一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，屬于電鍍【技術領域】。在對原材料中所含雜質離子充分分析的基礎上，本發明采用小電流、多步驟電解工藝，結合多孔活性炭和低孔徑棉濾芯循環過濾，能有效提高除雜效率，實現氨基磺酸鎳電鍍液體系的徹底凈化處理。同時采用大電流、低硼酸濃度電解工藝，在不引入外界雜質離子的條件下，利用陰極電鍍過程中本不希望發生的析氫副反應，促使鍍液中H+離子還原析出氫氣，從而快速提升pH值至工藝范圍。本發明結合上述兩種處理工藝，能有效保證氨基磺酸鎳電鍍液具有超低應力的機械性能優點，測試內應力在-5MPa～5MPa范圍，相較一般的氨基磺酸鎳鍍液(內應力在-100MPa～100MPa范圍)，鍍層的低應力性能明顯。
【專利說明】一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，屬于電鍍【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前,常用電鍍鍍鎳液體系包括硫酸鎳鍍液體系、氯化鎳鍍液體系、氟硼酸鎳鍍液體系和氨基磺酸鎳鍍液體系等。其中，氨基磺酸鎳鍍液具有工藝范圍寬、可獲得低應力鍍層等優點，多用于對機械性能要求較高的電鍍領域。然而，氨基磺酸鎳鍍液在制備過程中由于原材料含有的雜質或配制工藝不當引入的雜質會在一定程度上導致鍍層機械性能的改變，如內應力增加等(雜質成分包括銅離子、鋅離子、鐵離子等陽離子及有機物等)。此外，新配制氨基磺酸鎳鍍液的PH值范圍一般在3.0?3.2，而正常使用的pH值范圍在3.8?4.5，因此在使用前需提升PH值。一般情況下，提升鍍液pH值可加入氫氧化鈉等強堿溶液(如針對硫酸鎳鍍液體系)，但是在氨基磺酸鎳鍍液體系中加入上述溶液后，引入的雜質離子如鈉離子等會導致鍍層內應力的增加。而不引入雜質離子的堿性鎳鹽(如氫氧化鎳或堿式碳酸鎳)在水中的溶解度極低，提升PH值效率過低，pH值幾乎無變化。如何在氨基磺酸鎳鍍液配制過程中凈化原材料含有的雜質，并且不引入雜質，且能夠實現PH值達到工藝要求，是保證氨基磺酸鎳鍍液體系低應力的難點技術。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法。
[0004]為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是:
[0005]一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)配制氨基磺酸鎳濃度300?750g/L、溴化鎳濃度I?10g/L的溶液，升溫至50?60°C，再加入硼酸至濃度20?25g/L，過濾；
[0007](2)取過濾后的溶液在電流密度0.1?1.0A/dm2下一次電解8?12小時，再加大電流密度至3.0?5.0A/dm2 二次電解48?72小時；
[0008](3)補加硼酸至濃度30?55g/L，在電流密度0.1?0.3A/dm2下三次電解4?5小時，過濾，再加入潤濕劑和應力調節劑，即得。
[0009]所述步驟(I)中過濾采用活性炭材料(如多孔活性炭等)，以除去鍍液中的有機成分。
[0010]所述步驟⑵中一次電解采用分步(小電流、多步驟)電解工藝(如選擇0.1A/dm2、0.3A/dm2、l.0A/dm2的電流密度分步電解)，具體為:先在0.8?1.0A/dm2電流密度下電解I?2小時，再在0.3?0.5A/dm2電流密度下電解4?5小時，最后在0.1?0.2A/dm2電流密度下電解3?5小時。根據各種金屬離子的析出電位差異，采用多電流電解工藝可快速除去金屬離子雜質。此外，視原材料純度差異，電解時間可在8?12小時內調整。
[0011]所述步驟(2)中二次電解的原理為:在較低硼酸濃度條件下，硼酸的水解反應為H3B03+H20 = H++B(0H)4-，其對H+離子濃度升高的抑制作用較弱，因此有利于陰極析氫反應2H++2e = H2 ?的進行，伴隨著H+還原析出氫氣，鍍液的pH值升高，電解48?72天即可提升PH值至工藝范圍。另外，電解過程中需補加去離子水來維持電鍍液液位。
