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业务培训产品篇（三）镀镍工艺及相关物料镍是银白色微黄的金属，具有铁磁性，易溶于稀硝酸，难溶于盐酸与硫酸，在硝酸中呈钝化状态。在空气中，镍能迅速钝化，能抵抗大学、碱和一些酸的腐蚀，不与强碱发生作用。镍镀层孔隙率高，只有当厚度超过25微米时才基本无孔，因此薄的镍层不能单独用来作为防护性镀层，而是通过组合镀层来达到即能防护又能装饰的双重目的。第一节 暗镍（普通镀镍）是最基本的镀镍工艺，在此基础上先后开发出半光镍、光亮镍、多层镍、黑镍和珍珠镍等，镍在电镀过程中具有较大的阴极极化和阳极极化，在不加络合剂的镀液中，就能镀得结晶细小而致密的镀镍层。一、根据镀镍的性能和用途，可以分为：预镀液：经预镀后可保证镀层与铜铁基体和随后镀铜层的良好结合力；普通液：该镀液导电性良好，可在较低温度下电镀、节省能源，使用比较方便；瓦特液：具有较快的沉积速度，成分简单，操控比较方便。滚镀液：满足小零件的电镀，镀液必须具备良好的导电性和覆盖能力。镀液种类预镀液普通镍瓦特镍型滚镀镍各成分的作用硫酸镍100-150180-260250-350200-250主盐氯化镍30-60阳极活化剂氯化钠8-1010-1210-15阳极活化剂硼酸30-3530-3530-4040-45缓冲剂硫酸钠60-12020-30导电盐硫酸镁30-4050导电盐湿润剂0.05-0.10.05-0.1防针孔剂温度18-3520-3545-6045-50PH5-5.55-5.53-54.8-5.2控制析氢与沉淀阴极电流密度0.5-1.50.8-1.51-2.51.0-1.5阴极移动用或不用用或不用需要滚镀二、镀镍用阳极阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件，镍的含量99%，不纯的阳极容易导致镀液污染，使镀层的物理性能变坏。阳极应当缓慢的平衡的溶解没有颗粒沉陷导致微少镍粒的产生，否则不仅浪费阳极，而且对阴极镀层有不利的影响。在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种：含碳镍阳极：它是在熔融的电解镍中，加入0.25-0.35的碳和0.25-0.35的硅铸造而成，溶解性能较好；含氧镍阳极：它是在熔融的电解镍中，加入0.25-1%的氧化镍浇铸而成，溶解性能良好；含硫镍阳极：镍阳极中含有0.01-0.15的硫，这种阳极的溶解性好，活性强，可以在大电流密度条件下操作。在阳极中含有硫，在阳极溶解的同时，可以把镀液中的铜杂质等沉淀除去。第二节 光亮镍镀光亮镍有很多优点，不仅可以省去繁重的抛光工序，改善操作条件，节省电镀与抛光材料，还有提高镀层的硬度，便于实现自动化生产。但光亮镍层中含硫，内应力和脆性较大，耐蚀性不如镀暗镍层，使用多层镀镍工艺，使镀层的力学性能和耐蚀性得到显著的改善。以装饰为目的的光亮镍层，要求以镀层有镜面光泽的外观。目前光亮镍工艺既能得到镜面光泽的外观，又具有优良整平性的镀镍工艺。一、镀镍光亮剂现代镀镍工艺，绝大多数是在瓦特型镀液中加入有机光亮剂，有机光亮剂兼具整平作用，根据光亮剂的作用，一般分为初级光亮剂、次级光亮剂和辅助光亮剂：1、初级光亮剂（第一类光亮剂、载体光亮剂）：如糖精、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酰胺、苯磺酸、萘三磺酸钠、双苯磺酰亚胺等等，作用是使镀层结晶细致，并给予镀层一定的光泽，但光亮度不多，不能获得全光亮镀层，只用此类光亮可获得结晶细致的半光亮镀层，应力呈压应力，与次级光亮剂使用，降低镀层硬度和张应力，可以使应力趋近于零，增加镀层的延展性，扩大镀层的光亮密度范围，获得光亮、整平、脆性低的镀层。初级光亮剂均含硫，控制一定的添加量，适当地将硫引入镀层，镀层因为含硫量的不同，使镍层电位差改变，出现不同的电位差，达成多层镍系统耐腐蚀的电化学保护作用。同时某些初级光亮剂还具有降低杂质敏感性的作用，特别是对消除铜杂质的影响有一定的作用，如苯来磺酸钠与两种对甲苯磺酸盐的混合物。2、次级光亮剂，也称第二类光亮剂，主要有丁炔二醇、丙炔醇及其衍生物，其作用是与初级光亮剂配合使用，可以获得全光亮整平性和延展性很好的镀层，单独使用表现光亮范围差，张应力高，有脆性，对杂质比较敏感，浓度高时本身也容易造成针孔。