镀镍层针孔与麻点的原因分析及解决.pdf

文章编号 1001 227X 2001 01 0058 04 经验介绍 镀镍层针孔与麻点的原因分析及解决 肖鑫 湖南工程学院 应用化学系 湖南 湘潭 411101 摘要 分析了镍镀层出现针孔与麻点的原因并提出了解决方法 关键词 镀镍 针孔 麻点 中图分类号 TQ153 12 文献标识码 B Causes and solutions for pinholes and hard spots on nickel electrodeposits XIAO Xin Dept of Applied Chemistry Hunan Inst of Engineering Xiangtan 411101 China Abstract Causes and solutions for pinholes and hardspots innickel electroplating were discussed andpreven tive measures were presented Keywords nickel electroplating pinhole hard spot 1 前言 镍镀层广泛用作装饰性镀层 镀覆在低 碳钢 锌压铸件 某些铝合金和铜合金表面 上 保护基体不受腐蚀 并通过抛光暗镍和 直接镀光亮镍的方法获得光亮的镍镀层 达 到装饰目的 另外 在光亮镍层上镀金或仿 金镀层 或浸喷涂仿金涂料 或经化学或电 化学处理得到各种色调的转化膜 形成以镍 层为主的多彩装饰镀涂层 可提高镍层的装 饰功能 镍镀层也可用作修复性镀层 在镀 镍过程中经常出现针孔与麻点 要有效地防 止镍镀层针孔与麻点故障 必须对镀镍零部 件的制造和电镀工序实行全过程控制 2 针孔与麻点产生的原因 针孔即镀层上的微小凹孔 凹陷 凹痕 等 其在外形上是对称的 且有深有浅 根 据其特征可分为三种类型 基体缺陷型 一般为非圆形凹孔 也有的为圆形 气体 析出型 呈现出气泡向上浮的痕迹 是由于 气体析出产生的 在针孔底部 一般存在氢 58 Feb 2001 Electroplating 气体滞 留型 呈梨形 大的针孔呈泪珠形 当镀液的 表面张力较大 润湿剂较少时 氢气泡或油 泡滞留在基体某部位 在镀镍过程中 气泡 或油泡试图上升脱离基体 但直到电镀结束 仍末脱离 造成该部位无镀层而形成针孔 针孔与麻点一般不作区别 但严格来讲 是有区别的 主要区别是 针孔处底部无镀 层 而麻点处基底或多或少有镍层 一般早 期形成针孔 后期形成麻点 2 1 基体材料与表面状态的影响 基体材料表面缺陷能直接导致针孔 与麻点 如基材表面分布有较深的微孔 麻 点 砂眼 点锈 表面夹杂物等 在电镀过程 中这些缺陷部位强烈析氢而沉积不上镀层 形成所谓全针孔 由于零部件焊接不当 焊接部位存在 一些肉眼看不见的微孔或细小焊缝以及未 清除干净的焊渣点 使镍镀层只能沉积于这 些缺陷的周围而形成针孔 热处理不当 表面合金元素产生偏析 现象 形成碳化物的结晶点 也易形成针孔 另外 热处理时未将表面较厚的防锈油脂除 去 烧结成油垢后除油除锈很难清除干净 气泡附着其上形成气体滞留型针孔 不合格镀镍件化学退除过程中产生 过腐蚀 特别是缺陷部位 局部表面有碳的 富集点 直接入槽电镀极易产生针孔 由于中间镀层 如铜镀层 存在针孔与 麻点 从而造成镍层的针孔与麻点 2 2 前处理过程 零件除油不彻底或机加工时存放不 当 灰尘落在表面上 放置久了 灰尘与油脂 混粘在一起 很难清除干净 从而形成不明 显的细小油斑 施镀时气泡滞留其上形成针 孔 零件抛磨时 磨料 抛光膏等嵌入其 表面微凹坑内 很难洗净 凹坑沉积不上镀 层而产生针孔 零部件酸洗除锈不彻底 或酸洗时间 过长产生过腐蚀 表面散布有碳富集点 施 镀时镀层只能沉积于这些不导电粒子周围 而形成针孔 2 3 电镀过程 2 3 1 预镀与镀光亮铜工序 镀镍前预镀铜和镀光亮铜出现针孔与 麻点 或者预镀铜槽和光亮铜槽溶液被油污 染 带入镀镍槽而引起针孔 2 3 2 镀镍槽液维护管理不善 镀镍液中表面活性剂 十二烷基硫酸 钠 含量不足 pH 值偏低或阴极移动较慢 均 会使析出的氢气滞留在镀层表面 阻碍镍层 的沉积而出现针孔与麻点 如果针孔较小 且分布均匀 搅拌镀液时泡沫极少 则多为 十二烷基硫酸钠过少所致 镀镍液中 Fe3 Al3 Cr6 Cu2 和 Pb2 