Fórmula abrillantadora y estabilizadora para niquelado químico

La fórmula de la solución de niquelado químico actualmente ampliamente utilizada se puede dividir aproximadamente en dos tipos: solución de niquelado ácida y solución de niquelado alcalino. Aunque los componentes de la solución de niquelado químico se ajustan según las diferentes aplicaciones, generalmente están compuestos de sal principal, agente reductor, agente complejante, tampón, estabilizador, acelerador, tensioactivo, etc. La función de cada uno de los ingredientes se analiza a continuación. (1) Sal principal La sal principal de la solución de niquelado no electrolítico es una sal de níquel soluble que proporciona iones metálicos de níquel y actúa como oxidante en la reacción de reducción química. Las sales de níquel disponibles incluyen sulfato de níquel (NiS04?7H20), cloruro de níquel (NiCl2?6H20), acetato de níquel [Ni(CH3COO)2], sulfamato de níquel [Ni(NH2S03)2] e hipofosfito de níquel [Ni(H2P02)2], etc. . En los primeros días, el cloruro de níquel se usaba como sal principal, pero debido a que la presencia de Cl- reduce la resistencia a la corrosión del recubrimiento y produce tensión de tracción, ya no se usa. El acetato de níquel y el hipofosfito de níquel son caros y la sal principal que se utiliza actualmente es el sulfato de níquel. Debido a los diferentes procesos de preparación, existen dos tipos de sulfato de níquel con agua cristalina: NiS04?6H20 y NiS04?7H20. El que se usa comúnmente es NiS04?7H20, su masa molecular relativa es 280,88, cristal verde, su solubilidad en 100 g de agua a 100 ℃ es 478,5 g, la solución preparada es de color verde oscuro y el valor de pH es 4,5. Según un análisis cinético, a medida que aumenta la concentración de Ni2+ en la solución de revestimiento, la tasa de deposición debería aumentar. Sin embargo, las pruebas han demostrado que, debido al papel de los agentes complejantes, la concentración de la sal principal tiene poco efecto sobre la velocidad de deposición (excepto cuando la concentración de sal de níquel es particularmente baja). Generalmente, la concentración de sal de níquel en la fórmula de la solución química de niquelado se mantiene entre 20 y 40 g/l, o contiene Ni entre 4 y 8 g/l. La concentración de sal de níquel es demasiado alta, de modo que cuando existe algo de Ni2+ libre en la solución de recubrimiento, la estabilidad de la solución de recubrimiento disminuye y el recubrimiento resultante es a menudo de color oscuro y de color desigual. Dentro del rango habitual de concentración de sal principal, la proporción de sal de níquel a dosis complejante y de sal de níquel a agente reductor tiene un impacto en la tasa de deposición de níquel, y todos tienen un rango razonable. La relación molar de Ni2+ a H2P02- debe estar entre 0,3 y 0,45, para garantizar que la solución de niquelado no electrolítico tenga la máxima velocidad de deposición y una buena estabilidad. (2) Agente reductor Los agentes reductores utilizados en el niquelado no electrolítico incluyen hipofosfito de sodio, borohidruro de sodio e hidrazina. Su característica estructural única es que contienen dos o más hidrógenos activos. La reducción de Ni2+ se basa en la deshidrogenación catalítica de los agentes reductores. . El hipofosfito de sodio se usa para obtener un recubrimiento de aleación de Ni-P, el borohidruro de sodio se usa para obtener un recubrimiento de aleación de Ni-B y la hidrazina se usa para obtener un recubrimiento de níquel puro. En el niquelado no electrolítico, el hipofosfito de sodio se utiliza principalmente como agente reductor porque es económico, la solución de niquelado es fácil de controlar y el recubrimiento de aleación de Ni-P tiene un rendimiento excelente. El hipofosfito de sodio es fácilmente soluble en agua y el valor de pH de la solución acuosa es 6. El potencial redox de los iones hipofosfito es -1,065 V (pH=7) y -0,882 V (pH -4,5), y es -1,57 V en medio alcalino, por lo que el hipofosfito es un fuerte agente