阅读说明：本技术 一种化学镀镍镀液及其制备方法 (Chemical nickel plating solution and preparation method thereof ) 是由 丁先峰 钟文波 于 2020-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明属于化学镀镍技术领域,具体涉及一种化学镀镍镀液及其制备方法。本发明提供的化学镀镍镀液由以下成分及其重量份数组成：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。本发明提供的化学镀镍镀液中的络合剂与镍离子形成的络合物比较稳定,能够保证镍离子均匀地沉积在镀件表面,形成均匀且完整的镀层,镀层具有较好的光亮度。此外,本发明提供的化学镀镍镀液具有良好的热稳定性,高温状态下不产生镀液分解。(The invention belongs to the technical field of chemical nickel plating, and particularly relates to a chemical nickel plating solution and a preparation method thereof. The chemical nickel plating solution provided by the invention comprises the following components in parts by weight: 38 parts of nickel salt, 20 parts of sodium dithionate, 19 parts of complexing agent, 4 parts of buffering agent, 13 parts of wetting agent, 4 parts of stabilizing agent, 9 parts of brightening agent, 3 parts of dodecyl dihydroxy ethyl betaine, 8 parts of N-acyl glutamic acid and 60 parts of deionized water. The complexing agent in the chemical nickel plating solution provided by the invention is relatively stable with the complex formed by nickel ions, and can ensure that the nickel ions are uniformly deposited on the surface of a plated part to form a uniform and complete plating layer, and the plating layer has better brightness. In addition, the chemical nickel plating solution provided by the invention has good thermal stability, and the solution is not decomposed at high temperature.)

一种化学镀镍镀液及其制备方法

技术领域

本发明属于化学镀镍技术领域，具体涉及一种化学镀镍镀液及其制备方法。

背景技术

化学镀镍，又称为无电解镀镍或自催化镀镍，是通过溶液中适当的还原剂使镍离子在金属表面靠自催化的还原作用而进行的镍沉积过程。在线路板中，通过在线路板的铜线路层与金层之间形成镍层，可以避免铜金之间的相互扩散引起的线路板可焊性差和使用寿命短的缺陷，同时，形成的镍层也提高了金属层的机械强度。

化学镀镍以其工艺简单、无需外加电源、良好的均度性；在高分子材料和无机非金属材料等多种非金属基体上沉积；耐腐蚀能力、耐磨性能和镀层结合力强等优良性能等特点得到迅速发展和广泛应用。化学镀镍的镀液组成十分重要，常见的化学镀镍液的成分有金属盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、pH调节剂等。

相比于电镀镍，化学镀镍层具有均匀性、硬度、耐磨和耐腐蚀等显著优势，用途也十分广泛。但是市场现有的化学镀镍镀液的镀层普遍存在镀层粗糙、沉积速度慢、镀层不完整、镀液稳定性差等诸多技术问题。专利公开号为CN109112509A的专利文本公开了一种高耐腐蚀化学镀镍液及其制备方法，其公开的化学镀镍液主要由硫酸镍、次磷酸钠、柠檬酸、乳酸、丙酸和醋酸钠、润湿剂、光亮剂、稳定剂等多种组分混合而成。此种化学镀镍液具有一定的耐腐蚀性能，但是其镀层厚度不均匀，表面较粗糙，镀液的稳定性也不好。

综上所述，现有技术中普遍存在镀层粗糙、沉积速度慢、镀层不完整、镀液稳定性差等技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种化学镀镍镀液及其制备方法。本发明提供的化学镀镍镀液形成的镀层平整且完整，沉积速度快，镀液能够稳定存在，高温状态下不产生镀液分解。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种化学镀镍镀液，包括以下成分及其重量份数：

镍盐25-40份、连二硫酸钠10-24份、络合剂15-30份、缓冲剂1-8份、润湿剂5-15份、稳定剂1-4份、光亮剂6-12份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱1-5份、N-酰基谷氨酸6-10份、去离子水50-80份。

进一步的，所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为15-20:4-5:11-16组成。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为13-20:5-9组成。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的缓冲剂为醋酸钠。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为21-23:2-5:13-17组成。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的稳定剂为1,4-亚苯基双(硫脲)。

进一步的，所述化学镀镍镀液中的光亮剂由苯三磺酸钠和苯磺酸按质量比为4:7组成。

本发明还提供了所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为5.0-6.0，即得。

相比于传统的镀镍还原剂次磷酸钠，连二硫酸钠的还原性稍弱，可以避免因还原剂的还原性太强、镀层形成过快而造成的镀层厚度不均匀、表面不平整等现象出现。

络合剂的加入能与镍盐形成稳定的金属络合粒子，增加浓度极化和电化学极化，使金属沉积速度减慢，镀层更加细致。本发明通过不断研究发现当酒石酸与海藻酸钠按一定质量比加入到镀镍液中与镍离子形成的络合物的稳定常数很大，离解速率低，因此能够良好地控制镍离子的沉积，与还原剂连二硫酸钠一起控制镀层的生成速率，从而有助于调整镀镍层的均匀性。

