环保型化学镀铜-镍-磷三元合金催化液

原料配比(mol)

制备方法

    (1)在镀槽中，用总量3／10的60℃温水溶解硫酸镍、醋酸铵搅拌溶解；

    (2)用另外3／10的60℃温水溶解硫酸铜、柠檬酸钠，搅拌至完全溶解后，边搅拌边倒入(1)中；

    (3)用另外3／10的50℃温水溶解次磷酸钠，充分溶解后过滤，在使用前边搅拌边倒入(1)和(2)混合液中，用余下的1／10水稀释；

    (4)用25％氨水溶液调pH至6.5～8.5。

原料配伍
    本品各组分摩尔比配比范围为：硫酸镍0.114～0.19、硫酸铜0.002～0.006、次亚磷酸钠0.142～0.236、柠檬酸钠0.364～0.204、醋酸铵0.3～0.5、水加至1L。

本品中各种原料作用及所解决的关键问题。

    (1)硫酸镍。硫酸镍（NiSO₄ · 6H₂O）浓度对沉积速度及镀层中镍、铜、磷百分含量的影响。硫酸镍的浓度从0.114mol／L到0.152mol／L对沉积速度影响大，但从0.152mol／L到0.190mol／L的影响较小。随着硫

酸镍浓度的增加，镀层中Ni百分含量增大，Cu、P百分含量下降，而且Cu含量下降趋势较大。

    (2)硫酸铜。硫酸铜（CuSO₄ · 5H₂O）浓度对沉积速度的影响。随着硫酸铜浓度增加，沉积速度下降，从0.002mol／L到0.004mol／L下降趋势缓慢，从0.004mol／L到0.006mol／L下降趋势大。镀层成分随镀液中硫酸铜浓度变化出现的情况，Ni、P变化缓慢，Cu变化趋势大。

    (3)次磷酸钠。次磷酸钠（NaH₂PO₂ · H₂O）浓度对沉积速度及镀层Ni、Cu、P百分含量度影响。次磷酸钠对沉积速度的影响，当次磷酸钠浓度低时影响较小，次磷酸钠浓度大时影响趋势大。对镀层中Ni、Cu、P的影响是对Ni、P影响缓慢，对Cu影响变化较大。

    (4)柠檬酸钠 柠檬酸钠浓度对沉积速度V的影响，柠檬酸钠浓度增大，沉积速度下降。对镀层中 Ni、Cu、P的百分含量影响变化较大。

    (5)pH。当pH＜8.50时，随pH增大，沉积速度在直线上升，在pH>8.50以上时沉淀速度几乎不增加。这是因为当pH＜8.50时，在镀液体系中，随pH增加，有效地游离镍离子，铜离子浓度下降，其Ni、Cu的混合氧化能力下降，而次磷酸钠的还原能力则随pH的增加急剧增大，总的效果是化学镀Ni-Cu-P合金的沉积速度直线增加。在pH＜8.50时，由于镀液的pH是用氨水调节，镀液中游离Ni、Cu离子浓度与氨分子配位，生成配离子［Ni(NH)₃］₆ · Cu(NH₃)₄等，有效的离子浓度降低，沉积速度降低。

    镀液的pH对镀层成分的影响。随pH增大，镀层中的Ni·Cu略有增加，pH的增大有利于反应的进行。对镀层中磷含量的影响明显下降。这一现象与一般化学镀Ni-P合金是一致的，pH增大，不利于此反应。本催化液的关键点：由于铜的析出电位较正，很容易置换电位较负的铁原子，而优先在工作表面形成置换铜。因此，要想获得Ni-Cu-P合金镀层，首先应抑制置换铜反应的发生。此外，从合金的共沉积机理分析，为实现镍、铜离子的共沉积，还必须使镀液中的铜、镍两金属离子的析出电位接近。显然，两者的目的是一致的，即都需降低铜的析出电位，由于镍与铁的标准电极电位很相近，所以，只要能使铜、镍两金属离子的析出电位相近，就不仅可以抑制置换铜反应的发生，而且还能实现铜、镍离子的共沉积。为此，在化学镀液中加入铜盐和络合剂柠檬酸钠，可获得良好外观质量的Ni-Cu-P合金镀层。

    本品在镀件催化过程中，关键在于稳定pH对镀覆的沉积速度影响颇大。如果pH过高，则次磷酸盐氧化成亚磷酸盐的反应加快，而催化转成化学反应为自发性反应，使催化液很快失效。pH太低，反应则无法进行，甚至停止。镀前，最佳pH应为7.5。

    本品另一个关键问题是温度，温度过高，沉积速度加快，使催化液不稳定；温度太低，沉积速度减慢，产生锈，甚至镀不上。因此，在镀覆过程中，一定保持相对工作温度，尤其要防止催化液局部发生过热，以免造成催化液的严重自分解或镀层分层等不良后果，镀时最佳温度应为78～82℃。

产品应用
    本品主要应用于化学镀铜镍磷三元合金催化液。

    将盛有催化液的烧杯放进有控温装置的水浴锅中升温，恒温调至100℃，待催化液升至80℃时，将经预处理活化后的镀件放进镀液中即可，密切控制温度和pH为7.5，翻动镀件，沉积速度8～12μm／h，一般经30～60min，捞出镀件即为成品。

    在镀前预处理工艺中，常用的处理方法有下列几种。

    (1)机械处理：机械研磨和抛光是对制品表面整平处理的机械加工过程—用于除去表面的毛刺、砂眼、气泡、划痕、腐蚀痕、氧化膜等各种缺陷，以提高表面的平整度，以保证镀件的精饰质量。

    (2)除油处理：为了保证精饰产品有良好的质量及镀层与基体的牢固结合，必须在镀前除去镀件表面的油污。除油方法主要分为碱性溶液除油和有机溶剂除油，碱性溶液除油方便易行。

    (3)除锈处理：金属制品表面除锈常用化学法。化学法除锈是用酸溶液进行强浸蚀处理，使制品表面的锈层通过化学作用，在浸蚀过程中产生氢气泡和机械剥离作用而被除去。

    (4)活化处理：活化处理是指在镀前用低浓度强酸把镀件短时间浸泡，而后热水清洗，除去镀件表面的氧化膜，以使镀层与基体牢固结合。

    预处理的工艺指标如下。

    (1)轻油轻锈被镀件采用酸洗除油除锈二合一一步法去油去锈（常温3~8min)。

    (2)重油重锈则首先用碱性除油（水温60～80℃，时间5～10min）。
    (3)除油锈后进入流动热水清洗（水温50～87℃，时间1～3min）。
产品特性
    不需要外加直流电源设备，被镀件无导电触点，节能、不污染环境。

    镀层致密，孔隙少，在盲孔、管件、深孔及缝隙的内表面均可得均匀的表面光洁的合金镀层。

    不受电力线分布不均匀的影响，对几何形状和复杂的异形材镀件，也能获得厚度均匀的镀层，具有良好的“仿真性”，镀后不要二次磨削加工。

    具有高硬度和高耐磨性。

    具有优良的抗腐蚀性，能抵挡盐、碱、氨和海水的浸蚀。

     工艺简单，操作方便，不需要昂贵和特殊的设备，原料易购价廉，镀液可连续循环使用。

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