一种环保型脉冲电镀方法与流程

本技术涉及环保电镀，尤其涉及一种环保型脉冲电镀方法。

背景技术：

1、在当今这个日益关注环境保护和可持续发展的时代，环保型电镀技术成为电镀行业的重要发展方向。电镀，作为一种在金属表面覆盖一层金属或合金的技术，广泛应用于汽车、电子、航空、珠宝等多个领域。然而，传统的电镀技术往往伴随着严重的环境污染问题，如重金属排放、废水处理等。因此，环保型电镀技术的研发和应用，对于推动电镀行业的绿色转型和全球可持续发展具有重要意义。

2、环保型电镀技术是指在电镀过程中，通过采用低污染、低能耗的工艺和材料，减少或消除对环境的负面影响。这种技术具有以下几个显著特点：一是减少重金属的排放，通过优化工艺和采用环保材料，降低电镀过程中重金属的使用量和排放量；二是降低废水处理难度，采用先进的废水处理技术和设备，实现废水的循环利用和零排放；三是提高电镀质量，通过优化电镀工艺和参数，提高电镀层的均匀性、耐腐蚀性和耐磨性等性能。

3、在实际应用中，环保型电镀技术也展现出了其独特的优势。以汽车制造业为例，采用环保型电镀技术可以大幅度降低汽车生产过程中的环境污染。例如，通过采用无铬电镀技术，可以替代传统的含铬电镀工艺，减少铬的排放和污染。同时，环保型电镀技术还可以提高汽车表面的耐腐蚀性和耐磨性，延长汽车的使用寿命。在电子行业中，环保型电镀技术同样具有广泛的应用前景。随着电子产品更新换代速度的加快，对电镀技术的要求也越来越高。采用环保型电镀技术可以提高电子产品的质量和可靠性，降低生产成本，满足市场的需求。

4、传统的电镀工艺通常采用直流电源，这种方法容易导致阴极表面金属离子浓度降低，产生浓差极化现象，影响电镀速度和镀层质量。同时，直流电镀过程中产生的废气、废水和废渣对环境造成较大压力。目前，虽然环保型电镀技术已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题和挑战，例如，如何进一步提高电镀效率和质量、降低生产成本和能耗、实现废水的零排放，如何提升电镀层的均匀性、耐腐蚀性和耐磨性等性能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种环保型脉冲电镀方法，本技术的环保型脉冲电镀方法是一种既能提高电镀层质量，又能降低环境污染的脉冲电镀方法，通过精确控制正反脉冲电流密度、正反脉冲脉宽、正反脉冲停顿时间等参数，优化电镀过程，在脉冲停顿期间，阴极附近的金属离子得以恢复，从而减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率，提升镀层厚度均匀性和致密性，进而显著提升镀层的外观质量-致密光亮、镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能，同时本技术采用环保型电镀镍溶液，采用环保型添加剂，能够降低电镀过程中产生的有害物质排放，减轻对环境的污染，电镀废水处理比较经济、简单易行，环保型添加剂能够显著提升电镀镍层的厚度均匀性和致密性，进而显著提升镀层的外观质量、耐腐蚀性能和耐磨性能。该方法适用于各种金属表面的电镀处理，特别是在对环保要求高、镀层质量要求严格的领域，如航空航天、电子设备、汽车制造等。

2、本技术提供一种环保型脉冲电镀方法，采用如下技术方案：

3、一种环保型脉冲电镀方法，包括以下步骤：

4、s1、准备环保电镀液；

5、s2、设定多组脉冲电镀参数，每组脉冲电镀参数分别对应相应的电镀波段；

6、s3、根据待镀金属件选择相应的脉冲电镀参数，在环保电镀液中对待镀金属件进行脉冲电流密度依次升高的至少三段脉冲电镀，所述脉冲电镀为重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；第一段脉冲电镀的电镀时间为10-20分钟，第二段脉冲电镀的电镀时间为10-30分钟，第三段脉冲电镀的电镀时间为10-20分钟；