reductor. Los estudios han demostrado que los cambios en la concentración de hipofosfito tienen un impacto en la tasa de deposición sólo cuando la proporción de agentes complejantes es adecuada. A medida que aumenta la concentración de hipofosfito, aumenta la tasa de deposición de níquel. Sin embargo, la concentración de hipofosfito también es limitada. Su relación molar con respecto a la concentración de sal de níquel no debe ser superior a 4. De lo contrario, es fácil provocar que el revestimiento quede áspero e incluso inducir la descomposición instantánea de la solución de revestimiento. Generalmente, el contenido de hipofosfito de sodio es de 20 a 40 g/l. Las investigaciones también muestran que, si bien se garantiza una estabilidad suficiente de la solución de niquelado no electrolítico, establecer el valor de pH lo más alto posible ayudará a aumentar la tasa de deposición de níquel y la tasa de utilización del hipofosfito de sodio, pero al mismo tiempo reducirá el contenido de fósforo en el recubrimiento. . (3) Agente complejante Además de controlar la concentración de Ni2+ libre disponible para la reacción, el agente complejante en la solución de niquelado no electrolítico también puede inhibir la precipitación de fosfito de níquel, mejorar la estabilidad de la solución de niquelado y extender la vida útil del Solución de recubrimiento. Algunos agentes complejantes. El agente también funciona como tampón y acelerador, aumentando la tasa de deposición de la solución de recubrimiento y afectando el rendimiento general de la capa de recubrimiento. Los agentes complejantes para el niquelado no electrolítico generalmente contienen grupos hidroxilo, grupos carboxilo, grupos amino, etc. Los agentes complejantes comúnmente utilizados incluyen ácido láctico, ácido glicólico (ácido glicólico), ácido málico, glicina (glicina) y ácido cítrico. Los agentes complejantes en las soluciones alcalinas de niquelado no electrolítico incluyen citrato, pirofosfato y amoníaco. Por lo general, cada solución de recubrimiento tiene un agente complejante principal, junto con otros agentes complejantes auxiliares. Los diferentes tipos de agentes complejantes y las diferentes dosis de agentes complejantes tienen un gran impacto en la tasa de deposición del niquelado no electrolítico.

Una selección razonable del agente complejante y su dosis no sólo puede lograr una mayor velocidad de deposición del recubrimiento en las mismas condiciones, sino también estabilizar la solución de recubrimiento y extender su vida útil. Básicamente, la estabilidad de la solución de niquelado no electrolítico durante el trabajo no depende simplemente de si se agrega un determinado estabilizador a la solución de niquelado, sino que, lo que es más importante, depende de la selección, combinación y dosificación adecuadas del agente complejante. Por lo tanto, la selección del agente complejante no sólo debe acelerar la velocidad de deposición del recubrimiento, sino también garantizar la estabilidad de la solución de recubrimiento, una larga vida útil y una buena calidad del recubrimiento. La concentración del agente complejante debería ser al menos capaz de complejar todos los iones de níquel. Por lo tanto, la concentración material de ácido láctico, ácido glicólico y glicina debe ser al menos el doble que la de Ni2+, mientras que la concentración material de ácido tartárico y ácido cítrico debe ser al menos igual a la de Ni2+. Si la concentración del agente complejante no es suficiente para complejar todo el Ni2+, de modo que la concentración de Ni2+ libre en la solución es demasiado alta, la estabilidad de la solución de recubrimiento disminuirá y la calidad del recubrimiento se deteriorará. (4) Durante la reacción de niquelado no electrolítico del tampón, además de la precipitación de níquel y fósforo, también se generan iones de hidrógeno, lo que hace que el valor del pH de la solución disminuya continuamente. Esto no solo ralentiza la velocidad de precipitación. pero