3、辅助光亮剂，如，VS，ALS等，与初级光亮剂有共性，也有其本身的特性，它们单独使用时光亮度不佳，对镀层的光亮性仅起辅助作用，因此称为辅助光亮剂，与其他光亮剂配合，能提高出光速度和整平速度，改善覆盖能力，有利于厚铜薄镍工艺，并能减少针孔，降低金属杂质产生的影响。4、湿润剂，降低镀液的表面张力，增加镀液与镀件表面的湿润作用，常为阴离子表面活性剂。二、工艺规范物料及工艺要求挂 镀滚 镀硫酸镍220-280g/L180-230g/L氯化镍45-55g/L40-50g/L硼酸40-50g/L35-45g/L主光剂0.25-0.5ml/L0.3-0.5ml/L柔软剂10-12ml/L8-12 ml/L湿润剂1.0-1.5ml/L0.5-1 ml/L温度50-6050-60阴极电流密度1-12A/dm212-15VPH3.8-4.54.5-5.0三、配槽及维护简述1、配槽：根据容积计算好所需的化学药品，分别用热水溶解，混合在一个容器中，加去离子水稀释到所需的体积，静置澄清，用虹吸法或过滤法把镀液引入镀槽，搅拌均匀，光亮剂在试镀前加入，加入时应不断搅拌，加后通电处理数小时。2、各种因素的影响：较镀暗镍主盐浓度较高，PH值较低，缓冲剂的含量要高点，这有利于采用较高的电流密度。因光亮剂为有机物，较易出现针孔，但不能以氧化剂作为防针孔剂，因为氧化剂会破坏有机物，一般采用打气，同时可以扩大电流密度范围，同时必须选用低泡的湿润剂。第三节 镀多层镍镀多层镍是在双同一基体上，选用不同的镀液成分及工艺条件，获得二层、三层和四层镍，主要是利用不同镍层电位差来达到电化学保护的目的，以改善防护装饰性镀层体系并在不增加镍层厚度或减低镍层厚度的基础上，增加镍层的耐蚀能力，目前在生产和应用多层镍/铬组合层体系有：一、各镍层工艺规范物 料半 光 镍光 亮 镍高 硫 镍镍 封硫酸镍250-300220-280280-300300-330氯化镍35-4545-5550-5550-60硼 酸40-50g/L40-5035-4540-50添加剂补给0.5-1.0主光0.25-0.5添加剂5-10开缸6-8补给0.3-0.6 柔软10-12湿润剂1-2补给4-5开缸8-12湿润1.0-1.5载体20-25固体3-8PH3.8-4.23.8-4.53.0-3.53.8-4.5温 度50 -6050-6040-5050-60DK2-6A/dm21-12A/dm22.5-3A/dm22-6A/d m21-3min1-3分钟搅 拌机械或打气机械或打气机械或打气强烈空气过 滤连续连续连续不宜消耗量补给250-300补给100-150主光100-120 添加剂250-300 载体350-400辅助50-100柔软150-200 固体80-120电 位较光亮镍 正相对于半光镍镀层为负较亮镍更负（S0.12-0.25）微孔镍进一步形成微孔铬二、双层镍：半光亮镍/光亮镍/铬先在基体上镀不含硫的半光镍层后，零件直接带电入光镍槽镀光亮镍，然后再镀铬，因为含硫的光亮镍电位较负，可在半光镍与光亮镍之间形成腐蚀原电池，光亮镍层成为阳极，而保护了基材，显著提高镀层的耐腐蚀性。亮镍与半光镍的电位差一般控制在120MV以上，在生产时要特别注意防止含硫的光亮镍添加剂带入半光镍镀液中，以免影响镀层之间的电位。同时要注意，在实际生产中，半光镍的厚度是总镍层厚度的60-80%。同时特别注意槽液的净化与操作环境的净化。半光镍光亮剂物料：为了保证半光镍镀层与光亮镍镀层的电位差，应在镀液中加入适量不含硫的光亮剂，半光亮镍光亮剂系列以HD、HD-M、HD-N和TCA为代表。HD-M为电镀半光亮镍之填平剂，可以提高半光亮镍的整平效果，脆性小。HD-N为半光亮镍之柔软剂，能够提高半光亮镍的延展效果，使镀层的应力减小。TCA为电镀半光亮镍之电位差调节剂，能够去除镀液中的活性硫，提高电位差。三、三层镍：镀层较薄具有较好的耐蚀性。1、半光亮镍/高硫镍/光亮镍/铬在双层镍中冲击镀一层厚度约为1微米的高硫镍，因为高硫镍电位最负首先补腐蚀，从而提高三层镍的防腐能力。2、半光亮镍/光亮镍/镍封/铬（微孔铬）/半光亮镍/光亮镍/高应力镍/铬（微裂纹铬）其能增强防腐能力的原因是镀层表面有无数肉眼看不见的微孔，这些均匀分布的微孔可将局部的严重腐蚀转变为缓慢的均匀腐蚀，腐蚀速度也明显减慢。四、四层镍：半光亮镍/高硫镍/光亮镍/镍封/铬汽车行业的发展，对汽车轮圈的外观，耐腐蚀要求更高，原三层镍已不能满足要求，必须镀四层镍。