化学镀镍稳定剂的筛选.pdf

Vol 48. No5 May 2015
ohlateriah otection
化学镀镍稳定剂的筛选
舒刚,刘定富,李雨
(贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550025)
[摘要]目前,关于稳定剂对化学镀镍的影响研究不系统且不够深入。在化学镀镍基础液中分别加入硫脲、
硫代硫酸钠、碘酸钾、DL-半胱氩酸、苯骈三氩唑和苯并咪唑等稳定剂,在45碳钢表面化学镀镍,采用施镀前后的质
量变化计算镀速,采用磷钼钡黄分光光度法定镀层磷含量,采用FDTA标定法测定镀液稳定常数,采用锉刀试验
测试镀层结合カ,研究了各种稳定剂对镀速、镀层结合カ、镀层磷含量、镀液稳定性的影响。结果表明:含硫稳定剂
在施镀过程中会产生含硫物质,会破坏镀液稳定性,不宜使用;添加50.0mg/L碘酸钾或10.0mg/L苯骈三氩唑稳
定剂时,镀液稳定常数最高,为0.98;添加4.0mg/L苯并咪唑稳定剂时镀速最快,达17.75m/h;添加50.0mg/L
碘酸钾稳定剂时,镀层磷含量最高,达12.22%。
关键词]化学镀镍;稳定剂;镀速;镀层磷含量;镀液稳定性
[中图分类号]TQ153.12[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2015)05-0020-04
0前言
的浓度减少,降低镀速,不利于实际生产。
化学镀镍过程的影响因素复杂,目前,关于稳定剂
化学镀镍为热力学不稳定体系,施镀温度较高、pH
的影响规律研究尚不够深人。本工作分别选用硫
值较低,当镀液中存在杂质或其他微粒时镀液易自发
分解。稳定剂可对导致镀液分解的活性结晶核进行掩
脲、硫代硫酸钠、碘酸钾、DL-半胱氨酸、苯骈三氮唑、苯
蔽,阻碍金属离子在活性结晶核上的还原,抑制镀液的
并咪唑作稳定剂,在45碳钢表面进行化学镀镍,研究
自发分解,使施镀过程能在控制下有序进行。目前常了各种稳定剂对镀速、镀层磷含量及镀液稳定性的影
用的稳定剂主要包括3类:(1)含硫有机化合物,如硫
响,比较分析了其稳定效果,筛选出了适合化学镀镍体
脲、硫基苯并噻唑等;(2)含氮有机化合物,如苯并咪系的稳定剂,以延长镀液的使用周期。
唑、2-巯基苯骈噻唑、苯骈三氮唑等;(3)其他稳定剂,1试验
如含氧酸、重金属离子等。我国化学镀镍体系常用的1.1基材前处理
稳定剂是硫脲和含铅离子化合物,3-S异硫脉丙磺酸盐
基材为45碳钢,尺寸为55mmx52mmx2mm,对
(UPS)、碘化钾、硫酸铜稳定剂在低磷化学镀镍体系中其进行如下前处理:用1000号砂纸打磨至镀件表面光
的最优组合为5mg/LUPS,6mg/し碘化钾,0mgL硫。滑→超声除油(除油粉,40"℃,20-30min)→水清洗→
酸铜,此时镀速镀层磷含量最高、镀液稳定性最好
20%盐酸溶液活化(10~20s,常温,至镀件表面有大量
但此类稳定剂适用范围狭窄,仅限于低化学镀镍体气泡)一自来水洗一去离子水洗。
系。国外新型化学镀镍稳定剂马来酸酐在化学镀镍体
2化学镀镍
系中浓度为300~3000mg/L时,随马来酸酐浓度的增
基础镀液:26.0g/ L Niso4?6H20,32.0g/1
加,镀液稳定性逐渐提高?,由于马来酸是有机弱酸,
具有配位作用,在周期试验中会使镀液中游离镍离子
NaH2PO2:H20,21.5g/L一水柠檬酸,5mL/L88%乳
酸(质量分数),5mg/LOP-10,16g/I.CH3 COONA
[收稿归期]2014-12-27
3H1O。工艺参数:pH值4.8t0.2(用1+1氨水调
