时光亮平整，色调均匀，且对镀速的影响很小，对表面显微硬度几乎没有影响。
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