[0012]所述步驟(3)中三次電解同樣采用分步(小電流、多步驟)電解工藝(如選擇0.lA/dm2、0.3A/dm2的電流密度分步電解，累計電解4?5小時即可)，具體為:先在0.2?0.Wdm2電流密度下電解1.5?2小時，再在0.1?0.2A/dm2電流密度下電解2.5?3小時。
[0013]所述步驟(3)中潤濕劑為乙基己基硫酸鈉、2-乙基己基硫酸鈉、磺基丁二酸二戊酯鈉等中任一種。潤濕劑的加量為0.05?0.20g/L。
[0014]所述步驟(3)中應力調節劑為糖精、萘三磺酸鈉等中任一種。應力調節劑的加量為 0.5 ?10.0g/Lo
[0015]本發明的有益效果:
[0016]在對原材料中所含雜質離子充分分析的基礎上，本發明采用小電流、多步驟電解工藝，結合多孔活性炭和低孔徑棉濾芯循環過濾，能有效提高除雜效率，實現氨基磺酸鎳電鍍液體系的徹底凈化處理。同時采用大電流、低硼酸濃度電解工藝，在不引入外界雜質離子的條件下，利用陰極電鍍過程中本不希望發生的析氫副反應，促使鍍液中H+離子還原析出氫氣，從而快速提升PH值至工藝范圍。本發明結合上述兩種處理工藝，能有效保證氨基磺酸鎳電鍍液具有超低應力的機械性能優點，(利用應力測試條)測試內應力在_5MPa?5MPa范圍，相較一般的氨基磺酸鎳鍍液(內應力在-1OOMPa?10MPa范圍)，鍍層的低應力性能明顯，而其他硫酸鎳、氯化鎳等鍍鎳液體系的內應力在100?300MPa范圍，鍍層應力性能差異極大。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明實施例1中電鍍液配制槽的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
[0019]實施例1
[0020]本實施例中氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0021](I)在清洗好的容積為100升的電鍍液配制槽(如圖1所示，在配制槽7的內側面相對設置有陽極鈦籃3和陰極板6，中部設置攪拌器4，配制槽7通過進、出水管路與過濾機I相連通，并利用循環泵實現鍍液5在回路中的循環流動，過濾機I內填裝有濾芯2)中注入30升電阻率為18兆歐的去離子水，將精確計量的氨基磺酸鎳30kg和溴化鎳0.3kg緩緩加入配制槽中，開啟攪拌器并加熱升溫至55°C，加入2.5kg硼酸粉末，待硼酸完全溶解后，補加去離子水至總體積為100升，開啟循環泵，換用活性炭濾芯進行循環過濾，以去除鍍液中的有機成分；
[0022](2)(調節電解電源進行一次電解)采用1.0A/dm2的電流密度電解I小時，再降低電流密度至0.3A/dm2電解4小時，最后降至0.lA/dm2電解5小時；
[0023](3)加大電流密度至4.0A/dm2進行二次電解，連續電解48小時，每天早晚各補加一次去離子水以維持電鍍液液位，同時監控pH值變化，直至pH值升高至3.8即停止電解；
[0024](4)補加硼酸粉末1.5kg，采用0.3A/dm2的電流密度電解2小時，再降低電流密度至0.lA/dm2電解2.5小時;
[0025](5)將活性炭濾芯更換為過濾精度0.5 μ m的棉濾芯進行循環過濾，加入乙基己基硫酸鈉至濃度0.lg/L，再加入糖精50g，即得。再采用3.0A/dm2的電流密度預電鍍3小時。利用應力測試條對上述制備的鍍液進行內應力測試，內應力為-3.9MPa。
[0026]實施例2
[0027]本實施例中氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0028](I)在清洗好的容積為100升的電鍍液配制槽(如圖1所示)中注入30升電阻率為18兆歐的去離子水，將精確計量的氨基磺酸鎳50kg和溴化鎳0.6kg緩緩加入配制槽中，開啟攪拌器并加熱升溫至55°C，加入2.5kg硼酸粉末，待硼酸完全溶解后，補加去離子水至總體積為100升，開啟循環泵，換用活性炭濾芯進行循環過濾，以去除鍍液中的有機成分；
