[发明专利]一种碱性锌镍合金电镀液

说明书

技术领域：

本发明涉及一种碱性锌镍合金电镀液，特别是其中添加的络合剂和添加剂，属于钢铁材料和其他金属的表面镀覆工艺技术领域。

技术背景：

Zn—Ni合金镀层是近10多年兴起的一种优良的新型防护性镀层，在保护钢铁件方面优点突出。Zn—Ni合金一般是指以锌为基含有少量镍(20％以下)的合金，耐蚀性比锌镀层高5～1 0倍，在恶劣的工业大气及严酷的海洋环境中更是表现优异，且氢脆敏感性很小，彩钝后的Zn—Ni合金外观可保持10年，国外已得到广泛应用。Zn—Ni合金镀层Zn—Ni合金电镀最先在日本和德国获得成功，并在汽车工业上获得广泛应用，如日本丰田、本田、马自达等汽车公司，同时也应用在航空、航天、轻工、家电等领域。国内这方面的研究近几年发展很快，但实际应用还很少，主要是对该体系电镀液及其相应工艺的研究尚不太成熟。

目前锌镍合金的镀液主要采用酸性体系和碱性体系。酸性体系成分较简单，阴极效率高，镀液稳定，易于操作，但镀层不均匀，并且电流密度变化对镀层组成影响太大，最终影响耐蚀性。碱性体系采用碱性镀液，其分散性好，合金镀层组成随电流的变化波动小，镀层厚度均匀，成本也不高。但相对于酸性体系来说，研究较少，工艺远未成熟，作为该技术主要内容之一的镀液及添加剂的配方组成更是亟待改善。

发明内容：

本发明目的在于提供一种碱性锌镍合金电镀液，采用该电镀液可以获得优良耐蚀性和电流效率的Zn—Ni合金镀层，镀层厚度和成分均匀，晶粒细小，力学性能好。

本发明的技术方案是：碱性锌镍合金电镀液是含有氧化锌、氢氧化钠、硫酸镍、络合剂、添加剂和光亮剂的水溶液，镀液具体成分及含量为：ZnO 8～1O g／L，NaOH 100～150 g／L，NiSO₄ 8～15 g／L，络合剂 30～50 g／L，添加剂2～4g／L。镀液中络合剂

和添加剂的摩尔比7.5～3.5：2.5～1.5。

常用的络合剂有脂肪族胺类、胺醇类、多胺类、羧酸类、多元醇化合物等，各有优缺点。经过多种络合剂联合的试验优化，本发明选用的络合剂为：葡萄糖酸钠、磷酸和不饱和甲基丙烯酸胺按照摩尔比4～3：1～0.5：5～3的缩合物。

常用的添加剂是脂肪族胺类，胺醇类，多胺类，氨基羧酸类，羟基羧酸类，多元醇化合物等，各有优缺点。经过多种添加剂组合的试验优化，本发明选用的添加剂为：是将含氮杂环有机物和环氧氯丙烷的缩合产物,用溴代羧酸进行季胺化反应，然后加入烟酸钠和硫脲，其中溴代羧酸：烟酸钠：硫脲的摩尔比为15～9：1.5～0.5：1.5～0.3。

本发明具有如下优点和积极效果：采用本发明络合物和添加剂的碱性锌镍合金电镀液获得的镀层平整（如图1），晶粒细小（如图2），镍含量适中（如图3的能谱分析，测得镀层元素成分Zn86.11w%、Ni12.56w%、氧1.33w%），镀层盐雾试验表明未经钝化的锌镍合金镀层抗红锈时间也可达1600小时，镀层结合力良好；并且该络合物和添加剂能够使强碱镀液稳定，阴极电流效率高达85%，电流密度范围宽，晶粒细至200～300nm。

附图说明：

图1为本发明实施例1镀液获得镀层的低放大率2000倍扫描电镜表面形貌。

图2为本发明实施例1镀液获得镀层的高放大率10000倍扫描电镜表面形貌。

图3为本发明实施例1镀液获得镀层成分的能谱分析图。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明进行描述，但本发明不限于以下所述范围。

实施例1：

本实施例的碱性锌镍合金电镀液:

冷轧钢板基体上电镀镍锌合金镀层。碱性锌镍合金电镀液是含有氧化锌、氢氧化钠、硫酸镍、络合剂、添加剂和光亮剂的水溶液，镀液具体成分及含量为：ZnO 8 g／L，NaOH 100 g／L，NiSO₄ 8 g／L，络合剂 30 g／L，添加剂2 g／L。电镀液中络合剂和添加剂的摩尔比7.5：2.5。

络合剂为：葡萄糖酸钠、磷酸和不饱和甲基丙烯酸胺按照摩尔比4： 0.5：5的缩合物；添加剂为：是将咪唑和环氧氯丙烷的缩合产物,用溴代乙酸进行季胺化反应，然后加入烟酸钠和硫脲，三种物质摩尔比为15：1：1.5，其中烟酸钠和硫脲均为普通市售。