光亮电镀镍添加剂的研究

VoL, 29 No. 7铸造技术Jul 2008FOUNDRY TECHNOLOGY955●光亮电镀镍添加剂的研究周小攀.(西安工程技术学院,陕西西安710061)摘要:实验对比研究了糖精、对甲苯磺酰胺、水合三氟乙醛和烯丙基磺酸钠等4种添加剂对电镀镍在光亮度、电流效率、沉积速度、分散能力等方面的影响。结果表明:在20 C和60 C时,对甲苯磺酰胺对沉积速度和电流效率的效果最好;20 C时对甲苯磺酰胺提高分散能力的效果最好,60 C时烯丙基磺酸钠对分散能力的效果较好;20 C时对甲莘磺酰胺对光亮度的综合效果最好,在60 C下糖精对光亮度的提高作用最好。关键词:电镀镍;添加剂;光亮度中圈分类号:TG174.44文献标识码:A 文章编 号: 1000 8365(2008)07-0955-04Study on Additives for Bright Nickel ElectroplatingZHOU Xiao-qin(Xi' an Engineering Technology College, Xi' an 710061, China)Abstract:The effect of the additives of glucide, para toluene sulfonate, chloral and sodium allylsulfonate on the quality of nickel electroplating in lightness，current efficiency, deposition rate anddispersibility was studied. The results show that para toluene sulfonate has the best effect on thedeposition rate and current efficiency at 20 C and 60 C. At 20 C，para toluene sulfonate has thebest dispersibility, the sodium allyl sulfonate has better dispersibility at 60 C，para toluenesulfonate can obtain the best lightness at 20 C，whereas, the addition of glucide on the lightness isthebestat60C.Key words: Electroplating nickel; Additive; Lightness镀镍技术自发展以来已经有百余年历史,已经形1.1 设备及材料成了多种多样的镀镍技术[1.2]。镀镍层不仅应用于防.实验以60V的DF1701S多路可调稳压稳流直流护装饰,还广泛地用于耐腐蚀、耐磨、耐热镀层以及模电源为电镀电源,采用玻璃烧杯作电镀槽,加热源为具的制造等方面。特别是近年来在连续铸造结晶器、DZKW-C型水浴锅;干燥设备为DGB20003台式干燥电子元件表面的压印模具、形状复杂的宇航发动机部箱;称重仪器为TG328A电子天平(精度0.0001 g);件、微型电子元件的制造等方面的应用,使电镀镍用途电镀试样为30mmX20mmX0.5mm的紫铜矩形试更加广泛。但是,目前电镀镍仍然存在光亮度差.镀层片。发灰、暗淡、沉积速度和电流效率不高、分散能力不好1.2 镀液等问题需要解决。由于从工艺方面解决上述问题相对试验选取的基础镀液组成为:NiSO,●6H2O困难,只能从添加剂方面人手，即向电镀溶液中加入适250 g/L、NiCl2●6H2O 30 g/L、H,BO3 35 g/L.pH当的添加剂来改善电镀过程中存在的各种问题[3。本3.5.