电子级氨基磺酸镍的制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种电子电镀槽液的合成新工艺，具体涉及一种电子级氨基磺酸镍的制备方法。
【背景技术】
氨基磺酸镍是高端电镀、电子电镀中的主盐，与传统的硫酸镍、氯化镍镀镍相比，具有镀层沉积速度快、脆性小、结晶细密等突出优点，随着高端镀镍、精细电镀的应用和推广，氨基磺酸镍作为电镀主盐有着广阔的市场前景。
高端镀镍对电镀氨基磺酸镍主盐的质量要求越来越高，国内外许多厂家也开始尝试利用镍粉或镍盐为原料制备高纯度的氨基磺酸镍，如：
[0004] 1)金川公司的专利中提到，采用有机萃取相萃取水相中的镍离子，得到高含量镍离子的有机相，再采用氨基磺酸水溶液进行反萃取，得到氨基磺酸水溶液。
2）该专利利用硫酸镍制备氢氧化镍或碱式碳酸镍沉淀，将沉淀物过滤、用大量去离子水洗涤（1吨沉淀约耗去离子水6吨）以除去沉淀物中的硫酸盐，将硫酸盐含量较低的沉淀物与氨基磺酸水溶液反应制备氨基磺酸镍。
[0006] 现有的制备方法均存在一些不足，分析主要存在以下问题：1)电解法能耗高、收率低，难以满足现代化工业生产的条件；2)有机萃取法要求充分搅拌，静态萃取效率低，不适宜大规模生产；3)采用金属镍直接与氨基磺酸水溶液反应，以矿物酸为引发剂，反应后的成品中残留酸根离子，导致产品质量难以满足-2009的要求；4)采用硫酸镍或氯化镍的方案，难以得到晶形良好的氢氧化镍或碱式碳酸镍沉淀，无法对沉淀中的硫酸盐进行过滤洗涤，导致成品中硫酸盐含量大大超标。
【发明概要】
发明内容本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提出一种生产周期短，产品质量高、且易于实现工业化的电子级氨基磺酸镍的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：在一定浓度的氨基磺酸水溶液中加入金属镍，在30~40℃搅拌活化，待反应体系中镍离子含量达到0.5%~3%后缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸，同时将催化剂M缓慢通入反应器，反应放热明显，控制通入速度，控制反应温度在30~40℃，当反应溶液pH达到4.4时认为反应完成，经过滤、浓缩、过柱测定镍含量，即得电镀用电子级镍氨基磺酸水溶液。
[0009] 根据上述方案，所述氨基磺酸水溶液的质量百分比浓度为10％～15％。
[0010] 按照上述方案，催化剂M为10％～15％的低浓度臭氧气体，其进料速度控制在20～30L/h。
本发明所涉及的反应方程式为：Ni+-Ni(O)2。
按上述方案，所述柱后过程中其填料为D301类弱碱性阴离子交换树脂，其用量为反应液质量的0.2％～0.5％，反应液通过柱后流速控制在400～600kg/h。生产中可采用双滤柱以增加过滤效率，柱后的产品质量达到-2009要求。
上述方案中，金属镍为任意粒径的镍粉，其中镍粉与氨基磺酸的质量比为1～1.25：2.75～2.85。
与传统制备方法相比，本发明的技术优势明显：
1）采用10%～15%氨基磺酸水溶液活化镍粉，避免了矿酸的引入，提高了产品质量；
2)采用固体加料器缓慢分批加入反应所需的氨基磺酸，抑制氨基磺酸的水解，降低成品中硫酸盐的浓度；
3）催化剂为低浓度臭氧，加快了反应速度，有效缩短了生产周期且无任何有机残留；
4）反应液经该型号弱碱性阴离子交换树脂D301处理后，产品阴离子残留量大大降低。
【具体实施方法】
下面通过实施例进一步说明本发明的本质特点和显著改进，但本发明决不局限于实施例。
[0021] 实施例1
4后吸气，将反应液过滤并浓缩至镍离子含量为180g/L，然后降温至25℃，开始过D301离子交换柱，过滤，即得高纯度的氨基磺酸镍水溶液产品。
按照-2009提供的检测方案，硫酸盐含量小于850mg/L，无有机残留，产率达96%。
实施例2
[0024] 在带有机械搅拌器 / 温度计 / 鼓风管的 四口反应瓶中， 依次加入 700g 去离子水、 70g 氨基磺酸， 搅拌溶解后加入 88g 镍粉， 30~40°C 活化 3h。 待测定体系中镍离子含量达到 2.91% 后， 通入臭氧气， 控制流量为 30L/h。 同时缓慢加入反应所需剩余的 124g 氨基磺酸， 反应放热明显， 加冷却水控制反应温度在 30~40°C。 氨基磺酸加完后， 监测体系 pH 值， pH 值升至 4.4 后反应完毕， 停止通气， 将反应液过滤。将滤液浓缩至镍含量约为180g/L(浓缩温度低于60℃)，浓缩液降至室温后通过阴离子交换树脂，即得到电子级氨基磺酸镍水溶液产品。
