电镀技术

电镀技术

镍电镀工艺

 

一、概述

镍镀层用途十分广泛,它对于金属基体是阴极性防护层。因此其防护能力与镀层孔隙率有关,为提高镍的防护性能,一般采用电镀多层镍工艺。镍作为装饰金、钯-镍、银及铬镀层的底层广泛用于五金装饰行业。镍具有很高的化学稳定性,在常溫下能很好地抵抗水、大气和碱的侵蚀。镍的电位比钢铁高,特別是镍具有强烈的钝化能力,钝化后的电位更高,所以对钢铁基体来说,镍层为阴极性镀层。镀层的空隙率较高,所以镍镀层不能单独作为钢铁的防护性镀层,而常常作为防护装饰性镀层体系的中间层或底层。镍层在大气中容易失去金属光泽,常在镍层上罩一层薄铬层,称为“套铬”。作为装饰性镀层的光亮镀镍,人们追求的是高整平、全光亮和快速出光,这方面在近十几年中发展较快,装饰性镍层的另一发展趋势是色调柔和、不反光的缎面镍。镀镍层的功能性,例如电铸生产有特殊要求的工件,修复局部磨损的大型工件,以镍为基复合各种硬质微粒以期达到耐磨目的等等,日益受到人们的重视。

 

二、半光镍、光镍、镍封、珍珠镍缸各组成原料的功能

1.   硫酸镍:为镍离子的主要来源,沉积在镀件上的金属镍就是由镍离子还原的。

2.   氯化镍:提供氯离子来帮助阳极溶解,减少阳极极化现象,增加镀液的导电性,并使阴极有较高的电流密度,同时也供应镍离子。

3.   硼酸:有缓冲作用,可稳定阴极膜的pH值。硼酸过低,镀层会有针孔,容易变脆。硼酸过高,容易结晶。

 

三、电镀半光镍

半光镍镀层具有良好的整平能力,镀层内应力低,延性好。半光镍镀液是以哑镍成分为基础,加入少量具有填平性好的、不增加镀层应力的、不含硫的添加剂而组成的。其镀层组织为柱状结构,含硫量极少,耐腐蚀性比光亮镍镀层好。半光镍电镀一般用于双层镍或三层镍的底镀层,以提高电化学保护作用。半光镍镀层含硫量小于0.005%,延伸率一般大于8%,半光镍镀层与光镍镀层两层镍间电位差为120-170mv 

 

四、电镀光亮镍

镀光亮镍一般需要加入两种光亮剂,可直接镀出镜面光泽的镀层,有很好的装饰性。但由于镀层中含有硫,使镍层纯度降低,故耐腐蚀性较差,一般不能单独使用光亮镍作为装饰或防护性镀层,而多采用以镀铜或半光镍做底层,然后镀光亮镍后再镀铬,则能提高防护性能。

镀半光镍后的工件进入光亮镀镍槽时,要带电下槽,即在工件未进入光亮镍溶液前,开启电流,再进入镀镍溶液中进行电镀。

光亮剂应做到少加勤加,光亮剂的消耗与通电量,镀液温度,搅拌情况以及工件形状等因素有关。镀液中光亮剂过多或其分解产物过多,如果工件大电流密度区铬层剥离而低电流密度区套铬困难,则表明镀镍溶中光亮剂过量。

电镀光亮镍常见故障

原因分析

故障处理

 

硫酸镍

硼酸

电流

温度

PH

氯化镍低

前处理不良

金属杂质影响

有机杂质过多

低电流区镀层呈黑色雾状

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流密度区镀层烧焦,发黄,有麻点

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层呈雾状析氢,电流效率低分散能力差

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层全部雾状,不光亮

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

低电流区镀层薄或无镀层

 

 

 

 

 

 

 

 

 

低电流密度区镀层阴暗

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流区镀层烧焦,剥离后底层为黑色

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀件凹面无镀层,且沉积速度缓慢

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层发雾、发花

 

 

 

 

 

 

 

镀层光亮度差

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层结合力不好

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流密度区镀层呈薄雾状

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流密度区镀层粗糙,有毛刺

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流密度区镀层烧焦、不光亮

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高电流密度区镀层剥离、脆裂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层表面有针孔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层为淡褐色,低电流区有黑色条纹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀件有明显挂具印

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层脆性大,不光亮

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀呈粉末状脱落

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

镀层呈片状脱落

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

排除方法

稀释镀液并补充其他成分

补充硫酸镍

稀释镀液并补充其他成分

补充硼酸

适当降低电流

适当提高电流

提高温度

降低温度

5%硫酸调整

4%氢氧化钠调整

补充氯化镍

加强镀前处理工艺

电解处理或加入沉淀剂、掩蔽剂

高锰酸钾处理加活性炭吸附

 

 

五、半光镍与光镍缸镀液的维护与注意事项

镀镍液受到侵害的因素是多方面的,其污染主要有尘埃与阳极泥渣、无机杂质和有机杂质,平时可以通过小电流和少量活性炭处理除掉杂质。

碳粉处理:每天生产完毕后,需加入0.4g/L活性碳处理镀液。

整槽大处理:生产400-600AH/L后用2ml/L双氧水和5-6g/L碳粉处理。

大处理的程序

(1)吸出槽底沉积物(随后在处理之前用棉布过滤回槽)