基金项日]铝合金化学镀镍关键技术开发[野科合GY节),时间2b,温度(8ま2)℃
字(2013)3035]资助
稳定剂种类及含量:2.0~10.0mg/L硫代硫酸钠,
[通信作者]刘定富(1962-),教授,主要研究方向为清洁0.5~3.0mg/L硫脲,6.0~10.0mg/L苯骈三氮唑
生产工艺与绿色化工技术开发研究,电话:4.0-16.0mgL苯并咪哟,1.0~5.0mg/LDL-半胱氨
13984407703,E-mail:liuxiao8989@163.com
酸,10.0~50.0mg/L碘酸钾。
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故?芽
第48卷?第5期?2015年5月
1.3浏试分析
4)镀层结合力采用锉刀试验测试镀层结合
(1)镀速采用FA-100型电子天平对45钢施赞强度:锉刀与使层呈45°锉去非主要表直,以露出基体
前后进行称重,采用式(1)计算镀速4:
金属/镬层的界面,观察镀层是否揭起或脱落。
m1)×10
(り)2结果与讨论
Axp×X
式中p一镀层密度,取7.80g/cm
2.1含硫稳定剂对化学镀镍的影响
镀速,m/h
图1~3为不同浓度硫代硫酸钠、硫脲对镀速、镀
m1施镀前的质量,g
层磷含量及镀液稳定常数的影响。
施镀后的质量,?
12.5
施镀面积,cm
10.0
10.0
一施镀时间,h
日7.5
(2)镀层磷含量采用磷钼钒黄分光光度法测
7.5
5.0
定:取<2.0mg试液于100mL容量瓶中,加入25
mL钥酸铵-钒酸铵试剂[m(钼酸铵):m(钒酸铵)=
2345678910
0.51.01.52.02.53.0
20:1],加水定容,25℃下显色15min。以蒸馏水为空
p/(mg?L')
(a)硫代硫酸钠
(b)硫
白溶液,用722型可见光分光光度计在最大吸收波长
图12种含硫稳定剂对镀速的影响
420nm处测定吸光度,再按照标准曲线确定对应的磷
12
含量。标准曲线的绘制;配制0.1mg/L磷标准液,并
分别吸取0,2,4,6,8,10mL磷标准液置于100mL容
10.0
10.0
量瓶中,按照上述测定步骤测定吸光度,再减去蒸馏水?
7.5
空白溶液的吸光度,以所得吸光度为横坐标,标准溶液
的礫含量为纵坐标绘制标准曲线。按式(2)计算磷的
5.0
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0.51.01.52.02.53.0
质量分数;
P/( mg
(a〕硫代硫酸钠
(b)硫脉
100
)%
图22种含硫稳定剂对镀层磷含量的影响
式中(P)一镀层中磷的质量分数,%
0.95
m镀层质量,mg
0.90
被测试液的体积,mL
0.85
一从标准曲线上读取的磷含量,mg
0.90
3)镀液稳定常数镀液稳定常数b为在化学镀
0.75
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0.51.01.52.02.53.0
镍正常操作规范下,沉积到镀层上的镍量占溶液中消
P/(mg?L
p/(mg?L
耗镍量的百分比?。镀液中镍离子的测定”?:移5mL
(a)硫代硫酸钠
(b)硫脲
镀液于250mL锥形瓶中,加人约50mL水,用氯化铵
图32种含硫稳定剂对稳定常数的影响
氨水缓神溶液调节pH值至10,加入2mL三乙醇胺,少
由图1~3可知:随着硫代硫酸钠和硫脲浓度的增
量紫脲酸铵指示剂摇动至完全溶解,静置几分钟待颜加,镀速均先增大后降低,镀