[0029](2)(調節電解電源進行一次電解)采用1.0A/dm2的電流密度電解1.5小時，再降低電流密度至0.3A/dm2電解4.5小時，最后降至0.lA/dm2電解5小時；
[0030](3)加大電流密度至4.0A/dm2進行二次電解，連續電解60小時，每天早晚各補加一次去離子水以維持電鍍液液位，同時監控pH值變化，直至pH值升高至3.8即停止電解；
[0031](4)補加硼酸粉末1.5kg，采用0.3A/dm2的電流密度電解2小時，再降低電流密度至0.lA/dm2電解2.5小時;
[0032](5)將活性炭濾芯更換為過濾精度0.5 μ m的棉濾芯進行循環過濾，加入磺基丁二酸二戊酯鈉至濃度0.15g/L，再加入萘三磺酸lOOOg，即得。再采用3.0A/dm2的電流密度預電鍍3小時。利用應力測試條對上述制備的鍍液進行內應力測試，內應力為-1.2MPa。
[0033]實施例3
[0034]本實施例中氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0035](I)在清洗好的容積為100升的電鍍液配制槽(如圖1所示)中注入30升電阻率為18兆歐的去離子水，將精確計量的氨基磺酸鎳75kg和溴化鎳1.0kg緩緩加入配制槽中，開啟攪拌器并加熱升溫至55°C，加入2.5kg硼酸粉末，待硼酸完全溶解后，補加去離子水至總體積為100升，開啟循環泵，換用活性炭濾芯進行循環過濾，以去除鍍液中的有機成分；
[0036](2)(調節電解電源進行一次電解)采用1.0A/dm2的電流密度電解2小時，再降低電流密度至0.3A/dm2電解5小時，最后降至0.2A/dm2電解4.5小時；
[0037](3)加大電流密度至5.0A/dm2進行二次電解，連續電解72小時，每天早晚各補加一次去離子水以維持電鍍液液位，同時監控pH值變化，直至pH值升高至3.8即停止電解；
[0038](4)補加硼酸粉末2.5kg，采用0.3A/dm2的電流密度電解2小時，再降低電流密度至0.lA/dm2電解3小時;
[0039](5)將活性炭濾芯更換為過濾精度0.5 μ m的棉濾芯進行循環過濾，加入2_乙基己基硫酸鈉至濃度0.06g/L,再加入糖精150g，即得。再采用3.0A/dm2的電流密度預電鍍3小時。利用應力測試條對上述制備的鍍液進行內應力測試，內應力為-4.7MPa。
[0040]實施例4
[0041]本實施例中氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0042](I)在清洗好的容積為100升的電鍍液配制槽(如圖1所示)中注入30升電阻率為18兆歐的去離子水，將精確計量的氨基磺酸鎳60kg和溴化鎳0.1kg緩緩加入配制槽中，開啟攪拌器并加熱升溫至50°C，加入2.0kg硼酸粉末，待硼酸完全溶解后，補加去離子水至總體積為100升，開啟循環泵，換用活性炭濾芯進行循環過濾，以去除鍍液中的有機成分；
[0043](2)(調節電解電源進行一次電解)采用1.0A/dm2的電流密度電解1.5小時，再降低電流密度至0.3A/dm2電解5小時，最后降至0.2A/dm2電解3小時；
[0044](3)加大電流密度至3.0A/dm2進行二次電解，連續電解60小時，每天早晚各補加一次去離子水以維持電鍍液液位，同時監控pH值變化，直至pH值升高至3.8即停止電解；
[0045](4)補加硼酸粉末1.5kg，采用0.4A/dm2的電流密度電解1.5小時，再降低電流密度至0.2A/dm2電解2.5小時;
[0046](5)將活性炭濾芯更換為過濾精度0.5 μ m的棉濾芯進行循環過濾，加入2_乙基己基硫酸鈉至濃度0.05g/L,再加入萘三磺酸600g，即得。再采用3.0A/dm2的電流密度預電鍍3小時。利用應力測試條對上述制備的鍍液進行內應力測試，內應力為3.1MPa0
[0047]實施例5
