[其他]工業鎳磷電鍍

無效

• 申請號: 87104216
• 申請日: 1987-06-15
• 公開（公告）號: CN87104216A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發明（設計）人: 羅格·L·干布林;約翰·A·列支登伯格;南希·E·美耶;戴維·J·薩格
• 申請（專利權）人: 伯林頓工業公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

已知具有非晶結構的電鍍鎳磷，鈷磷和鎳鈷磷鍍層可用在各種各樣的環境中。例如通過在噴口蓋板的基底金屬上電鍍非晶鎳磷合金，可制出具有更加有用的流體噴口蓋板。應用這種電鍍方法的電器觸點和其它產品已得到承認。雖然這樣制做的電鍍物品比起電鍍的類似物品來具有一些明顯的優點，但是至今還沒有真正的大量的商品化的種類繁多的鎳和/或鈷磷電鍍產品。這部分地是因為用于該電鍍過程中的電鍍液損壞較大。

根據一個通常的方法，為獲得非晶鎳和/或鈷磷鍍層，電鍍液中主要成分磷由亞磷酸提供，鎳由NiCl₂和硫酸鎳提供。電鍍可在沒有任何磷酸的情況下實現，但是為了促使提供的鍍層平滑、明亮，通常在開始的電鍍液中加入少量磷酸（與亞磷酸的量相比較）。上述電鍍液的陽極電流密度一般為盡可能地低，典型值大約為每平方呎50安培或更低。在使用上述電鍍液的持續鍍層上，隨著時間的推移發現在電鍍液中出現了一些有害的影響。特別地，從電鍍液中得到的鍍層其質量隨時間而降低，它們抵抗氯化鐵或濃硝酸銹蝕的能力降低。電鍍液在需要更換以避免上述的質量降低之前的典型壽命為每升30-50安培小時。在此壽命中，陰極效率逐漸由約40%增至約70%。

根據本發明，發現了對電鍍液的有害影響的主要因素是電鍍液中游離酸的持續增長。這種游離酸的很大一部分為磷酸（H₃PO₄），它被認為由陽極處的亞磷酸（H₃PO₃）加氧化引起。根據本發明還發現在陽極電流密度低時氧化反應明顯，而在陽極電流密度高時大大降低實際上幾乎不存在。這樣，根據本發明，發現可以提供用于電鍍非晶狀態的鎳和/或鈷磷的電鍍液，當控制陽極電流密度使電鍍液的磷酸濃度基本保持不變的致其濃度永不達到足以造成有害影響的值時，在每升工作250安培小時后電鍍液沒有明顯的有害影響。磷酸的濃度最好保持在0.5克分子濃度之下。然而，發現只要適當控制酸的滴定度，即使磷酸濃度高到4.6克分子濃度也可獲得好的鍍層。根據本發明，在電鍍液的整個壽命中，它的陰極效率保持在約40-50%。

雖然對電鍍液的有害影響的表現形式是磷酸濃度的持續提高，但是可以認為本質上不是磷酸濃度高而是整個電鍍液的過度酸性條件造成的有害影響。根據本發明，所需的游離酸在用PH計測不可靠的范圍內，所以，游離酸的濃度由酸滴定度測定是方便的。酸滴定度是當滴定一毫升電鍍液到達甲基橙邊界點（其PH值約為4.2）時所需的分當量氫氧化鈉的體積（以毫升為單位）建議為酸滴定度范圍為9至14，代表每升0.9至1.4克分子濃度的游離酸。電鍍液一般保持在大約10mcls（毫升）酸滴定度。

在酸滴定度低于9時，陰極效率會降到所不希望的30%以下。在約9至13的范圍內，陰極效率大約為40-60%。酸滴定度高于14時，陰極效率提高到70-80%的范圍內，但是會因為使鍍層中的磷含量降低而損害鍍層的抗蝕力。酸滴定度可通過加入碳酸鎳而降低和通過加入亞磷酸而增高。

還有其它一些測定游離酸水平的方法，為通過測量PO^-3₄、HPO^-2₃、Cl和Ni⁺²的水平從而得出酸度。然而，酸滴定度法是較易實行的。

最好將陽極電流密度總保持在每平方呎200安培以上。在明顯低于每平方呎約200安培的水平上，不發生所需的對形成磷酸和/或游離酸濃度的控制。實際上，對于鎳磷鍍層電鍍液，陽極電流密度最好不少于每平方呎500安培。高達每平方呎1250安培的陽極電流密度是有用的，并且陽極電流密度的上限明顯地由非電化學限制確定，比如I²R生熱，在高壓下附助的電學元件（如匯流條）的腐蝕所決定。

根據本發明，陽極電流密度最好由與陰極結構相對的特殊陽極結構控制。典型的是，電鍍液的陽極由電鍍的工件，如流體噴口蓋板，炊具、刀具等提供。陰極工件浸在電鍍液中。陽極與陰極相鄰但分開放置并浸入電鍍液中。選擇陽極結構使得陽極的有效表面積足夠小，從而使電流密度在所需范圍內。

根據本發明的一個實施方案，陽極包括許多分開的陽極材料條，并且一部分陽極可放置在鄰近陽極的每個主要表面處。例如：陽極可由125個單獨懸掛的鉑線部分構成，每根鉑線的直徑約為0.010吋，長度約3.23吋。已發現比起通常的陽極材料，如銥、金、鈀錸和釕來鉑和銠條（即線）隨著時間更有效。鍍鉑的鈦可防止亞磷酸的氧化，但是除非適當地成形，否則會碎裂而變得不能使用。