7、s4、脉冲电镀完成后，取出金属件进行超声波热水清洗、干燥处理，所述超声波热水洗的工艺参数为：热水电导率为0.1-0.5μs/cm、温度为60-70℃，时间为1-2min，超声波电流为5-6a，通过超声波热水清洗能够去除金属件表面的残留物和杂质，提高镀层的外观质量和耐腐蚀性。

8、通过采用上述技术方案，本技术的环保型脉冲电镀方法是一种既能提高电镀层质量，又能降低环境污染的脉冲电镀方法，通过精确控制正反脉冲电流密度、正反脉冲脉宽、正反脉冲停顿时间等参数，优化电镀过程，在脉冲停顿期间，阴极附近的金属离子得以恢复，从而减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率，提升镀层厚度均匀性和致密性，进而显著提升镀层的外观质量、耐腐蚀性能和耐磨性能。s1:准备环保电镀液。这一步骤是为了保证电镀过程的环保性，采用环保型电镀镍溶液和添加剂，能够降低电镀过程中产生的有害物质排放，减轻对环境的污染。s2:设定多组脉冲电镀参数，每组脉冲电镀参数分别对应相应的电镀波段。这一步骤是为了优化电镀过程，通过精确控制正反脉冲电流密度、正反脉冲脉宽、正反脉冲停顿时间等参数，提高电镀层的沉积效率和镀层质量。s3:根据待镀金属件选择相应的脉冲电镀参数在环保电镀液中对待镀金属件进行脉冲电流密度依次升高的至少三段脉冲电镀，所述脉冲电镀为重复依次进行的正向脉冲与反向脉冲；第一段脉冲电镀的电镀时间为10-20分钟，第二段脉冲电镀的电镀时间为10-30分钟，第三段脉冲电镀的电镀时间为10-20分钟。这一步骤是为了进一步优化电镀过程，通过分段脉冲电镀和正向脉冲与反向脉冲的结合使用，提高镀层的厚度均匀性和致密性，进而显著提升镀层的外观质量-致密光亮、耐腐蚀性能和耐磨性能。s4:脉冲电镀完成后，取出金属件进行超声波热水清洗、干燥处理。这一步骤是为了去除金属件表面的残留物和杂质，提高镀层的外观质量和耐腐蚀性。通过超声波热水清洗可以有效地去除金属件表面的残留物和杂质，同时超声波热水洗的工艺参数也为后续的干燥处理提供了方便。

9、优选的，所述脉冲电镀中第一段的正向脉冲电流密度为5-7a/dm2，所述脉冲电镀中第一段的反向脉冲电流密度为10-15a/dm2，所述脉冲电镀中第一段的正向脉宽为60-80ms，所述脉冲电镀中第一段的反向脉宽为2-5ms，所述脉冲电镀中第一段的正向脉冲之后停顿0.1-0.6ms，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀中第一段的反向脉冲之后停顿0.1-0.3ms，再进行正向脉冲。