十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸的加入能够使镀液中的各组分充分地分散均匀，从而加大镍盐和还原剂的接触率，加快化学镀进程并使形成的镀层厚度均匀。另外，十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸的加入还能够修正因连二硫酸钠的加入而降低的化学镀速度，保证化学镀镍高效高质进行。

本发明配方中的稳定剂1,4-亚苯基双(硫脲)的加入能够提高化学镀镍镀液的稳定性，使其具有优良的热稳定性。苯三磺酸钠和苯磺酸联合使用不仅可以明显降低晶粒尺度，而且可以改善苯三磺酸钠不能达到镜面光泽的缺陷，显著提高镀层的光泽及镀层的结合力。

与现有技术相比，本发明提供的所述化学镀镍镀液及其制备方法具有如下优势：

(1)本发明提供的化学镀镍镀液中还原反应发生较慢，络合剂与镍离子形成的络合物比较稳定，能够保证镍离子均匀地沉积在镀件表面，形成均匀地镀层；

(2)本发明提供的化学镀镍镀液能够形成平整且完整的镀层，镀层具有较好的光亮度；

(3)本发明提供的化学镀镍镀液具有良好的热稳定性，高温状态下不产生镀液分解；

(4)本发明提供的化学镀镍镀液的制备方法简单，操作可控，原料成本较低，易于实现工业化生产。

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。本领域技术人员根据本发明的基本思路，可以做出各种修改，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

本实施方式中所有实施例中所述化学镀镍镀液中的缓冲剂为醋酸钠；所述化学镀镍镀液中的稳定剂为1,4-亚苯基双(硫脲)；所述化学镀镍镀液中的光亮剂由苯三磺酸钠和苯磺酸按质量比为4:7组成。

实施例1、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐25份、连二硫酸钠10份、络合剂15份、缓冲剂1份、润湿剂5份、稳定剂1份、光亮剂6份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱1份、N-酰基谷氨酸6份、去离子水50份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为15:4:11组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为13:5组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为21:2:13组成。

所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为5.0，即得。

实施例2、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐40份、连二硫酸钠15份、络合剂17份、缓冲剂6份、润湿剂10份、稳定剂2份、光亮剂11份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱2份、N-酰基谷氨酸7份、去离子水70份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为16:5:12组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为14:9组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为22:3:14组成。

所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为6.0，即得。

实施例3、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为5.5，即得。

实施例4、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐35份、连二硫酸钠24份、络合剂25份、缓冲剂8份、润湿剂15份、稳定剂3份、光亮剂12份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱4份、N-酰基谷氨酸9份、去离子水80份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为19:5:16组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为20:9组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为21:5:16组成。

所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为6.0，即得。

实施例5、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐27份、连二硫酸钠21份、络合剂30份、缓冲剂5份、润湿剂7份、稳定剂2份、光亮剂8份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱5份、N-酰基谷氨酸10份、去离子水65份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为20:4:15组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为17:8组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为22:4:17组成。

所述化学镀镍镀液的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、在室温下将配方量的润湿剂、稳定剂、十二烷基二羟基乙基甜菜碱和N-酰基谷氨酸加入到去离子水中，在500rpm的转速下搅拌20min，制得混合液A；

S2、向步骤S1制得的混合液A中加入镍盐、络合剂、缓冲剂，继续搅拌30min，制得混合液B；

S3、向步骤S2制得的混合液B中加入连二硫酸钠和光亮剂，继续搅拌15min，加入质量百分数为5％的碳酸钠溶液调整pH值为5.5，即得。

对比例1、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、次磷酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本对比例中的还原剂采用次磷酸钠替代连二硫酸钠。

对比例2、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为1:1组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本对比例中的络合剂为酒石酸。

对比例3、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本对比例中的未添加N-酰基谷氨酸。

对比例4、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本对比例中未添加稳定剂。

对比例5、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐由硫酸镍、醋酸镍和氯化镍按质量比为17:4:13组成。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本实施例中所述光亮剂为苯三磺酸钠。

对比例6、一种化学镀镍镀液及其制备方法

所述化学镀镍镀液包括以下成分及其重量份数：镍盐38份、连二硫酸钠20份、络合剂19份、缓冲剂4份、润湿剂13份、稳定剂4份、光亮剂9份、十二烷基二羟基乙基甜菜碱3份、N-酰基谷氨酸8份、去离子水60份。