等异金属杂质离子积累到一定程度时 在镀液正常 pH 值范围内会生成氢氧化物或 碱式盐的固体粒子 吸附在表面上 为针孔 与麻点的形成创造了条件 镀镍液被尘埃 阳极泥渣 不合格光 亮剂中有机聚合物粒子以及未清除干净的 活性碳等沾污 这些非导电粒子吸附在镀件 表面上形成针孔与麻点 镀液中有机杂质积累过多或使用的 光亮剂质量差 均能产生针孔与麻点 且分 布面大 数量多 主要原因是 这些有机杂质 吸附在镀层表面 离子放电瞬间未脱附的吸 59 2001 年 2月 电 镀 与 涂 饰 第 20 卷第 1期 附点无金属沉积 为后续气泡的滞留提供了 场所 导致针孔与麻点 2 3 3 操作条件控制不当 当镀镍液温度过低 槽液的粘滞系数增 大 析出的氢气泡滞留于镀层表面 难以逸 出而形成针孔 镀液 pH 值过高时 有利于镍 或异金属杂质离子生成氢氧化物或碱式盐 沉积 极易形成针孔 镀液搅拌不力 导致零 部件表面镍离子贫乏 析氢加剧 也有利于 氢氧化物粒子生成 此时氢气泡脱离镀层表 面的速度变慢 为针孔与麻点的形成创造了 条件 操作电流密度过大 也有利于金属氢 氧化物粒子的生成 气泡易滞留在这些粒子 表面形成针孔与麻点 且这种针孔与麻点一 般出现在镀件的凸出部分 面向阳极面 另 外 镀液中存在空气 易形成细麻点 如连续 过滤机漏气 使镀液中充满了细小的气泡 当这些细小气泡吸附在镀层表面时 就造成 了密集的 细麻砂 针孔 3 针孔与麻点的综合控制方法 3 1 零部件制造工序的控制 3 1 1 零部件的选材 镀镍零部件在机加工前 应对基体材料 的表面状态进行认真检查 尽量选用表面状 态较好的材料 对于表面存在微孔 砂眼 凹 坑 点蚀等缺陷的材料 应尽可能不用 如果 要用 必须采取一定补救措施 如碾压 切削 加工 研磨及抛光等 最大限度地消除材料 表面存在的缺陷 3 1 2 机加工工序的控制 零部件机加工过程中造成的应力集中 区域 很容易在酸洗除锈时产生过腐蚀 因 此要尽可能选用减少应力集中的加工方法 如从上至下的切削 从左至右的研磨抛光 其次要选用能最大限度地消除表面缺陷的 机加工方法 如对表面有裂纹 微孔 凹坑等 缺陷 采用补焊填平 精磨削平 对有焊渣 结瘤的零部件则采用精车 打磨予以消除 另外要加强机加工工序间和电镀前的防锈 一般采用置换型防锈油效果较好 还有要 加强机加工过程的管理 零件要放置在清洁 干净的室内 避免尘埃 打磨粉尘粘附在工 件上 3 1 3 焊接工序的控制 零部件焊接要平整光滑 不能留有焊 孔 焊缝 焊渣要采用精车 打磨清除干净 如果条件允许的话 采用堆焊方式 堆焊材 料采用基体相同或相近的材料 自然冷却 这样能得到金属组成一致的焊接层 然后再 进行精车 3 1 4 热处理工序的控制 为了防止零部件在热处理时形成油垢 建议采用下述工艺流程 机加工 化学除油 热处理 再按电镀流程进行 热处理时 尽可能选用保护气氛的工艺方法 以减少黑 色氧化皮 缩短酸洗除锈时间 有利于控制 因此而产生的针孔与麻点 3 2 镀前处理工序的控制 镀前处理工艺选择不当 操作欠妥 均 可能导致零部件前处理质量不良 如看不见 的油污 尘粒 锈斑等 或表面形成新的缺 陷 直接产生针孔与麻点 因此要加强镀前 处理的控制 零部件入槽电镀前 必须彻底 除去有面油污和锈蚀物 必须做到以下几 点 采用合理的前处理工艺流程 确保前 60 Feb 2001 Electroplating 如果环内 液膜能保持 1 min 以上不破裂 说明其含量 足够或超过允许的极限值 不需补加 注意 十二烷基硫酸钠需用 50 100 倍的去离子水 搅拌溶解 加热煮沸 15 30 min 后方可加入 镀镍槽中 当针孔与麻点出现时 一次加入 0 03 0 04 g L 观察故障是否减轻 减轻后 可再酌情补加 0 02 0 03 g L 故障清除应 立即停止补加 严格控制镀镍液中金属杂质离子的 含量 施镀过程中掉入槽内的零部件必须 及时捞出 阳极袋破损应立即更换 阳极袋 上附着黄色物较多时 说明镀镍液中铁杂质 超标 应立即采用双氧水和活性碳净化槽 液 导电杆要保持清洁 阳极铜钩一律不能 浸入镀镍液中 停镀时如镍板上附有红色 膜 说明铜杂质严重超标 应用去铜剂净化 槽液 另外 破损的挂具要及时修理 防止其 带入异金属杂质污染镀液 定期净化处理镀镍液 减少镀液中有 机杂质的积累 严格执行工艺规范 调整槽液 pH 值 时 碱液浓度应控制在