一種亞磷酸體系鍍Ni-P合金的電鍍液及電鍍方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電鍛媒工藝的技術領域，尤其涉及一種亞磯酸體系鍛Ni-P合金的電 鍛液及電鍛方法。
【背景技術】
[0002] Ni-P合金具有抗還原性腐蝕介質的特性，尤其是當媒磯合金中磯的質量分數達到 0.08 W上時，其組織結構呈非晶態，具有具有高耐蝕、耐磨、可焊性、磁性屏蔽、高硬度、高強 度、高導電性等優異的性能，已廣泛應用于汽車、航空、計算機、電子、化工和石油等領域。近 年來，由于環保的要求，W其它鍛層代替鉛鍛層的技術越來越受到重視。Ni-P合金鍛層經熱 處理后的硬度接近或超過硬鉛鍛層，并且電鍛Ni-P合金鍛層具有很多優點，在成本和性能 方面代替硬鉛鍛層是可行的。目前用于制備Ni-P合金的方法有化學鍛和電鍛兩種，電鍛法 與化學鍛法相比具有很多優點，例如沉積速度快、鍛液工作溫度相對較低、鍛液穩定性高、 可制得更厚的鍛層、成本較低等。
[0003] 按照磯源的不同，Ni-P合金電鍛分為亞磯酸體系電鍛和亞磯酸鹽體系電鍛。現有 的亞磯酸體系Ni-P合金電鍛普遍存在鍛層的硬度較低、耐磨損性較差、耐腐蝕性不強的技 術缺陷。該些嚴重制約了 Ni-P合金電鍛在工業上的大規模應用。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明一方面提供一種亞磯酸體系鍛Ni-P合金的電鍛液，該電鍛液獲 得的鍛層硬度大、耐磨損性強、耐腐蝕性高。
[0005] 一種亞磯酸體系鍛Ni-P合金的電鍛液，包括含量為200~260g/L的NiS〇4 '6&0、 含量為30~70g/L的NiCls 'eHsO、含量為20~50g/L的H3PO3、含量為30~50g/L的H3BO3、 含量為25~45g/L的氣化物、含量為25~50g/L的巧樣酸鹽、含量為5~lOg/L的糖精鹽、 含量為0. 5~0. 7g/L的輕己基快丙基離和含量為0. 05~0. 2g/L的陽離子表面活性劑。 [000引其中，包括含量為240g/L的NiS04.6&0、含量為45g/L的化化.6&0、含量為35g/ L的H3PO3、含量為40g/L的H3BO3、含量為35g/L的氣化物、含量為40g/L的巧樣酸鹽、含量 為8g/L的糖精鹽、含量為0. 6g/L的輕己基快丙基離和含量為0. 15g/L的陽離子表面活性 劑。
[0007] 其中，所述陽離子表面活性劑為十二烷基硫酸軸和/或十二烷基苯賴酸軸。
[0008] W上電鍛液的技術方案中，選用巧樣酸鹽為配位劑，巧樣酸鹽優選為巧樣酸鹽鐘 或軸。媒離子在鍛液中較易水解成多核聚合物，而該多核聚合物將富集于陰極表面阻礙二 價媒的放電沉積，多核聚合物由于含有較長的分子鏈難W放電沉積成媒單質。巧樣酸根與 二價媒離子有較強的配位能力，當巧樣酸在鍛液中的濃度達到一定時，巧樣酸根能與水發 生競爭，可爭奪水分子與媒離子的配位，形成更穩定的且可放電沉積的媒巧樣酸的絡合物。 此外，該絡合物可提高陰極放電的活化能，增強二價媒離子在陰極的極化，減緩陰極的析氨 現象。