所述化学镀镍镀液中的镍盐为硫酸镍。所述化学镀镍镀液中的络合剂由酒石酸和海藻酸钠按质量比为15:7组成。所述化学镀镍镀液中的润湿剂由丁二酸二己酯磺酸钠、二硫苏糖醇和巯基丁酸按质量比为23:4:15组成。

本对比例中化学镀镍镀液的制备方法与实施例3类似。

本对比例与实施例3的区别为：本对比例中的镍盐全部为硫酸镍。

试验例一、镀镍层性能测试

试验样品：实施例1-5、对比例1-3、对比例5-6制得的化学镀镍镀液；

试验方法：工件化学镀工艺：覆铜板样品(20×10×2cm³)打磨—去离子水清洗—超声波清洗—碱洗—去离子水清洗—一步酸洗活化—去离子水清洗—化学镀镍层；其中化学镀镍温度为85℃，化学镀镍时间为60min；

镀镍层表面外观考察：光泽度：用肉眼观察镀件镀镍后的镀件表面的光泽度，1-3表示镀件表面光泽变化，光泽度越黯淡则数字越大；完整性：将带有镀层的镀件置于200℃下放置2h后取出，观察镀件表面镀膜是否完好，1-3表示镀件镀膜的完整性，镀膜越不完整则数字越大；均匀性：将镀件在白炽灯斜角15°平行照射，并观察表面平整性，1-3表示镀件镀膜的平整性，镀膜越不平整则数字越大。

试验结果：试验结果见表1。

表1镀镍层性能测试结果

由表1可知，本发明提供的化学镀镍镀液形成的镀层表面均匀光滑、镀层完整，结合力强，200℃处理后镀层无气泡、无脱落，光亮度较好，对比例1-6制得的化学镀镍镀液形成的镀层的光滑度和均匀度均有不同程度的受损，这说明本发明提供的化学镀镍镀液配方已达到最优化。

其中，对比例1改变了本发明配方中的还原剂，但是制得的化学镀镍镀液的光泽度、完整度和均匀性均下降，这是由于次磷酸钠的还原性较强，在化学镀开始的阶段还原反应剧烈地发生，化学镀严重的不均匀造成的。对比例2改变了络合剂的组分，但是制得的化学镀镍镀液的光泽度、完整度和均匀性均下降，这说明本发明配方中络合剂的用量比已经达到最优，更改其用量比会造成沉积速率过快或过慢，从而导致镀层的光泽度、完整性和均匀性降低。对比例3未添加N-酰基谷氨酸，但是制得的化学镀镍镀液的光泽度、完整度和均匀性均下降，这说明N-酰基谷氨酸能够与十二烷基二羟基乙基甜菜碱共同作用，增加镀液中各组分的分散度，并促进化学镀的进行。对比例5改变了光亮剂的组分，但是制得的化学镀镍镀液的光泽度、完整度和均匀性均下降，这说明苯磺酸在本申请配方中能够与苯三磺酸共同作用，并改善苯三磺酸钠不能达到镜面光泽的缺陷，显著提高镀层的光泽及镀层的结合力。对比例6改变了镍盐的组成，但是制得的化学镀镍镀液的光泽度、完整度和均匀性均下降，这说明单一组分的镍盐会影响化学镀的反应过程，导致镀层的性能降低。

试验例二、化学镀镍镀液稳定性测试

试验样品：实施例1-5、对比例4制得的化学镀镍镀液；

试验方法：取100mL化学镀镍镀液，加热至84℃，往化学镀镍镀液中滴入1mL氯化钯活化液(浓度为100mg/L的氯化钯水溶液)，观察并记录镀液分解的时间；

试验结果：试验结果见表2。

表2化学镀镍镀液稳定性测试结果

组别	镀液稳定时间/min
		实施例1	5.8
实施例2	5.4
		实施例3	6.3
实施例4	5.7
		实施例5	6.1
对比例4	2.4

由表2可知，本发明提供的化学镀镍镀液在高温下具有良好的稳定性，其中实施例3制得的化学镀镍镀液在高温下的稳定时间最长，为本发明最佳实施例。与实施例3相比，对比例4未添加稳定剂，但是制得的化学镀镍镀液的高温稳定性大大降低，这充分说明本发明配方中的稳定剂够提高化学镀镍镀液的稳定性，使其具有优良的热稳定性。

述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，而并非限制本发明。本领域任何熟悉此技术的认识皆不可在违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所提供的技术思想下完成的一切等效修饰或改变，仍由本发明的权利要求所涵盖。