氨基磺酸镍合成工艺的研究

第27卷第3期2010年6月

文章编号:1005 0523(2010)03 0102 05

华 东 交 通 大 学 学 报

JournalofEastChinaJiaotongUniversityVol.27 No.3Jun.,2010

氨基磺酸镍合成工艺的研究

江 波1,周枚花2

(1.江西陶瓷工艺美术职业技术学院,江西景德镇333001;2.华东交通大学,江西南昌330013)

摘要:简要回顾了氨基磺酸镍传统的合成工艺;从提高质量和产量方面考虑,系统研究了一种合成氨基磺酸镍的新工艺,即先采用氨配合沉淀法制备出球形氢氧化镍,再加入氨基磺酸合成氨基磺酸镍;讨论了反应温度、反应体系的pH值、搅拌强度、镍氨比对氢氧化镍浓度的影响。结果表明:运用该工艺合成的氨基磺酸镍杂质含量低,质量稳定。关 键 词:氨基磺酸镍;合成;氨水;氢氧化镍中图分类号:TQ153.13 文献标识码:A

氨基磺酸镍溶液,分子式为[Ni(H2NSO3)2 4H2O],外观为绿色溶液。它是一种优良的镀镍主盐,优点为电沉积速度快,分散能力强,镀层应力小,电流效率高,可达90%以上。另外,还有溶解度大,无污染等优点。现已广泛应用于电子、汽车、航天、兵器、造币、冶金镍网、无线电、彩色铝合金等行业。传统的合成工艺有两种:一种工艺是将镍粉与氨基磺酸在引发剂的作用下直接反应制得,这种工艺虽然简单直接,但有两个缺点:一是必须要求高质量的镍粉原料才能保证得到高质量的氨基磺酸镍,因为一般的镍粉含有铁,钴,铜,锌等15种杂质元素,杂质太多影响氨基磺酸镍的电镀效果;二是由于引发剂的加入,使得产品中不可避免的有引发剂的残留,从而在一定程度上影响了电镀效果;另外一种工艺是先将硫酸镍与碳酸钠发生反应生成碳酸镍,再加入氨基磺酸生成氨基磺酸镍,这种工艺也有两个缺点:一是由于选择的原料必定会产生硫酸根离子和钠离子,这两种杂质离子都会很大程度上影响产品的电镀效果;二是后一步反应中会产生二氧化碳气体,必须时刻监测,否则因为大量气泡的生成,反应液有可能溢流出来,降低产率。

综合考虑传统的合成工艺的优缺点,本文提出了一种制取氨基磺酸镍的新工艺,其反应流程为:第一步用镍盐溶液与氨水反应生成氢氧化镍,第二步将氨基磺酸与氢氧化镍反应生成氨基磺酸镍。经过长期实验发现,使用该工艺制取氨基磺酸镍关键是第一步合成氢氧化镍,因为氢氧化镍颗粒越大效果越好,这样不仅易于沉降,且得到的产品纯度就越高。结果表明,使用该工艺所制得的氨基磺酸镍溶液,杂质含量低,特别是SO42-含量低,当其应用于电镀时,沉积速度快,镀层内应力低,在适当的电镀条件下,甚至可得零应力镀层[4]。其品质优于国内其它品牌,可与国外先进企业的产品处于同一水平。

[3]

[1][2]

1 实验工艺

1.1 反应原理

NiSO4+2NH3 H2O2H2NSO3H+Ni(OH)2

1.2 试验步骤

先在镍盐溶液中加入氨的物质量为镍离子3~6倍的氨水,控制溶液的pH值在9.5~12.0,搅拌下加热溶液使其温度维持在40 ~90 ,体系中有球形Ni(OH)2生成;当溶液pH值下降至8.5~10.5中某一确定值时,向体系中缓慢加入NaOH溶液至母液蓝色褪去,此过程中控制加碱速度,维持溶液pH值稳定;经搅拌、陈化、抽滤,则镍盐完全转化为球形氢氧化镍[5]。然后,将氢氧化镍充分洗涤去除钠离子和硫酸根

收稿日期:2009 12 23

作者简介:江 波(1982-),女,硕士,助教,研究方向为化学工程与工艺。

2+(NH4)2SO4

NH2SO3)2+2H2O

第3期江 波,等:氨基磺酸镍合成工艺的研究

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离子等杂质,再将氨基磺酸分多批加入合成氨基磺酸镍[6],反应温度控制在80 内,最后,经浓缩、过滤,得产品。

1.3 试验流程示意图

试验工艺流程示意图如图1

。

图1 试验流程示意图

2 最佳试验条件的控制

2.1 合成氢氧化镍工艺条件的控制

合成氢氧化镍是新工艺的关键步骤,对工艺条件的控制直接影响到氢氧化镍的量,工艺条件包括反应温度、反应体系的pH值、搅拌强度、镍氨比等[7]。

1)反应温度

在镍盐溶液中加入氨水生成氢氧化镍的过程中,为了提高产率,必须确保镍离子完全转化成氢氧化镍,但是如果反应温度较低时,镍离子和氨水可以络合生成镍氨络合物,例如[Ni(NH3)4]2+,并且形成的镍氨络合物会溶解在氨水里,这样,镍离子有所流失,势必会降低氢氧化镍的产量,也就会降低氨基磺酸镍的产量。因此,在制备氢氧化镍时,反应温度是个至关重要的因素。反应过程中温度太高时,氨水受热分解会挥发一部分,造成氨水有所损失;反应过程中温度太低时,反应速度很缓慢,最重要的是镍离子会形成镍氨络合物而损失一部分。必须抑制镍氨络合物的形成,确保镍离子尽可能与氨水中的氢氧根离子结合生成氢氧化镍。

在其它条件相同的情况下,不同反应温度所产生的氢氧化镍如表1所示。

表1 温度对产品氢氧化镍浓度的影响

样品号12345678

温度t/ 102030406090120200

Ni(OH)2浓度/mol L-1.7261.8342.0562.9993.0203.0452.3572.265

1

[7]

从表1可知,反应温度过低,反应速度缓慢,且生成了镍氨络合物而降低了氢氧化镍的量;反应温度过高,氨水受热分解损失一部分,产量也不高。反应温度应当控制在40 ~90 较为适宜。

2)反应体系的pH值

为防止反应液产生局部过碱,影响氢氧化镍的成核形状[8],需进行反应液pH值的均匀性试验。第一个均匀性试验是加氨水时反应体系的pH值控制 …… 此处隐藏：4437字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……