[发明专利]低硫酸根氨基磺酸盐浓缩液制备方法及设备

说明书

技术领域

本发明属化工领域，确切地说是氨基磺酸盐浓缩液制备方法以及专用设备。

背景技术

随着全球电子行业的迅猛发展，电子产品的品质要求更是精益求精，越来越多的厂家对电镀金属层的品质要求也越来越高。镀层内应力低，延展性良好，均匀性佳的镀液正被众多的厂家大力倡导和推广。氨基磺酸金属电镀液应较广，特别是氨基磺酸镍(分子式：Ni(NH₂S0₃)₂英文名：Nickel sulfamate，CAS：13770-89-3，EINECS：237-396-1，物化性质：透明深绿色溶液)浓缩液是近年来国际上发展较快的一种电镀镍主盐.能获得比传统的硫酸镍镀液机械性能更优良的金属镀层，因其内应力低、沉积速度快，而在汽车、摩托车、冶金、电子、镍网、铝合金等行业得到了广泛应用。该工艺最关键之处是氨基磺酸镍浓缩液(NICKELSULFAMATE SOLUTION)的高浓度、高纯度，在严格控制条件下生产的氨基磺酸镍浓缩液无需任何添加剂就能产生低应力之镀层，如配合添加剂的使用，则能得到外观更佳，内应力更低的镀层。氨基磺酸镍在电镀中主要优点为：(1)镀液电流效率高，可节约电镀时间，提高生产效率；(1)镀层结晶细致，均匀平滑，色泽光亮；(3)镀层内应力低，延展性好，焊锡性佳；镀层含硫量低，少于0.003％；(4)适合喷沙或磨沙工件电镀，工件处理能保持其原有砂纹特性及外观；(5)适用于低应力镍镀层之要求的应用，如电铸等；(6)特别适用于功能性电镀，常用作金、钯、铑、银等贵金属电镀和非金属电镀打底镀层(7)极适宜于电子电镀之连续电镀、TAB电镀、快速电镀及要求较高的小孔径高精密线路板电镀。

氨基磺酸镍的制备方法主要有：目前主要采用原苏联专利452543介绍的碳酸镍溶液与氨基磺酸镍溶液反应方法。也有一些专利介绍采用单质镍形式(镍粉、镍片等金属镍)与氨基磺酸镍溶液(其中添加过氧化氢、或硫酸)反应，来制备氨基磺酸镍。具有代表性的有：中国专利：ZL200410025138.3《一种氨基磺酸镍的制备方法》、德国专利US2003000398597；加拿大专利US3620669；中国专利(申请号85105950)《金属氨基磺酸盐的生产》；中国专利申请号：200710066227.6《硫化镍精矿制备氨基磺酸镍工艺》；中国专利申请号200710146350.9《一种用含镍物料萃取转型生産镍盐的方法》；中国专利申请号：200710303808.7《一种生产胺基磺酸镍的方法》；文献陈兆斌《氨基磺酸镍制备的研究》精细化工2001 18(9)528-533；袁伟《特定级氨基磺酸镍的制备》北京化工大学学报197724(1)：73-76；文献岳荣高纯度氨基磺酸镍的制备及分析：[学位论文]，北京化工学院应用化学院，1992。总而言之，一类是将镍制备成碳酸镍(或氢氧化镍)溶液与氨基磺酸溶液加热反应(碳酸镍法)，然后用真空浓缩成镍含量为180g/L左右的浓缩液或制备成结晶体。另一类是将单质镍与氨基磺酸溶液直接生产成氨基磺酸镍(金属法)。

金属法：缺点是反应速度慢，氨基磺酸易分解，造成硫酸根含量高，蒸发浓缩和结晶时间长、耗能大。实用性差，没有运用到生产中。

碳酸镍(或氢氧化镍)法：应用最广。但现在的普遍采用的碳酸镍法，其缺点在于：(1)碳酸镍溶液与氨基磺酸溶液反应制备的氨基磺酸镍溶液镍的含量低，仅100-140g/L，要制备180g/L左右的浓缩液或结晶氨基磺酸镍，需要蒸发，消耗大量时间和能源，工艺流程冗长繁杂。(2)反应和蒸发过程易分解，造成硫酸根含量高。

碳酸镍法反应原理：NiCO₃+2NH₂SO₃H＝Ni(NH₂SO₃)₂+CO₂+H₂O

8NH₂SO₃H+NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O+5H₂O＝4Ni(NH₂SO₃)₂+4H₂O+CO₂

氨基磺酸水解：NH₂SO₃H+H₂O＝HSO₄^-+NH₄⁺