[0009] 選用亞磯酸為鍛層中單質磯的來源。相比于次磯酸體系的磯源，亞磯酸體系可承 受更大范圍的陰極電流密度，不會出現鍛層的發黑或發灰，鍛層質量較為穩定。亞磯酸在陽 極可被氧化成酸性較強的正磯酸，從而在一定程度上能減緩鍛液在電鍛過程中因氨離子的 消耗導致酸性的下降。
[0010] 選用NiCls為媒的輔鹽，其中的氯離子主要起活化的作用，防止陽極發生純化，促 進陽極正常溶解；還能增大溶液的導電能力和陰極電流效率，使鍛層晶粒細化。本發明中媒 離子的含量為230~330g/l，當含量較低時，即使亞磯酸的濃度再大，鍛液中的析氨仍然較 為嚴重。只有當媒離子維持在該范圍時，方能夠保證媒與磯的共沉積。媒含量過高，會使得 鍛層中磯含量過低，從而影響鍛層的耐腐蝕性等綜合性能。
[0011] 選用H3BO3緩沖劑，起抑值緩沖作用，穩定鍛液所需的酸性環境。選用氣化物為導 電鹽，氣化物優選為可溶性的氣化物，例如氣化軸或氣化鐘。氣離子可與測酸根配位形成氣 測酸根絡離子，因而可促進測酸的緩沖作用，提高陰極極限電流密度。
[0012] 選用輕己基快丙基離為次級光亮劑，主要起增強高、中陰極電流密度區陰極極化， 提高光亮填平，長效等作用。選用糖精鹽作為初級光亮劑，可消除鍛層內應力，增強延展性， 提高低電位分布能力。輕己基快丙基離和糖精鹽的復合使用可獲得寬陰極電流密度范圍的 光亮鍛層。
[0013] 陽離子表面活性劑起潤濕劑的作用，降低陰極表面張力，防止鍛層表面產生針孔， 有利于氨氣的逸出。
[0014] 本發明另一方面提供一種電鍛方法，該方法可W使鍛層的硬度大、耐磨損性強、耐 腐蝕性高。
[0015] 一種使用上述的電鍛液電鍛的方法，包括W下步驟：
[0016] (1)配制電鍛液；在水中溶解各原料組分形成電鍛液，所述每升電鍛液含有200~ 260g NiS〇4 ? 6&0、30 ~70g NiCla ? 6&0、20 ~50g &口〇3、30 ~50巧3B03、25 ~45g 氣化 物、25~50g巧樣酸鹽、5~lOg糖精鹽、0. 5~0. 7g輕己基快丙基離和0. 05~0. 2g陽離 子表面活性劑；
[0017] (2) W預處理過陰極和陽極置入所述電鍛液中通入電流進行電鍛。
[001引其中，所述電流為單脈沖方波電流；所述單脈沖方波電流的脈寬為1~3ms，占空 比為5~30%，平均電流密度為2~5A/dm2。
[0019] 其中，所述步驟（2)中電鍛液的抑為0.5~2。
[0020] 其中，所述步驟（2)中電鍛液的溫度為50~7(TC。
[0021] 其中，所述電鍛的時間為20~40min。
[0022] W上電鍛方法的技術方案中，單脈沖方波電流定義為在ti時間內通入電流密度為 Jp的電流，在t2時間內無通入電流，是一種間歇脈沖電流。占空比定義為ti/ (ti+t2)，頻 率為1/ (ti+t2)，平均電流定義為Jp ti/ (ti+t2)。同直流電沉積相比，雙電層的厚度和離 子濃度分布均有改變；在增加了電化學極化的同時，降低了濃差極化，產生的直接作用是， 脈沖電鍛獲得的鍛層比直流電沉積鍛層更均勻、結晶更細密。不僅如此，脈沖電鍛還具有： (1)鍛層的硬度和耐磨性均高；（2)鍛液分散能力和深鍛能力好；(3)減少了零件邊角處的 超鍛，鍛層分布均勻性好，可節約鍛液。
[0023] W紫銅板作為陰極，W純媒板為陽極。對陰