también afecta la capa de revestimiento. La calidad se ve afectada. Por lo tanto, se debe agregar un tampón a la solución de niquelado no electrolítico para que la solución tenga capacidad tampón, es decir, el valor de pH de la solución no cambiará demasiado durante el proceso de revestimiento. y se puede mantener dentro de un cierto rango. (5) La solución de niquelado químico estabilizador es un sistema termodinámicamente inestable. Durante el proceso de enchapado, puede producirse un sobrecalentamiento local debido a métodos de calentamiento inadecuados, el pH local puede ser demasiado alto debido a un ajuste y reposición inadecuados de la solución de enchapado o de la solución de enchapado. puede ser La introducción o formación de impurezas causadas por la contaminación o la falta de filtración continua suficiente desencadenará una reacción autocatalítica local violenta en la solución de revestimiento, produciendo una gran cantidad de polvo negro Ni-P, lo que provocará que la solución de revestimiento se descomponga en un corto período. de tiempo. Se deben agregar estabilizadores. La función del estabilizador es inhibir la descomposición espontánea de la solución de revestimiento para que el proceso de revestimiento pueda realizarse de manera ordenada y bajo control. El estabilizador se puede adsorber preferentemente en la superficie de las partículas para inhibir la reacción catalítica, enmascarando así el centro activo catalítico y previniendo la reacción de nucleación en la superficie de las partículas, pero no afecta el proceso normal de recubrimiento no electrolítico en la superficie de las partículas. pieza de trabajo. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el estabilizador es un agente envenenador para el niquelado no electrolítico, es decir, un contracatalizador. Solo se puede agregar una pequeña cantidad para inhibir la descomposición espontánea de la solución de niquelado. El estabilizador no se puede usar en exceso. El uso excesivo puede disminuir la velocidad de recubrimiento o detener el recubrimiento, por lo que debe usarse con precaución. Los siguientes estabilizadores se utilizan comúnmente en el niquelado no electrolítico. ①Iones de metales pesados, como Pb2+, Sn2+, Cd2+, Zn2+, Bi3+, etc. ② Compuestos de elementos S, Se y Te del grupo VIA, como tiourea, tiosulfato, tiocianato, etc. ③Algunos compuestos que contienen oxígeno, como AsO2-, M0042-, N02-, IO3-, etc. ④ Ciertos ácidos orgánicos insaturados, como el ácido maleico, etc. (6) Acelerador El componente de la solución de niquelado no electrolítico que puede aumentar la tasa de deposición de níquel se llama acelerador. Se cree que su mecanismo de acción consiste en activar los iones de hipofosfito y promover su liberación de hidrógeno atómico. Muchos agentes complejantes del niquelado no electrolítico también funcionan como aceleradores. F en iones inorgánicos es un acelerador de uso común, pero su concentración debe controlarse estrictamente. Una gran cantidad no solo reducirá la velocidad de deposición, sino que también afectará la estabilidad de la solución de revestimiento. Las investigaciones han demostrado que muchas sustancias que sirven como estabilizadores en soluciones de niquelado no electrolítico pueden actuar como aceleradores cuando están presentes en cantidades mínimas en la solución de niquelado. Por ejemplo, cuando la cantidad añadida de tiourea es 5 mg/L, actúa como estabilizador; cuando la cantidad añadida se reduce a 1 mg/L, actúa como acelerador. (7) Otros componentes En la solución de niquelado no electrolítico, además de los componentes principales anteriores, a veces se añaden tensioactivos para suprimir los poros del revestimiento y se añaden abrillantadores para mejorar el brillo del revestimiento. Sin embargo, el lauril sulfato de sodio, un tensioactivo comúnmente utilizado en soluciones de niquelado químico, no es adecuado para soluciones de niquelado químico porque a menudo causa manchas incompletas en el recubrimiento.