经检测，镍含量为181.2g/L，pH=4.5，比重为1.539g/ml，硫酸盐远小于850mg/L，氯离子检测不到，产品收率达98％。
实施例3
[0027] 在500L中试反应器中加入300kg去离子水，搅拌下加入30kg氨基磺酸，溶解后加入50kg镍粉升温至35°C搅拌活化3h。检测体系中镍含量达到2.21%后，从反应器底阀通入臭氧，控制流量为30L/h。同时通过固体物料加料器缓慢加入反应所需剩余的氨基磺酸107. 7kg，加料速度控制为50kg/L，放热夹套明显降温，控制温度。氨基磺酸加完后，控制温度在35度左右进行反应，同时监测反应溶液的pH值。待pH升至4.5后停止反应，将反应液过滤，所得镍粉备用。当滤液浓缩至镍离子含量约180g/L时停止浓缩，降温至20度左右。开启循环泵，让物料反复通过D301阴离子交换柱，控制流速为400kg/L，循环结束后检测体系内阴离子含量，达标后停止循环，得到镍含量约180g/L的氨基磺酸水溶液。经检测，产品各项指标均合格，符合国外厂家产品标准。
[0028]
选用267ml标准赫尔槽，赫尔槽阴极试片可用铁片或铜片，尺寸为，厚0.2mm。阳极为高纯镍金属片，尺寸为，厚1～2mm。试验时，将氨基磺酸镍配置为500g/L，取250ml倒入已清洗干净的赫尔槽中，经充分清洗后放入阳极和阴极，使其与槽壁充分密合，接上正负极电源，将溶液加热至60℃，再将可变电阻调至所需电流密度为2A，镀10min，取出试片，水洗，热风吹干，观察镀层并分析。镀层厚度较厚，基本无脆性，结晶饱满细致，符合电子电镀要求。
主权
1.一种电子级氨基磺酸镍的制备方法，将金属镍加入一定浓度的氨基磺酸盐水溶液中，在30-40℃下搅拌活化，反应体系中镍离子含量达到0.5%-3%后缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸盐，同时缓慢向反应器中通入催化剂M，反应为放热反应，通过控制通入速度控制反应温度在30-40℃，当反应溶液pH达到4.4时认为反应完成，经过滤、浓缩、过柱得到电镀用电子级氨基磺酸镍水溶液。2.根据权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：氨基磺酸盐水溶液的质量百分比浓度为10%-15%。 3.根据权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于催化剂M为10％～15％低浓度臭氧气体，其通入速度控制在20～30L/h。4.根据权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于塔工序中的填料为D301型弱碱性阴离子交换树脂，其用量为反应液质量的0.2％～0.5％，反应液通过塔的流速控制在400～600kg/h。5.根据权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于金属镍为任意粒径的镍粉，其中金属镍与氨基磺酸盐的质量比为1～1.25：2.75～2.85。
【专利摘要】本发明涉及一种电子级氨基磺酸镍的制备方法，在一定浓度的氨基磺酸盐水溶液中加入金属镍，搅拌活化，待反应体系中镍离子含量达到0.5%～3%后，缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸盐，同时向反应器中缓慢通入催化剂M。反应明显放热，控制通入速度，控制反应温度。当反应溶液pH达到4.4时认为反应完成，经过滤、浓缩、过柱得到产品。本发明的技术优势明显：1）利用氨基磺酸盐水溶液活化镍粉，避免带入矿物酸，提高产品质量；2）固体加料器分批缓慢加入反应所需的氨基磺酸盐，抑制了氨基磺酸盐的水解，降低了成品中硫酸盐的浓度； 3）催化剂为低浓度臭氧，加快了反应速度；4）反应液经过阴离子交换树脂处理后，产品中残留的阴离子大大减少。
【IPC分类】/096
【公众号】
【申请编号】CN2
【发明人】陈云峰、杨伟、聂刚、高成、宋文超、胡哲、周世军
【申请人】武汉理工大学、湖北吉和昌化工科技有限公司
[出版日期] 2015年9月23日
【申请日期】2015年6月24日