[发明专利]镍磷锰系电镀液及材料表面制备Ni-P-Mn合金镀层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料表面防腐工艺，特别是涉及一种电镀液和一种材料表面镀层的制备工艺，应用于材料表面防腐处理技术领域。

背景技术

对于电镀镍的最早叙述是在1837年，Bird电解硫酸镍或者氯化镍几个小时，在铂电极上获得了一层金属镍。到了1840年，第一件工业上的镀镍专利授予了英国的Shore，他确定了硝酸镍电镀溶液。1916年，Watter提出了著名的瓦特型镀镍体系，此后，镍电镀工艺开始进入工业阶段。其后镍电镀领域得到了飞速发展，镍磷合金电镀、镍钴合金电镀等都逐步出现。镍磷合金电镀于1946年由勃伦纳(A．Brenner)发明，至今仍在使用。镍磷合金镀层具有使用寿命长，镀层平滑，光泽性良好，高的硬度、耐磨性、耐蚀性以及优良的催化性能。因此，在众多领域得到了广泛应用。然而，随着科学进步，仅仅只是镍磷电镀已经很难满足很多设备的要求，对于镀层耐腐蚀性要求的提高，致密度的要求，都迫切需求一种更好的镍电镀液。

镍镀层对铁基体而言，属于阴极镀层，具有较高的孔隙率，所以多采用镀铜层作底层或采用多层镀镍的方法来减少孔隙。减少镀层的孔隙，可以更好地保护基体金属。通过加入一些耐腐蚀性的元素也可以得到结构致密的镍合金镀层。锰是一种过渡金属，呈灰白色，性坚而脆，常用于冶金工业用以制造钢，或者用作为去硫剂和去氧剂。锰在我国储量丰富，具有很好的应用前景。锰元素具有良好的耐蚀性，在镍电镀液中加入锰，所得沉积层的各种性能明显高于纯镍电镀层。在瓦特镀镍基础液中加入锰，有助于获得细致、致密、高耐蚀性的镍锰合金镀层。AtanassovA等认为，在电镀过程中，锰不是以电化学氧化还原的形式进入镀层，而是以类似复合镀层第二相的形式进入的。那么，镀后通过热处理的形式就可以使镀层的晶粒更为细小，均质细密。到目前为止，有关镍锰合金电沉积的研究主要集中在电沉积工艺，镀层性能、成分等方面，对其镀后热处理关注较小，传统的镍镀层或其他合金镀层的理化性能有待提高，而如何通过选择添加剂来提高镀层耐蚀性和简化后处理工艺也成为亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种镍磷锰系电镀液及材料表面制备Ni-P-Mn合金镀层的方法，向电镀液中加入锰离子实现对镀层致密度、耐蚀性的提高，结合镀后热处理的结晶细化作用，制备高耐蚀和高致密度的Ni-P-Mn合金镀层，镀层整体质量高，电镀操作工艺简单，低能耗，广泛应用于电子工业中。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种镍磷锰系电镀液，其配方如下：

NiSO₄·6H₂O的浓度为280-320 g/L，氯化镍的浓度为40 g/L，NaH₂PO₂·H₂O的浓度为30-50 g/L，硼酸的浓度为35-45g/L，氯化锰的浓度为5-30g/L，氟化氢铵的浓度为15-25g/L，采用稀硫酸调节电镀液pH为 3.0-5.0。

作为本发明优选的技术方案，镍磷锰系电镀液配方如下：

NiSO₄·6H₂O的浓度为295-310 g/L，氯化镍的浓度为40 g/L，NaH₂PO₂·H₂O的浓度为36-45 g/L，硼酸的浓度为35-45g/L，氯化锰的浓度为12-20g/L，氟化氢铵的浓度为15-24g/L，采用稀硫酸调节电镀液pH为 4.5-5.0。

作为本发明进一步优选的技术方案，镍磷锰系电镀液配方如下：

NiSO₄·6H₂O的浓度为295-305 g/L，氯化镍的浓度为40 g/L，NaH₂PO₂·H₂O的浓度为36-42 g/L，硼酸的浓度为35-45g/L，氯化锰的浓度为12-18g/L，氟化氢铵的浓度为21-24g/L，采用稀硫酸调节电镀液pH为 4.8-5.0。

采用本发明镍磷锰系电镀液的材料表面制备Ni-P-Mn合金镀层的方法，具有如下步骤：