(2)用稀硫酸将镀液的pH值调至3.03.3之间;

(3)按计算加入双氧水24 mLL,搅拌1 h,使溶液中二价铁离子氧化为三价铁离子。另一方面,有机杂质同时得到氧化,以便用活性炭处理时被吸附除去。

(4)调溶液温度至6575℃ ,保温2 h,使残余的双氧水充分分解

(5)在剧烈搅拌下加入新配制的氢氧化镍或碳酸镍,将溶液pH值提高至5.5,促使三价铁离子形成氢氧化铁沉淀。

所用的氢氧化镍或碳酸镍都必须是新配制的,市售的溶解性差。氢氧化镍配制时按硫酸镍:氢氧化钠=3.5:1的比例配制即可。配制时分别溶解在温水中,然后在搅拌下混合,待沉清后弃去上层清液,用清水洗涤沉淀,洗涤2次后即可使用。

(6)按计算量加入除铜水23 mLL,加入后剧烈搅拌1 h

(7)按计算量称取35 gL的化学纯活性炭,用水调成糊状后加入,然后继续搅拌12h,待静置后过滤。

(8)调整pH值至工艺规范后试镀,待质量正常后即可按1213的配制量补充光亮剂,小电流电解后即可恢复生产。

镍镀液

  

六、电镀镍封

镍封也称为镍封闭,它是复合镀镍工艺,它是在光亮镍镀液中加入直径0.02um左右的不溶性固体微粒(如二氧化硅,三氧化二铝等),在促进剂的作用下,使与镍共沉积而形成。镍封镀层的厚度一般1-2um。半光镍/光镍/镍封/微孔铬,在镍封上镀铬时,形成微孔铬,微孔铬镀层厚度0.2-0.5um,铬层过厚,会将镍镀层表面的微粒遮盖达不到微孔铬的的目的。当镀层受到腐蚀时,各层为阴极,微孔处暴露的镍层为阳极,由于微孔数目很多,是腐蚀电流分散从而降低了腐蚀速度,并使腐蚀向横向发展,大大提高了镀层对基体的保护能力。因此镍封的保护能力与表面的微孔数有关,一般20000/cm2左右效果较好。镍封电位比光亮镍正20mv,当腐蚀发生时,由于它的镀层薄,迅速将腐蚀转移到光亮镍镀层,此时,较好地保护了镀层表面光泽。

镍封操作注意事项:

1)所选择的微粒必须有良好的分散性、悬浮性和抗凝聚性;

2)镀液搅拌必须均匀合理,促进剂选择要适当,以利于微粒与镍共沉积;

3)在镍封镀层上镀铬时,非导体颗粒上无铬沉积,从而得到微孔铬。铬镀层微孔密度在15000-25000/cm2时,镀层耐蚀性好。超过上限,镀层光亮度受到影响出现倒光现象;低于下限则抗蚀能力不够。

4)镍封工艺在实施过程中,因为镀液中有悬浮的微粒,故对镀液的净化、除杂带来困难。一般是将微粒和镀液分离再分别进行净化,或在微粒用到一定时间后弃之更新颗粒,只净化镀液。

镍封缸维护:

1)镀液的表面张力小于42达因/平方厘米时请用5-6g/L碳粉处理。

2)当颗粒数少于10000时,需用5-6g/L碳粉处理。

3)同时也要清理光镍槽

 

七、镍镀液中杂质危害

铜杂质:超过0.03mg/L时,低电流区和挂具处呈黑色雾状,深镀能力下降,在pH值为2~2.5条件下用0.1~0.3A/低电流密度电解消除

铁杂质:超过0.07 mg/L时,高电流区发雾状,甚至烧焦,镀层粗糙,有脆性,并出现针孔。用双氧水氧化后升高pH5.5~6.2,使三价铁沉淀后过滤除去

锌杂质:超过0.06 mg/L时,镀层产生灰白色斑点,低电流区呈黑色或呈条纹状灰黑色,用0.2~0.4A/pH值为5~5.5条件下,长时间电解处理

六价铬:超过0.008 mg/L时,高电流区烧焦与剥离,阴极电流效率明显下降,镀层结合力极差。用保险粉,将六价铬还原成三价铬,再调节pH值为6.2,并加入2~3g/L活性炭静置2~4h后过滤

硝酸根:超过0.005 mg/L时,镀层高电流区易烧焦,低电流区呈黑色,阴极电流效率下降,在pH值为1~2,温度为70℃条件下电解处理

铅杂质:超过0.01 mg/L时,低电流区无镀层或出现灰色及深灰色条纹状。用0.1~0.3 A/电解处理

有机杂质:超过一定量时,镀层出现雾状、针孔及发花。加入1~2ml/L双氧水后,在pH值为5~5.5时,再加入活性炭吸附1h后过滤

油类:超过一定量时,镀层发花,雾状,有针孔,结合力不好。提高电解液温度至60~65℃,然后加入二十烷基硫酸钠1g/L,充分搅拌30min,再加入5g/L活性炭,强力搅拌,1h时后过滤