文在对添加剂作用机理分析的基础上,选用糖精、对甲1.3 测试方法苯磺酰胺、水合三氯乙醛和烯丙基磺酸钠等4种添加依据目测经验评定法对光亮度进行分级,该分级剂,采用对比实验方法进行研究,目的是能够提高镀层参考标准为[:1级(镜面光亮)镀层光亮如镜,能清晰的光亮度.镀液的沉积速度和电流效率以及分散能力，分辨人的五官和眉毛;2级(光亮)镀层表面光亮,能为电镀镍的工业应用提供理论参考。看出下够清晰;3级(半光1实验方法 .亮);YH中国煤化工人的五官轮廓,眉毛收稿日期:2008-04-10;修订日期:2008-05-14部分CNMH G本上无光泽,看不清作者简介;周小琴(1978- ),女 ,陕西礼泉人,助教.研究方向;焊接工艺人的面部五官轮廓。及金属材料.电流效率的检测方法,是在电镀回路中串联一高Vol. 29 No. 7FOUNDRY TECHNOLOGYJul 2008精度的电流表,由电流大小和时间计算出电镀消耗的时,对甲苯磺酰胺能够明显地提高沉积速度,而且在电电量。由沉积金属的电化学当量计算出金属沉积的电流密度大于4.0A/dm2时,也不会降低镀液的沉积速量,电流效率η的计算公式为:度。在电流密度小于4.5 A/dm2时,水合三氯乙醛对n=I X 100%(1)沉积速度无影响，当电流密度大于4.5 A/dm'时,稍稍降低了沉积速度。在电流密度大于3.5 A/dm2时,烯式中m被电镀试片的增重,g;丙基磺酸钠对沉积速度的影响与对甲苯磺酰胺的几乎I-一电镀所用的电流,A;相同,但在电流密度小于3.5 A/dm2时,对沉积速度电镀所用的时间,h;的作用较小。总之,在60 C时,对甲苯磺酰胺对沉积-阴极析出物的电化学当量,对于镍,K=速度的效果最好。1. 095 g/(A. h)。分散能力的测定采用远近阴极法[问。远近阴极与| +A+糖材lSgL300--A+对中苯礦酰胺0.2 g/L阳极的距离为2: 1,即K=L/Lz=2。E 270-实验以单位时间内的增重作为电镀镍的沉积速度(mg/h) ,其计算公式为:最240-沉积速度(mg/h)='M -Mw典X1 000(2)5 210-女A+水合三氯乙醛0.4 g/t/60+ A+婚丙基磺酸钠0.5 g式中M后、Mw一--阴极试片镀后和镀前的质量,g;3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5电流密度/(A/dm2)t一电镀时间,min.图260C时单一添加剂对沉积速度的影响2实验结果与分析Fig.2 Effect of sole additive on deposition rate at 60 C2.1 添加剂对沉积速度的影响图1是20C时单一添加剂对沉积速度的影响。2.2添加剂对 电流效率的影响可以看出,20C时,在整个电流密度区间内,相对于基图3是20C时添加剂对电流效率的影响。可以础镀液加人糖精稍稍降低了沉积速度,加人对甲苯磺明显地看出,糖精,对甲苯磺酰胺、水合三氯乙醛以及酰胺可以提高沉积速度，特别是在电流密度大于烯丙基磺酸钠都在不同的电流密度范围内对电流效率2.0 A/dm2时,对甲苯磺酰胺的作用最为显著。水合有提高作用,其中糖精提高电流效率的电流密度范围三氯乙醛对沉积速度的影响与对甲苯磺酰胺的几乎相不是很大,烯丙基磺酸钠提高电流效率的电流密度区同。烯丙基磺酸钠对沉积速度的影响在电流密度小于间较大,提高电流效率的程度也较大,对甲苯磺酰胺和2.5 A/dm2时不是很明显,当电流密度大于2.5 A/dm2水合三氯乙醛提高电流效率的电流密度范围最大,但时,才能较明显地提高镀液的沉积速度。因此,20 C二者相比之下,对甲苯磺酰胺提高电流效率的程度比时,对甲苯磺酰胺和水合三氯乙醛对沉积速度的效果.水合三氯乙醛大,因此对甲苯磺酰胺的效果最佳。所以,20C时,对甲苯磺酰胺提高电流效率的效果最好。最好。