[0048]本實施例中氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，包括以下步驟:
[0049](I)在清洗好的容積為100升的電鍍液配制槽(如圖1所示)中注入30升電阻率為18兆歐的去離子水，將精確計量的氨基磺酸鎳45kg和溴化鎳0.8kg緩緩加入配制槽中，開啟攪拌器并加熱升溫至60°C，加入2.5kg硼酸粉末，待硼酸完全溶解后，補加去離子水至總體積為100升，開啟循環泵，換用活性炭濾芯進行循環過濾，以去除鍍液中的有機成分；
[0050](2)(調節電解電源進行一次電解)采用0.8A/dm2的電流密度電解1.5小時，再降低電流密度至0.4A/dm2電解4.5小時，最后降至0.2A/dm2電解4小時；
[0051](3)加大電流密度至4.0A/dm2進行二次電解，連續電解60小時，每天早晚各補加一次去離子水以維持電鍍液液位，同時監控pH值變化，直至pH值升高至3.8即停止電解；
[0052](4)補加硼酸粉末3.0kg，采用0.2A/dm2的電流密度電解2小時，再降低電流密度至0.2A/dm2電解3小時;
[0053](5)將活性炭濾芯更換為過濾精度0.5 μ m的棉濾芯進行循環過濾，加入磺基丁二酸二戊酯鈉至濃度0.2g/L，再加入糖精100g，即得。再采用3.0A/dm2的電流密度預電鍍3小時。利用應力測試條對上述制備的鍍液進行內應力測試，內應力為2.4MPa。
【權利要求】
1.一種氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)配制氨基磺酸鎳濃度300?750g/L、溴化鎳濃度I?10g/L的溶液，升溫至50?600C，再加入硼酸至濃度20?25g/L，過濾； (2)取過濾后的溶液在電流密度0.1?1.0A/dm2下一次電解8?12小時，再加大電流密度至3.0?5.0A/dm2 二次電解48?72小時； (3)補加硼酸至濃度30?55g/L，在電流密度0.1?0.3A/dm2下三次電解4?5小時，過濾，再加入潤濕劑和應力調節劑，即得。
2.根據權利要求1所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中過濾采用活性炭材料。
3.根據權利要求1所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中一次電解具體為:先在0.8?1.0A/dm2電流密度下電解I?2小時，再在0.3?0.5A/dm2電流密度下電解4?5小時，最后在0.1?0.2A/dm2電流密度下電解3?5小時。
4.根據權利要求1所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中三次電解具體為:先在0.2?0.4A/dm2電流密度下電解1.5?2小時，再在0.1?0.2A/dm2電流密度下電解2.5?3小時。
5.根據權利要求1所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中潤濕劑為乙基己基硫酸鈉、2-乙基己基硫酸鈉、磺基丁二酸二戊酯鈉中任一種。
6.根據權利要求5所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述潤濕劑的加量為0.05?0.20g/L。
7.根據權利要求1所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中應力調節劑為糖精、萘三磺酸鈉中任一種。
8.根據權利要求7所述的氨基磺酸鎳電鍍液的制備方法，其特征在于:所述應力調節劑的加量為0.5?10.0g/L。
【文檔編號】C25D3/12GK104388990SQ201410559846
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】祝小威, 王永寶, 劉建雙, 王戰 申請人:鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司