10、通过采用上述技术方案，在环保型脉冲电镀方法中，第一段脉冲电镀的参数设置对于整个电镀过程和最终镀层质量具有重要影响。以下是这些参数的作用及其协同作用：正向脉冲电流密度(5-7a/dm2)：正向脉冲电流密度是指在正向脉冲期间，电流通过待镀金属件表面的密度。在这个范围内，电流密度足够高以确保金属离子在阴极表面还原并形成镀层，但又不会过高以至于导致镀层烧蚀或粗糙。反向脉冲电流密度(10-15a/dm2)：反向脉冲电流密度是在反向脉冲期间，电流通过待镀金属件表面的密度。较高的反向脉冲电流密度有助于去除表面的氢气泡和杂质，改善镀层的附着力和均匀性。正向脉宽(60-80ms)：正向脉宽是指正向脉冲持续的时间。在这个时间范围内，可以确保有足够的金属离子被还原并沉积在阴极上，形成均匀的镀层。反向脉宽(2-5ms)：反向脉宽是指反向脉冲持续的时间。较短的反向脉宽有助于快速去除表面的氢气泡和杂质，而不会对已经形成的镀层造成过度的剥离或损伤。正向脉冲之后的停顿时间(0.1-0.6ms)：停顿时间是指在正向脉冲和反向脉冲之间的间隔。这个短暂的停顿允许电镀液中的金属离子浓度在阴极附近恢复，减少浓差极化现象，提高电镀效率。反向脉冲之后的停顿时间(0.1-0.3ms)：与正向脉冲之后的停顿时间类似，这个停顿时间有助于电镀液中的金属离子在阴极附近恢复，为下一个正向脉冲提供更好的电镀条件。这些参数的协同作用在于，通过精确控制脉冲电镀的各个阶段，可以实现对电镀过程的优化。正向脉冲和反向脉冲的结合，以及适当的停顿时间，有助于维持电镀液中金属离子的均匀分布，减少浓差极化，提高镀层的均匀性和致密性。同时，这种控制还能够减少氢气泡的形成，避免镀层中出现孔洞和其他缺陷。此外，使用环保型电镀液和添加剂可以减少有害物质的排放，减轻对环境的污染。

11、优选的，所述脉冲电镀中第二段的正向脉冲电流密度为9-12a/dm2，所述脉冲电镀中第二段的反向脉冲电流密度为17-20a/dm2，所述脉冲电镀中第二段的正向脉宽为100-200ms，所述脉冲电镀中第二段的反向脉宽为6-8ms，所述脉冲电镀中第二段的正向脉冲之后停顿0.3-0.8ms，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀中第二段的反向脉冲之后停顿0.4-0.5ms，再进行正向脉冲。

12、通过采用上述技术方案，第二段脉冲电镀的正向脉冲电流密度为9-12a/dm2，反向脉冲电流密度为17-20a/dm2。这种设置使得在第二段脉冲电镀过程中，正向脉冲和反向脉冲之间存在一定的电流密度差异，有利于提高镀层的沉积效率和厚度均匀性。同时，第二段脉冲电镀的正向脉宽为100-200ms，反向脉宽为6-8ms。这种脉宽设置使得正向脉冲和反向脉冲之间的时间间隔较短，有利于在脉冲停顿期间阴极附近的金属离子得以恢复，从而减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率。此外，第二段脉冲电镀的正向脉冲之后停顿0.3-0.8ms，再进行反向脉冲；反向脉冲之后停顿0.4-0.5ms，再进行正向脉冲。这种停顿时间的设置有利于在正向脉冲和反向脉冲之间形成一个短暂的间歇期，使得阴极附近的金属离子得以恢复，进一步减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率。

13、优选的，所述脉冲电镀中第三段的正向脉冲电流密度为15-19a/dm2；所述脉冲电镀中第三段的反向脉冲电流密度为22-25a/dm2；所述脉冲电镀中第三段的正向脉宽为50-80ms，所述脉冲电镀中第三段的反向脉宽为3-5ms，所述脉冲电镀中第三段的正向脉冲之后停顿0.1-0.3ms，再进行反向脉冲，所述脉冲电镀中第三段的反向脉冲之后停顿0.5-0.7ms，再进行正向脉冲。

14、通过采用上述技术方案，第三段的正向脉冲电流密度为15-19a/dm2，反向脉冲电流密度为22-25a/dm2。这种电流密度的选择是为了优化电镀过程，提高电镀层的沉积效率，提升镀层厚度均匀性和致密性。正向脉宽为50-80ms，反向脉宽为3-5ms，这种脉宽的选择是为了在脉冲停顿期间，阴极附近的金属离子得以恢复，从而减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率，提升镀层厚度均匀性和致密性。正向脉冲之后停顿0.1-0.3ms，再进行反向脉冲，反向脉冲之后停顿0.5-0.7ms，再进行正向脉冲。这种停顿时间的选择是为了进一步优化电镀过程，提高电镀层的质量。以上参数的选择，能够显著提升镀层的外观质量-致密光亮、镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能。