200←A+精精1SgL+ A+糖精1.5g/士A+对甲苯磺航胶0.2 g/L，+ A+对甲苯碱酰胺0.2g叽160fFA+水合三氨乙醛0.4g/+ A+烯内基磺酸钠0.5 g/L的120t58-A+水合三氯乙醛0.4 g/◆A+烯丙基磺酸钠0.5 g/.0 1.5售 2.0 2.5 3.02电流密度/(A/dm)图120 它时单一添加剂对沉积速度的影响Fig.1 Effect of sole additive on deposition rate at 20 C1.01.5 2.0 2.5.0图2是60 C时添加剂对沉积速度的影响。可以看中国煤化工流效率的影响出,糖精在电流密度小于3. 5 A/dm2时能稍稍提高镀液HC N M H Grent eficieicn at20C的沉积速度,当电流密度超过3.5 A/dm2时,糖精则不图4是60C时添加剂对电流效率的影响。由图能提高镀液的沉积速度。在电流密度小于4. 0 A/dm2 4 可见,水合三氯乙醛的加入使电流效率在整个电流《铸造技术)07/2008周小琴:光亮电镀镍添加剂的研究957●密度区间都降低,糖精只在电流密度小于3. 5 A/dm2时图6是60C时添加剂对分散能力的影响。由图.能提高电流效率。对甲苯磺酰胺在电流密度小于6可见,糖精在电流密度小于4.0A/dm2时,能显著提4.0 A/dm2时能够显著提高电流效率,而在电流密度高分散能力,但在电流密度大于4.0 A/dm2时,效果大于4.0 A/dm2时其对电流效率有小幅的降低。烯突然变差。在整个电流密度区间内,对甲苯磺酰胺烯丙基磺酸钠在电流密度小于4.0 A/dm2时能够提高丙基磺酸钠都有提高分散能力的作用,但烯丙基磺酸电流效率,但提高电流效率的作用不及对甲苯磺酰钠提高幅度更大。在整个电流密度区间内,水合三氯胺,而在电流密度大于4.0 A/dm2时,对电流效率降乙醛对分散能力有一定的降低作用。因此,60 C时，低作用比对甲苯磺酰胺的大。综合考虑,在60 C稀丙基磺酸钠对分散能力的效果较好。时,对甲苯磺酰胺对电流效率的效果最好,烯丙基磺40F酸钠次之。30-+ A+精精1.5g/L100A + A+对中苯磺酰胺0.2g/L29+ A+烯丙基磺酸钠0.5 gL-10-+A+糖精 1.5 g20--★A+对甲茉磺酰胺0.2 g/L985r A+丙基磺酸钠0.5 g/3.0 3.5 4.0 4.5 5.oe 96电流密度/(A/dm)95-图660C时单一添加剂对分散能力的影响94-Fig.6 Effect of sole additive on dispersibility at 60 C2.4添加剂对 光亮度的影响3.03.5一 4.0 4.5 5.020C和60C时，各添加剂对光亮度的影响结果图4 60 C单-添加剂对电流效率的影响如表1和表2所示。Fig.4 Effect of sole additive on current eficiency at 60 C表120 C时各添加剂对光亮度的影晌2.3添加剂对分散能力 的影响Tab.1 Elfeet of additives on lightness at 20 C图5是20 C时添加剂对分散能力的影响。可以镀液电流密度/(A/ dm*) .1.52. 5看出,在不同的电流密度范围内几种添加剂都能够提A液2级2级2级3级 3级高分散能力,糖精能在较大电流密度范围内提高分散A+糖精2级2级2级2级3级能力,但不稳定;对甲苯磺酰胺提高分散能力的电流密度范围最大,作用最好;水合三氯乙醛提高分散能力的A+对甲苯磺酰胺1级1级 1级1级 2级A+水合三氟乙醛1级 2级 2缀3级3级电流密度区间也较大,其作用比糖精稳定,但与对甲苯A+烯丙基磺酸钠1级1级1级2级3级磺酰胺相比,提高分散能力的程度小;烯丙基磺酸钠只表260C时各添 加剂对光亮度的影响有在电流密度较小或者较大的时候,小幅提高分散能Tab.2 Effect of additives on lightness at 60 C力。综合分析,20C时,对甲苯磺酰胺提高分散能力电流密度/(A/dm2)的效果最好。33. 