电镀镍

电镀镍一.镍镀层的性能与用途性能镍在空气中或在潮湿的空气中比铁的化学性质稳定得多，而且在空气中很容易生成一层透明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。对钢铁基体来说，镍的标准电极电势比铁正，钝化后电势更正，是阴极性镀层。孔隙率较高，只有超过25μm时才是无孔的，所以一般不单独作钢铁的防护性镀层，而作防护—装饰行镀层体系的中间层或底层。屏蔽效果较好，抗电磁干扰能力强。用途广泛应用于电子、机械箱体的表面处理。二.镀镍的种类按镀液种类分硫酸盐、硫酸盐—氯化物、全氯化物、氨基磺酸盐、柠檬酸盐、氟硼酸盐……按镀层外观分无光泽镍（暗镍）、半光亮镍、全光亮镍、锻面镍、黑镍……按镀层功能分保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、电铸（低应力）镍、高应力镍、镍封……三.镀镍工艺1.普通镀镍（1）工艺规范（一般的预镀镍）硫酸镍NiSO4·6H2O120~150克/升pH值4.5~4.8氯化镍7~12克/升温度4.5~55℃硼酸30~45克/升电流密度0.8~1.5A/dm2十二烷基硫酸钠0.05~1克/升时间3~5分钟（2）镀液组成和操作条件的影响硫酸钠主盐.镍离子的主要来源。含量低镀液分散能力好，镀层细致，但阴极电流效率和阴极电流密度低，沉积速度慢含量高允许使用电流密度大，沉积速度快，但分散能力差。氯化钠或氯化镍提供氧离子显著改善阳极溶解性，提高溶液导电率，改善镀液分散能力。含量过高，引起阳极过腐蚀，产生大量镍泥，镀层粗糙，易产生毛刺。钠离子会使镀层硬而脆，内应力高，所以用氯化镍较好。硼酸缓冲剂、保持溶液pH值稳定含量过高缓冲作用弱，pH值不稳定。含量过低室温时易析出，镀层易产生毛刺等。润湿剂降低电极与镀液间的界面张力，使气泡容易离开电极表面，防止镀层产生针孔。pH值当其他条件一定时，pH值低，导电性增加，阴极极限电流密度上升。阳极效率提高，但阴极效率降低。pH值高，会形成氢氧化物夹杂于镀层中，是镀层外观和力学性能恶化。温度若其他条件相同，提高温度时通常可使用较大的电流密度而使镀层不烧焦，同时镀层硬度低，韧性较好。阴极电流密度从生产效率考虑，只要镀层不烧焦，一般采用较高的电流密度。（3）镀液的配制①在预备槽中放入所需镀液体积1/2的水，加入计数量的硫酸镍，氯化镍，边加温，边搅拌至全部溶解。②在另一容器中溶解计等量的硼酸，可适当提高溶液温度，至硼酸全部溶解后倒入已溶解好的镍盐中，充分搅拌。③维护溶液温度在50℃左右，用稀硫酸把溶液pH调至3.5，加入H2O（30%）3m/L,搅拌1h，提高溶液温度至65~70℃，维持2h，使残余H2O分解。④加入活性炭3g/L，搅拌1h，用稀氢氧化钠溶液把镀液pH调至5，搅拌1h，静置待活性炭沉淀。⑤把镀液从预备槽过滤到镀槽中，加入润湿剂，补充水到预定体积，搅拌均匀后即可试镀。注：a.有必要时可用有楞板小电流电解数小时再试镀。b.如用十二烷基硫酸钠作润湿剂，应先用蒸馏水将其溶解并煮沸数分钟直至溶液呈透明状后待用，切不可以粉状物直接加入镀液中。（4）镀层的质量检验①外观目测结晶细致，不应有烧焦、裂纹、起泡、脱皮、针孔、麻点、条纹、漏镀（露底）等。②厚度根据图纸要求，可用千分尺、深度卡尺等直接测量，也可按GB/T6462-2005规定用显微镜法测定，或按GB/T4955-2005规定用阳极溶解库伦法测定。GB/T6462金属和氧化物覆盖层，横断厚度显微镜测量方法GB/T4955金属覆盖层，覆盖层厚度测量，阳极溶解库伦法。③结合力按GB/T5270-2005规定试验后，镀层与基体、镀层与底层之间的结合力良好。GB/T5270金属基体上的金属覆盖层（电沉积层和化学沉积层）附着强要试验方法定性方法（不包括定量测定的方法）包括摩擦抛光试验，钢球摩擦抛光试验、喷丸试验，剥离试验，锉刀试验、磨、据试验，凿子试验、划线、画格试验、弯曲试验、缠绕试验、拉力试验、热震试验、深引试验、阴极试验等。