15、优选的，所述环保电镀液为环保电镀镍镀液，所述环保电镀镍镀液包括以下质量浓度的组分：镍盐70-120g/l、硼酸40-50g/l、复合光亮剂30-40mg/l、复合防针孔剂15-20mg/l、复合分散剂40-50mg/l、复合整平剂50-60mg/l，余量为去离子水，镀液温度50-55℃。

16、通过采用上述技术方案，镍盐(70-120g/l)：作为主要金属离子源，提供镍离子以形成镍镀层。其浓度直接影响到镀层的沉积速率和质量。硼酸(40-50g/l)：作为缓冲剂，维持电镀液的ph值稳定，防止电镀过程中ph值的剧烈波动，从而保证电镀质量的稳定性。复合光亮剂(30-40mg/l)：改善镀层的光亮度和平整性，使镀层外观更加美观。光亮剂通常含有有机添加剂，如醛类、炔类化合物等，它们可以在阴极表面吸附，影响金属离子的还原过程，减少晶体尺寸，提高镀层的光滑度和光泽。复合防针孔剂(15-20mg/l)：用于减少镀层中针孔的形成，提高镀层的致密性和耐腐蚀性。防针孔剂通常是一些表面活性剂，能够降低电镀液的表面张力，减少氢气泡在阴极表面的停留时间，从而减少针孔的产生。复合分散剂(40-50mg/l)：促进金属离子在电镀液中的均匀分布，避免金属离子聚集，确保镀层的均匀性。分散剂可以是某些高分子聚合物，它们通过空间位阻效应或电荷排斥作用来分散金属粒子。复合整平剂(50-60mg/l)：改善镀层的平滑度和微观结构，消除镀层中的微观凹凸不平。整平剂通常包含具有强吸附能力的化合物，如杂环化合物或含氮、硫的有机化合物，它们能在阴极表面形成一层薄膜，抑制金属的不均匀沉积。去离子水：作为溶剂，确保电镀液中的杂质含量最低，避免引入不必要的杂质影响电镀质量。镀液温度(50-55℃)：适宜的温度可以加速离子的迁移速度，提高电镀效率，同时保持一定的温度范围有助于稳定电镀过程并保证镀层质量。这些组分在电镀液中的协同作用使得电镀过程能够在一个稳定和优化的环境中进行，从而获得高质量的镀层。通过精确控制脉冲电镀参数和电镀液组成，本技术的方法能够显著提升镀层的外观质量、耐腐蚀性能和耐磨性能，同时实现环保和降低环境污染的目的。

17、优选的，所述镍盐由氯化镍和氨基磺酸镍组成，且两者在使用时的质量浓度比例为1:3。

18、优选的，所述复合光亮剂由l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠以质量份数比3:2组成。

19、通过采用上述技术方案，复合光亮剂由l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠以质量份数比3:2组成，在环保电镀镍镀液中具有以下作用：提高镀层光亮度：l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠作为光亮剂，能够增加镀层的光亮度。它们通过改变金属离子的沉积方式，使得镀层表面更加光滑平整，从而提高了镀层的外观质量。改善镀层性能：复合光亮剂中的l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠能够协同作用，共同改善镀层的性能。l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐能够提高镀层的耐腐蚀性能，而炔丙基磺酸钠则能够提高镀层的耐磨性能。两者的结合使得镀层具有更好的综合性能。稳定镀液性能：复合光亮剂中的l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠能够稳定镀液的性能。它们能够与镀液中的其他成分相互作用，形成稳定的络合物，从而保持镀液的稳定性，减少镀液的分解和沉淀。综上所述，复合光亮剂由l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠以质量份数比3:2组成，在环保电镀镍镀液中具有提高镀层光亮度、改善镀层性能和稳定镀液性能的作用。同时，l-丙氨酸苄酯对甲苯磺酸盐和炔丙基磺酸钠之间的协同作用能够进一步增强镀层的性能，使其具有更好的耐腐蚀性和耐磨性。