54.52级2级3级4级4级80于A+水合三氯乙感0.4g/L酰胺0.2g叽1级 1级1级1级1级+ A+烯丙基磺酸钠0.5 g/L1级 1级 2级2级 2级60-A+水合三氯乙醛2级2级3级2级 2级 3级s 40-由表1可见,加入糖精稍稍加宽了提高镀层光20亮度中国煤化工亮度不够好。对甲1.0 1.5 2.0 2.5 3.0苯磺法的光亮度,而且提‘电流密度/(A/dm)高光0HCNMHC效果最好。水合三图520 亡时单一添加剂对分散能力的影响氯乙醛在电流密度较小时有提高光亮度的作用。烯Fig.5 Eft of sole additive on dispersibility at 20心丙基磺酸钠提高光亮度的效果仅次于对甲苯磺酰Vol. 29 No.7FOUNDRY TECHNOLOGYJul 2008胺。总而言之,20C时,对甲苯磺酰胺对光亮度的综(3)20C时,对甲苯磺酰胺提高分散能力的效果合效果最好。最好,60 C时,稀丙基磺酸钠对分散能力的效果较好。由表2可见,4种添加剂都能不同程度地提高镀(4)20C时,对甲苯磺酰胺对光亮度的综合效果层的光亮度,水合三氯乙醛和稀丙基磺酸钠对光亮度最好,在60 C糖精对光亮度的提高作用最好。提高不大,对甲苯磺酰胺在电流密度小于3. 5 A/dm2时，能够显著地提高镀层的光亮度,糖精在整个电流密参考文献度范围内都能最显著地提高镀层的光亮度。总之,在[1]高灿柱,姜力夫,耿佃正,等.光亮镀镍添加剂Q95的研究[J].山东化工,1998,(2) :9-10.60C,糖精对光亮度的作用最好。[2]刘仁志电镀镍添加剂的技术进步和新.-代镀镍光亮剂3结论.[J].电镀与精饰,2004 ,26(4) :18-20.(1)在不同温度和电流密度条件下,几种添加剂[3]吴水清. 浅谈有机添加剂[J].电镀与环保，199,19(4);:对沉积速度的影响不同,其中20C时,对甲苯磺酰胺3-5.和水合三氯乙醛对沉积速度的效果最好,在60 C时，[4] 张景双，石金声，石磊,等.电镀溶液与镀层性能测试对甲苯磺酰胺对沉积速度的效果最好。[M].北京:化学工业出版社,2003.(2)在20C和60C时,对甲苯磺酰胺提高电流[5] 安茂忠电镀理论与技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学效率的效果最好。出版社,2004. .书讯1.《消失模铸造方法与技术》3. <熔模精密铸造技术问答》陶杰主编章舟编著江苏科学技术出版社2003年6月出版化学工业出版社2007 年8月出版全书分10章:1.绪论,2.消失模模料.制模与成全书分11章:1.绪论,2.熔模铸件工艺设计,3.型设备,3.消失模铸造用涂料,4.造型材料,5.实型压型设计与制造,4.熔模制造,5.脱(蜡)模和模料回与干砂实型铸造工艺,6.负压实型铸造工艺及典型收,6.型壳制造,7.型壳焙烧,8.合金熔炼与浇注,工艺分析,7.负压实型铸造工艺装备与机械设备，9.铸件清理及热处理,10.铸件质量检测及缺陷分8.消失模铸造缺陷分析与质量控制,9.消失模悬浮析,11.精密铸造车间管理常识。总计449个问题。铸造和消失模型内处理方法,10.消失模铸造与环境16开本,244页,33.5 万字,定价35元,邮购价41保护。32开本,266页,21万字,定价22元，邮购价元。28元。2.《消失模铸造生产及应用实例》邮购地址:浙江杭州文二路60号235室邮编:310012化学工业出版社2007 年6月出版联系人:章舟全书分6章:1.消失模铸造技术概述,2.消失模电话:0571 - 88062120铸造白区生产技术,3.消失模铸造黑区生产技术，联系方式:杭州市西湖区学林科技开发服务部.4.消失模铸造缺陷及防止,5.消失模铸件生产工艺开户行:建行杭州高新开发区支行应用实例,6.消失模铸造生产其它注意问题。32开账号:33001616735053011237本，212页，19.3万字,定价19元,邮购价25元。中国煤化工MHCNMH(