各种覆盖层金属所适合的附着力强度试验（见表1）。重点介绍热震试验的温度（见表2）。一般保温半小时，取出后放入室温水中骤冷。④孔隙率钢铁工件上镀镍层孔隙率试验用贴纸法。铁氰化钾10g/L氯化铵20g/L氯化钠60g/L黏贴10分钟，观测滤纸上蓝色点多少，进行评级。一般不应低于8级。2.光亮镀镍（以安美特工艺为例）（1）工艺规范硫酸镍230~250克/升Y19润湿剂1ml/L氯化镍50~60克/升温度5·5~65℃硼酸40~50克/升pH4.0~4.8NP6310.4ml/LDK2~4.5A/dm2NP6305ml/L空气搅拌，循环过滤（2）镀液组成和操作条件的影响主要原料的作用同普通镍。介绍添加剂的作用和补充。NP631主光剂。控制镀层光亮度和填平度。如果其他添加剂在限定范围内，NP631过低，会使镀件在低、中电流密度区有明显的雾状；过高会造成镀层脆性及低电位覆盖能力差。消耗量100~200ml/KAH。NP630辅助剂。减少镀层内应力，增加镀层的柔软性及覆盖能力，以维持最佳光泽效果。Y-19润湿剂。维持镀液表面的张力，防止镀层产生针孔。消耗量10~30ml/KAH。操作条件同普通镀镍。（3）光亮镀镍常见故障镀层起泡、脱皮前处理不良光亮剂过量有机分解产物过多异金属杂质多pH值不当且硼酸含量过低深凹处光亮度差异金属杂质影响有机分解产物过多电流密度太低温度太高pH值过低光亮剂过多或过少镀层易烧焦电流密度太高硫酸镍或硼酸含量低温度太低pH值太高整平性能差添加剂偏少镍含量低温度偏低电流密度偏发花、发雾pH太高添加剂添加量及添加方法不当前处理不到位（局部油污未洗净或局部氧化）。镀铬后发花、发雾光亮剂过量镀镍后搁放时间过长镀镍后清洗不良针孔润湿剂太少异金属杂质影响有机分解物多前处理不良毛坯或底镀层不良过滤机漏气空气搅拌位置欠佳镀层起壳，而下面还有镀层中间断电挂具接触不良镀层粗糙、毛刺阳极泥渣（阳极袋破损，循环过滤欠佳等）电流密度太大镀前处理差，零件表面已有膜镀液中金属杂质多镀层不亮光亮剂太少pH不当温度太高或太低前处理不良，表面有碱膜阴极电流效率低镀层呈灰色镀液中有硝酸六价铬离子影响3.双层镍（先看表）双镍层CASS试验情况（24小时）镀层组合镀层厚度（μ）CASS评级预铜—镍—铬预铜—双层镍—铬6.3—5—0.26.9—4.3—0.22.24.5（1）为什么双层镍的防护性能优于同样厚度的单层镍？这是由于这两类镍层的含硫量差异和某些添加剂的夹杂而造成它们的电位不同：含硫量较高的光亮镍层电位较负；含硫量较低的半亮镍镀层电位较正，所以在腐蚀过程中，一旦腐蚀穿透铬层，并继续进行时，穿透光亮镍层到达半亮镍层时，腐蚀中心向横向扩展，而不穿透半亮镍层，因此提高了防蚀力。（2）双层镍的含硫量与电位差半亮镍:无硫或低硫硫0.005%以下光亮镍：含硫0.03%两者间电位差120~160mV（3）特别提出：在双层镍中，一般要求半亮镍厚度:光亮镍厚度=6:4即半亮镍占60%。4.三层镍三层镍的防腐蚀原理与双层镍相仿，但有进一步发展。它的特点是在二层镍之间再镀上一层厚度为0.75~1.6μ，含硫量为0.1~0.2%的冲击镍。因三层镍层含硫量的差异引起了相对活性和电位的不同，三层镍在微电池的腐蚀是依着：高硫镍(冲击镍)—光亮镍—半亮镍顺序进行。三层镍CASS试验情况镀层组合镀层厚度（μ）CASS评级24h48h60h双层镍—铬三层镍—铬（30-10）-0.25（30-1-9）-0.259.31079.759.7注意：（1）双层镍与三层镍之间不需要清洗。（2）光亮镍或高硫镍的镀液千万不要带入半光亮镍。5.镍封在一般光亮镍中加入固体微粒（直径在0.01~0.05μm），电镀时非导体微粒与镍共沉积，在镍层中形成镍与固体微粒的细致而紧密的镀层，这样可以减少镍层孔隙。但更重要的是在其表面在镀一层铬（0.25~0.5μ）后，因微粒不导电、不沉积铬层，所以铬层上有大量微孔，形成微孔铬。