20、优选的，所述复合整平剂由4-(n-乙基-n-羟乙基)-2-甲基苯二胺硫酸盐、2-(4-溴-1h-吡唑-1-基)嘧啶和4-吡咯烷-1-基哌啶二盐酸盐以质量份数比3:2:3组成。

21、通过采用上述技术方案，所述复合整平剂在环保电镀镍镀液中的作用主要是用于改善镀层的平整度，减少针孔和麻点等缺陷，提高镀层的外观质量。4-(n-乙基-n-羟乙基)-2-甲基苯二胺硫酸盐具有良好的整平性能，能够有效地改善镀层的平整度，减少针孔和麻点等缺陷。2-(4-溴-1h-吡唑-1-基)嘧啶则具有较好的光亮效果，能够使镀层更加光亮，提高镀层的外观质量。4-吡咯烷-1-基哌啶二盐酸盐则能够增加镀液的稳定性，防止镀液的分解，延长镀液的使用寿命。这三种成分相互配合，既能够改善镀层的平整度，又能够提高镀层的光亮度，同时还能够增加镀液的稳定性，是一种非常优秀的复合整平剂。

22、优选的，所述复合防针孔剂由l-硫代脯氨酸和对氨基-n,n-二乙基苯胺硫酸盐以质量份数比2:3组成。

23、通过采用上述技术方案，在电镀过程中，由于电流密度分布不均匀或金属离子浓度不足等原因，容易在镀层表面形成针孔状缺陷。l-硫代脯氨酸和对氨基-n,n-二乙基苯胺硫酸盐作为复合防针孔剂，能够有效地防止针孔的形成。l-硫代脯氨酸具有较强的吸附能力，能够在阴极表面形成一层保护膜，减少金属离子的沉积速率，从而降低针孔的产生。而对氨基-n,n-二乙基苯胺硫酸盐则能够提高电镀液的稳定性，使金属离子在阴极表面的分布更加均匀，进一步减少针孔的形成。l-硫代脯氨酸和对氨基-n,n-二乙基苯胺硫酸盐在环保电镀镍镀液中的协同作用主要体现在以下几个方面：a)提高镀层质量：两者共同作用，既能防止针孔的形成，又能提高镀层的致密性和光亮性，从而提高镀层的整体质量。b)增强耐腐蚀性能：通过减少针孔的形成，可以降低镀层表面的缺陷，从而提高镀层的耐腐蚀性能。c)提高电镀效率：两者共同作用，可以提高电镀液的稳定性和金属离子在阴极表面的分布均匀性，从而提高电镀效率。d)降低环境污染：采用环保型电镀镍溶液和环保型添加剂，能够降低电镀过程中产生的有害物质排放，减轻对环境的污染。

24、优选的，所述复合分散剂由3-[[(苄硫基)硫代羰基]硫基]丙酸和异构十三醇聚氧乙烯醚以质量份数比5:1组成。

25、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

26、1.提高电镀层质量：通过精确控制正反脉冲电流密度、正反脉冲脉宽、正反脉冲停顿时间等参数，优化电镀过程，减少浓差极化现象，提高电镀层的沉积效率，提升镀层厚度均匀性和致密性，进而显著提升镀层的外观质量(致密光亮)、耐腐蚀性能和耐磨性能。

27、2.降低环境污染：采用环保型电镀镍溶液和环保型添加剂，能够降低电镀过程中产生的有害物质排放，减轻对环境的污染。同时，电镀废水处理比较经济、简单易行。

28、3.适用于多种金属表面电镀处理：该方法适用于各种金属表面的电镀处理，特别是在对环保要求高、镀层质量要求严格的领域，如航空航天、电子设备、汽车制造等。

29、4.经济方便的电镀废水处理：由于采用了环保型添加剂配方脉冲电镀，使得电镀废水处理变得比较经济、简单易行。