技術領域

本發明屬于化學鍍鎳技術領域，具體涉及一種化學鍍鎳溶液及鍍鎳工藝。

背景技術

化學鍍鎳是一種通過化學方法在金屬或非金屬表面鍍上一層非晶態Ni-P合金鍍層的工藝。由于化學鍍鎳鍍層具有優異的耐腐蝕性、耐磨性和微磁性等性能，因此化學鍍鎳具有廣泛的工業應用，如在鋼鐵、鑄件、鋁合金等金屬表面或玻璃、塑料等非金屬表面上通過化學鍍鎳來保護基體材料不受腐蝕、耐磨損或起光亮裝飾作用等。

現有化學鍍鎳溶液主要包括基礎液和添加劑，基礎液中的Ni離子在施鍍過程中逐步轉移到被加工工件表面。其添加劑中含有Pb²⁺、Sn²⁺、Sb³⁺、Hg⁺等重金屬離子中的一種或幾種，這些重金屬離子在施鍍過程中不參加反應，只發生轉移和轉化，如果廢液處理不當，很容易造成環境污染，且其對土壤的污染是不可逆轉的，嚴重影響生態環境和人體健康。另外，現有化學鍍鎳溶液的穩定性較低，操作不當容易發生水解，造成材料浪費和環境污染，且化學鍍鎳鍍層容易出現麻點、針孔、厚度不均、表面花斑等現象。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種化學鍍鎳溶液及鍍鎳工藝。本發明通過對化學鍍鎳的作用機理進行研究，開發出不含重金屬元素的復合添加劑，大大減少了化學鍍鎳廢液處理的程序和工作量，減少了化學鍍鎳對生態環境的污染和破壞。

本發明所采用的技術方案為：一種化學鍍鎳溶液，所述化學鍍鎳溶液以水為溶劑，每升化學鍍鎳溶液中含有以下組分：

所述化學鍍鎳溶液中不含Pb²⁺、Bi²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺和Cr⁶⁺等重金屬離子，大大減少了化學鍍鎳廢液處理的程序和工作量，減少了化學鍍鎳對生態環境的污染和破壞。

本發明中，硫酸鎳為鎳鹽，次磷酸鈉為還原劑。本發明中化學鍍鎳過程的機理為：

還原劑脫氫：H₂PO₂^-→·HPO₂^-+H

氧化：·HPO₂^-+OH^-→H₂PO₃^-+e

氫氫結合：H+H→H₂

氧化：H+OH^-→H₂O+e

鎳鹽金屬析出：Ni²⁺+2e→Ni

析氫：2H₂O+2e→H₂+2OH^-

磷析出：mNiL₂²⁺+H₂PO₂^-+(2m+1)e→Ni_mP+2mL+2OH^-

式中L表示絡合物。

在進行化學鍍鎳時，利用電位-pH關系圖研究pH值的變化對氫離子與鎳離子發生競爭放電的影響：當pH值小于3.6時，反應終止；當pH值大于6.0時，反應也終止。在本發明中，所述緩沖劑為檸檬酸、琥珀酸和醋酸鈉，維持pH值在3.8-5.8之間，以保證化學鍍鎳的正常進行。

琥珀酸學名丁二酸，CAS號為：110-15-6。

每升化學鍍鎳溶液中含有：檸檬酸6-12g、琥珀酸6-12g和醋酸鈉10-20g。

絡合劑的作用主要是與鎳離子進行絡合以降低游離鎳離子的濃度，提高鍍液的穩定性。對比分析化學鍍鎳液絡合物與鎳離子絡合的穩定常數，綜合考慮鎳原子的價電子結構與絡合物配位體之間O-配位、S-配位、N-配位的關系，本發明中，所述絡合劑為乳酸和檸檬酸，所述乳酸和檸檬酸的比例為2:1-2。本發明中，絡合劑中的乳酸和檸檬酸，均為O-配位。

穩定劑能夠阻止或推遲化學鍍鎳液的自發分解，穩定鍍液，同時還影響鍍層的質量和性能。在保證鍍層符合性能要求的前提下，綜合考慮幾種穩定劑之間相互作用，確保不會出現相互阻礙或減弱穩定作用，同時還要考慮穩定劑對環境的可能存在的潛在污染。在本發明中，所述穩定劑為碘鹽、某脲、糖精鈉或某醇中的一種或任意組合。

根據測定化學鍍鎳溶液在不同穩定劑濃度時的混合電位圖，每升化學鍍鎳溶劑中含有的質量為：