化学镀镍绿色光亮剂的研究

胡海娇， 武晓阳， 刘定富

（贵州大学，贵州 贵阳550025）

0 前言

随着环保要求的提高，含镉光亮剂的应用受到限制［1-2］。为此，开发出绿色环保的光亮剂成为研究重点。本实验将无机光亮剂、有机光亮剂和表面活性剂进行复配，并以镀速、镀层光泽度为评价指标，研究能够取代硫酸镉的光亮剂体系。

1 实验

1.1 实验材料

基体材料采用45＃碳钢片，其规格为50mm×50mm×1mm。

1.2 实验仪器

FA-1004型电子天平，DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，pH100 防水型笔式pH 计，DK-98-11A 型恒温水浴锅，MN-60型光泽度仪。

1.3 工艺流程

1.4 镀液配方及工艺条件

NiSO4·H2O 20～30g／L，NaH2PO2·H2O 25～35g／L，CH3COONa·3H2O 10～20g／L，氨三乙酸10～15g／L，钾盐3mg／L，润湿剂15mg／L，pH值4.4～4.8，装载比1.0dm2／L，85～95℃，1h。施镀过程中添加A 液、C液和（1+1）的NH3·H2O。

1.5 评价方法

（1）镀速

采用称量法测定镀速，计算公式为：

式中：v为镀速，μm／h；m1为试片施镀后的质量，g；m0为试片施镀前的质量，g；S为试片面积，cm2；ρ为试片密度，取7.85g／cm3；t为施镀时间，h。

（2）镀层光泽度

采用MN-60型光泽度仪，在60°的投射角下测量镀层的光泽度。

2 结果与讨论

2.1 各种光亮剂单独使用

2.1.1 无机光亮剂

硫酸镉是通过与镍离子共沉积来达到光亮效果的［3］。图1为硫酸镉对镀速与镀层光泽度的影响。由图1可知：硫酸镉的质量浓度为3mg／L 时，可以得到全光亮的镀层（镀层光泽度为237Gs），此时镀速为11.465μm／h。

图1 硫酸镉对镀速与镀层光泽度的影响

图2为钾盐对镀速与镀层光泽度的影响。由图2可知：钾盐对镀速的影响不大，但它有稳定溶液的作用，可用作光亮稳定剂。钾盐最佳的质量浓度为3mg／L。

图2 钾盐对镀速与镀层光泽度的影响

图3为锡盐对镀速与镀层光泽度的影响。由图3可知：锡盐具有较好的光亮效果，而且得到的镀层微粒细小。当锡盐的质量浓度为4 mg／L 时，镀层的光泽度最高可达到193 Gs，此时镀速为9.715 μm／h。

2.1.2 有机光亮剂

图4为糖精钠对镀速与镀层光泽度的影响。作为初级光亮剂，糖精钠主要是通过芳香磺酰基特征官能团使镀层晶粒细化，同时改善镀层的延展性，从而产生光亮效果。

图3 锡盐对镀速与镀层光泽度的影响

图4 糖精钠对镀速与镀层光泽度的影响

图5和图6分别为1，4-丁炔二醇和PPS对镀速与镀层光泽度的影响。作为次级光亮剂，1，4-丁炔二醇和PPS主要是通过C=O、C≡C起光亮作用的。它们强烈吸附于阴极表面，使阴极电位明显负移，从而使镀层结晶细致。

图5 1，4-丁炔二醇对镀速与镀层光泽度的影响

图6 PPS对镀速与镀层光泽度的影响

2.2 光亮剂复配

单独使用无机光亮剂时，镀层的光亮效果较好，但色泽不清亮；单独使用有机光亮剂时，也能得到结晶细致均匀的镀层，但装饰效果欠佳，不能达到镜面光亮的效果。可见，单独使用一种镀镍中间体不能满足要求。鉴于此，将无机光亮剂与有机光亮剂混合使用，以期获得镜面光亮的镀层。

按表1所示配方进行复配。测试结果表明：第1组光亮剂的镀速高于另外两组的；第3组光亮剂的镀层光泽度最好，但镀速很低。

表1 组合光亮剂配方

施镀过程中，无机光亮剂中的金属离子先在镀层表面的活性点发生优先吸附，然后与镍离子发生共沉积，抑制镀层向溶液相生长，使镀层颗粒变得细小。而有机光亮剂中的糖精钠与1，4-丁炔二醇则是通过减小试片表面张力，使氢气易于从镀层表面析出，反应向镍离子析出的方向进行，从而提高镀层的光泽度，使镀速增大。表面活性剂十二烷基磺酸钠则加快了镀层的出光速率，提高了镀液的整平能力，降低了镀层的表面张力，使镀层具有极高的防针孔能力，而且降低了次级光亮剂的消耗。此外，十二烷基磺酸钠还具有润湿效果。

3 结论

（1）光亮剂能使镀层光泽度大大提高，但镀速会受到一定的影响。

（2）无机光亮剂的光亮效果较好且添加量较小，镀速随着其添加量的增加而降低；而有机光亮剂的光亮效果稍差，但是镀速比较稳定。

（3）按硫酸锡6mg／L，糖精钠50mg／L，1，4-丁炔二醇30mg／L，钾盐3mg／L，十二烷基磺酸钠20mg／L进行复配，可以得到致密、光滑、平整的镀层，此时镀层光泽度高达220Gs，完全可以与硫酸镉作光亮剂时的相媲美。

［1］卢亚辉，黄燕滨，时小军，等.非晶态化学镀镍磷合金稳定剂研究［J］.新技术新工艺，2002（11）：41-42.

［2］张天顺，张兆国，张晶秋，等.TL 全光亮化学镀镍磷合金工艺研究［J］.电刷镀技术，2003（3）：76-79.

［3］王憨鹰，陈焕铭，孙安，等.光亮剂对化学镀镍磷合金镀层的影响［J］.材料保护，2008，37（6）：14-16.