0 前言

锡具有阳极保护作用,因而Ni-Sn-P镀层耐蚀性优于Ni-P。锡具有较低的摩擦系数、滞留油特性及良好的延展性能,NiSnP镀层具有优异的耐磨性;锡的钎焊性好,又使Ni-Sn-P具有较好的可焊性。我国锡资源丰富,锡盐无毒,其主盐造价低,用Ni-Sn-PP镀层代替Ni-P,综合性能优异、市场潜力大、应用范围广(如汽车制造业、航空航天、计算机,电子元件等),此外还可作为触点合金用于开关等电器元件,在通电情况下,镀层耐熔性、耐磨性等都有所提高。因此,研究开发化学镀Ni-Sn-P工艺具有重要的应用价值。

目前,对化学镀Ni-Sn-P工艺进行了一些研究,但由于金属锡不具有自催化活性,镀速较慢,镀液稳定性有待进一步提高。本研究采用化学镀镍磷合金复合稳定剂作为稳定剂,PdCl2催化试验均在2h以上,解决了镀液稳定性问题,重点考察了甘氨酸、丙酸、丁二酸等有机酸促进剂对化学镀Ni-Sn-P镀速、镀层硬度、耐蚀性等性能的影响规律,并通过正交试验进行优化。

1 试验

(1)材料:A3钢,40mm×40mm×1mm。

(2)仪器:HVS1000型数显显微硬度计;AB104N型电子分析天平;DK98I型电热恒温水浴锅;PHS3C型精密pH计。

(3)方法:采用氯化钯加速试验法测试镀液稳定性;采用称重法测试沉积速率;采用贴滤纸法测定镀层孔隙率。基础液组成:25g/LNiSO4·6H2O,28g/LNaH2PO2·H2O,13g/LNaAc·3H2O,15g/LSnCl4·3H2O,5g/L酒石酸钾钠,15g/L柠檬酸三钠,35mL/L乳酸,稳定剂由KI与烯丙基硫脲复合形成,pH=4.8～5.0。

2 结果与分析

2.1 甘氨酸对镀速、镀层性能的影响

甘氨酸是结构最简单的氨基酸,对化学镀镍磷合金具有一定加速作用。通过改变在镍锡磷配方中的用量,考察其对化学镀镍锡磷工艺的影响。

甘氨酸浓度在0～10mg/L内,随浓度增加镀速增加显著,当浓度为10mg/L时,镀速最大;此时,镀层硬度提高,孔隙率显著下降;当甘氨酸浓度为100mg/L时镀层硬度最高,浓度为40mg/L时镀层孔隙率最低;浓度继续增加时,镀速下降,硬度降低,孔隙率增加。这表明在低浓度范围内,甘氨酸对NiSnP镀层生成具有较好的催化作用,能使镀层硬度和致密性提高。

2.2 丙酸对NiSnP镀液及镀层性能影响

丙酸为小分子羧酸,也是化学镀镍磷合金常用的加速剂。对化学镀NiSnP工艺的试验表明,当丙酸用量为4mL/L时,加速作用最显著(见图4),而此时镀层孔隙率最小(见图5)。由图6看出,丙酸对镀层显微硬度影响不大,当用量超过4mL/L时,显微硬度基本不变。

2.3 丁二酸对化学镀NiSnP影响

由图7看出,丁二酸的加入对化学镀NiSnP的镀速基本没有影响。图8、图9表明,丁二酸浓度在0～1g/L内,其用量增加,镀层孔隙率降低,当用量超过1g/L时,孔隙率变化较小;当用量在0～4g/L时,浓度提高,硬度增大;当丁二酸用量为3g/L时,显微硬度最高,由460HV0.5N提高到525HV0.5N,用量再提高,硬度下降。