由于铬层微孔多，使腐蚀电流较均匀地分散于更多的微孔上，从而减缓穿透基体腐蚀，显著提高了镀层的保护性能。微孔密度5000~10000孔/厘米2抗腐蚀性能开始增加10000~50000孔/厘米2抗腐蚀性能良好20000孔/厘米2镀层光泽下降（半亮镍、冲击高硫镍），镍封的具体工艺规范以及高应力镍、黑镍等，因时间关系，具体不讲、以后有机会详细介绍.四.镀液的维护与净化常见杂质影响及去除1.铜杂质当镀镍溶液中Cu2+达5mg/L时，低电流密度区镀层易发灰，发黑，粗糙，疏松，海绵状，起泡等。一般用0.2~0.4A/dm2的低电流点解除去。也可用除杂剂（去铜剂）如亚铁氰化钾等Cu2+形成沉淀，过滤除去。2.锌杂质少量锌（20mg/L之内）能使镀层呈白色；含量高，低电流使镀层呈灰黑色；如pH值较高时，锌的存在使镀层出现针孔。当Zn2+较低时，以0.2~0.4A/dm2电流点解。当Zn2+较高时：①用稀NaOH溶液调pH值至6；②加入5~10g/L的CaCO3；③加热至65~75℃，搅拌1h；④调pH稳定在6.2，静置4h；⑤过滤注意：此法镍盐损失较大。3.铅杂质小于5mg/L时，镀层灰色或黑色，结合力不良。小电流电解除去。4.铁杂质在较高pH值的镀液中，铁杂质应＜0.03g/L；pH较低时，＜0.05g/L，否则镀层易产生针孔、斑点、发脆、粗糙等。（1）以0.2~0.4A/dm2小电流点解除去。（2）化学法：用稀H2SO4将pH调至3；加入H2O2（30%）0.5~1ml/L；加热至65℃，使Fe2+变成Fe3+，除去多余H2O2;用BaCO3、NiCO3、Ba(OH)2调pH至6。5.铬杂质当Cr6+达3~5mg/L时，低电流区漏镀；≥5mg/L时，镀层产生条纹、剥落及漏镀。加入连二硫酸钠（保险粉）把Cr6+还原成Cr3+，然后提高pH值，使之形成氢氧化铬沉淀，过滤，将其除去。6.硝酸根主要由于硫酸镍的质量不纯而混入硝酸根，它会使阴极电流效率显著降低。微量硝酸根使镀液层呈灰色且脆，低电流区无镀层。当其浓度达到0.2g/L时，镀层呈黑色。电解法除去：用稀硫酸降低镀液的pH值到1~2；增加阴极沉积，加热使镀液温度升至60~70℃；先用大电流密度（1A/dm2）电解，再逐渐降低至0.2A/dm2，一直电解至正常为止。7.有机杂质有机杂质的种类很多，引起的故障也各不相同，有的使镀层亮而发脆，有的使镀层出现雾状、发暗，也有的使镀层产生针孔或橘皮状。去除方法：（1）双氧水—活性炭处理（适用于轻度污染的溶液）加入30%的双氧水1~3ml/L，充分搅拌；将镀液温度升至60~70℃，除去多余的H2O2；加入1~3g/L活性炭，充分搅拌；静置，过滤，试镀。（2）高锰酸钾—活性炭处理（适用于高污染的镀液）用强H2SO4调节镀液pH至2~3；加热至50℃左右，边搅拌边加入溶解好的化学纯高锰酸钾1~5g/L（有机物含量高时，可大于5g/L），以在5分钟内紫红色不退为好；加入活性炭3~5g/L，充分搅拌；静置24h，此时如镀液仍呈紫红色，可加入H2O2褪色；过滤用稀NaOH溶液调pH值带正常范围后试镀。注意：上述方法处理后，应分析、调整镀液成分，如有条件，用赫尔槽试验，调整添加剂。8.固体微粒杂质使镀层粗糙，产生毛刺等，去除方法：过滤。＊在生产实际中，大处理时，根据镀液总的杂质情况，有选择的综合上述处理方法予以应用。五.不合格镍镀层的退除注意：不同的基体，用不同的方法。1.钢铁件（1）间硝基苯磺酸钠100g/LNaOH100g/L乙二胺120ml/L十二烷基硫酸钠0.1g/L温度60~80℃退净为止（2）弄HNO310份浓HCl1份室温退净为止（3）铬酐250~300g/L硼酸40g/L阳极电流密度3~4A/dm2温度50~80℃阴极用铅板注意：不允许有SO4-，不能用铜挂具。（4）Cu/Ni/Cr镀层一次退除硝酸铵80~150g/L温度20~60℃阳极电流密度10~20A/dm2阴极为钢板或不锈钢板2.铜件（1）间硝基苯磺酸钠60~70g/L硫氰化钾0.