第四节 珍珠镍（缎面镍）珍珠镍它具有绸缎状的外观，结晶细致、孔隙少、内应力低、耐蚀力好，色调柔和，不会因手触摸而留下痕迹，在装饰性电镀上得到喜爱，广泛用于镀铬、银、金的底层，亦可以作为避免光线反射的防眩镀层。目前获得缎面镍的方法主要有两种：1、不溶性固体颗粒法：原理与镍封相同。2、可溶性有机微粒法：是在镀镀基础工艺的基础上，加入特定的有机化合物，在一定的温度下，能形成均匀的微粒乳浊液分散在镀液中（多利用表面活性剂的浊点），在电镀过程中，这些微粒会在阴极表面吸附，随着阴极极化作用吸附、脱附过程的不断发生，在一定时间内，使镀层形成微观粗糙度，达到缎面效果。此方法优点是镀层不易沾污指痕，耐蚀性高，比较有发展前途。3、工艺规范硫酸镍400-500g/L氯化镍40-55g/L硼酸40-45g/L走位剂JC-398A6-10mL/L辅助剂JC-398B5-8mL/L起砂剂JC-398C0.3-0.6mL/L温度50-60PH值4.5-4.8阴极电流密度3-8A/d m2第五节 氨基磺酸镍电镀其主要优点是所得到的镀层应力低，沉积速度快，分散能力优于硫酸盐的镀镍溶液，但价格较贵，用于电铸和印制电路板镀金前镀镍。氨镍镀层同样有应力，且与PH值、温度、电流密度、应力消除剂的含量都有关系，应力消除剂可以是糖精或钴盐，由于有机物的分解产物难以控制，现在多数用钴盐来削除应力。氨基磺酸镍400-500mL/L氯化镍0-10g/L硼酸25-35g/LJC-396A补充剂0.1-0.3ml/LJC-396B辅助剂8-12ml/L温度45-55CPH值4.0-4.5电流密度2-10A/d m2第六节 黑镍与枪色电镀一、黑镍盐黑镍层是镍锌或镍钼等合金镀层，如镍锌合金是镍、锌、硫化镍、硫化锌和有机物的混合物，黑镍镀层是具有很好有消光性能，常用于光学仪器和摄影设备的零部件的镀覆和装饰仿古镀层（如灯饰、仿古饰品等）。黑镍层对太阳能的幅射有很高的吸收率，可用于太阳能集热板，并且黑镍层的应用领域不断扩大。黑镍层的耐磨性及磨蚀能力差，而且镍直接在钢铁件上镀黑镍，镀层与基体的结合力差，因此一般都是先镀暗镍或亮镍再镀黑镍或是用镀锌层或镀层铜做中间层，黑镍层很薄，因此若底层光亮，能获得带光泽的黑色镀层，若底层为无光泽表面，则黑镍为无光泽的暗黑色。为了增加其耐磨性与耐蚀性，一般在镀黑镍之后可进行浸油或浸水性涂料。灰色黑色黑镍盐80-100g/L130-150g/L温度（C）45-5550-65PH值4-5.54-5.5电流密度0.2-0.5A/dm20.2-0.5A/dm2阳极镍板镍板二、枪色电镀（黑珍珠）枪色镍镀层主要用于灯饰、服饰、箱包、首饰、眼镜镜框、工艺美术品及仿古的饰品等方面，由于色泽典雅大方，所以很受青睐。枪色镍一般是在光亮镍、铜、青铜等镀层上镀覆，厚度一般不大于2微米，镀层表面需要用透明涂料保护，市场上一般是配制好的成品出售，种类很多，要根据产品的外观和质量要求，添加剂的性能和使用要求，正确选用。锡镍枪色工艺：硬度高，耐磨性好，具有良好的抗大气氧化功能，镀液成分稳定，电流密度、温度、时间范围宽，易于掌握，成本低。锡钴枪色工艺：硬度高，耐磨性好，工艺稳定，但要求底层必须是全光亮镀层，方能获得满意的装饰效果。锡镍枪色电镀锡钴枪色电镀焦磷酸钾200-250g/LJC-830导电盐200-320g/LJC-832A80-120g/LJC-830锡盐5-10g/LJC-832B30-40ml/LJC-830钴水45-85mL/LJC-832C1-2g/L补给剂JC-830A60-100mL/L温度40-45补给剂JC-830B15-30mL/LPH9.0-10.0温度35-45电流密度0.1-2A/dm2PH值8.0-9.5阳极石墨板电流密度0.3-1.2A/d m2消耗量：每KAH消耗A盐4kg，B剂2L。阳极石墨板附件： ASTM B456-95对镍-铬体系镀层的规定(与GB/T 9797-1997对镍-铬体系厚度要求的规定基本吻合)等级记 号镀层类型镀层厚度/微米耐蚀实验镍铬镍铬SC4Fe/Ni 40d Cr rFe/Ni 30d Cr mcFe/Ni 30d Cr mp双或三层双或三层双或三层普 通微裂纹微 孔4030300.250.250.25CASS 22h醋酸盐雾实验144hSC3Fe/Ni 30d Cr rFe/Ni 25d Cr mcFe/Ni