镀镍的工艺基础及发展.pdf
(西北有色金属研究院，陕西西安) 本文综述了镀镍研究的现状，总结了各种镀镍方法和镀液配方，分析了现有镀镍工艺中存在的问题，提出了今后研究方向的建议。 [关键词] 镀镍 1001-1560 (2011) 11-0055 镀镍基本工艺 镍材料具有很强的耐腐蚀性，在常温下能很好地防止大气和水、盐和有机酸的侵蚀，性质十分稳定，具有较高的硬度和耐磨性。镀镍可用于装饰和电铸，是应用最广泛的表面处理工艺之一。近年来，镀镍工艺不断改进，在电子机械系统的应用中，镀镍在识别可移动结构方面有着广阔的前景。 镀镍的历史有1840项镀镍专利。两年后，在硫酸镍铵中沉积出了可用的镍镀层。 1849年制备好美国专利，1906年用氯化镍进行镀镍，1916年研制出电流密度为1.5A/dm2的槽液标准配方，以硫酸镍和氯化镍硼酸为体系，使镀镍的上限电流密度由0.5A/dm2提高到5.0A/dm2，使氯化镍镀层真正具有工业应用，为现代光亮快速镀镍奠定了基础。光亮镀镍在20世纪40、50年代取得了很大进展，1945年用香豆素成功地进行半光亮镀镍，并申请了美国专利，1972年真正发展了光亮镀镍工艺。20世纪70、80年代，镀镍添加剂在专用化、功能化方面取得了突破性的发展，从实用角度推动了五金、模具工业及现代信息产业的发展。
这些成就和贡献，创造了各种现代镀镍体系。收稿日期2011-06-06，硕士，助理工程师。邮件：@12。。1普通镀镍现代基本镀液是由瓦茨镀液发展而来的，二者本质相同，只是成分配比略有不同，见表基本镀镍液配方2.2光亮镀镍现代光亮镀镍配方是在1916年瓦茨发明的基础上，添加了各种光亮剂和润湿剂。光亮镀镍添加剂大部分是有机化合物，有机添加剂在电解液中含量虽然很少，但作用却很大，它除了使镀层光亮外，还在很大程度上决定了镀层的力学性能和化学性能。光亮镀镍添加剂按作用可分为光亮剂、应力消除剂和润湿剂等，有的兼有多种作用，如糖精，它既是光亮剂，又是应力消除剂，又是一种光亮剂。通常将镀镍光亮剂分为光亮剂和润湿剂。 目前，凡能降低镀液对金属杂质的敏感性、拓宽光亮范围、缩短镀层达到光亮和平整度所需时间、减少其他添加剂消耗的光亮剂都称为辅助光亮剂。光亮镍镀层有许多优点，不但可以省去重抛光工序，改善操作条件，节省电镀抛光材料，而且可以提高镀层硬度，便于自动化生产。它是装饰电镀中应用最广泛的镀种，其工艺技术也十分成熟，最典型的通用工艺如表所示。但光亮镍镀层的稳定性不佳，镀层内应力较大，且较脆。
2.3 缎面镍缎面镍最早被广泛用作电子产品外表装饰上的哑光、低反射镀层，是替代传统机械喷砂、电镀的一种新工艺[4]。缎面镍又称丝光镍、哑光镍，是一种具有柔和金属光泽、不会使眼睛感到疲劳的装饰镀层，主要用于汽车、医疗手术器械、机床零件和家具等领域。缎面镀层：一是向镀液中加入4、0.1-1.0μm的不溶性微粒，使它们与镍共沉淀进入光亮镍层；二是向镀液中加入一定的表面活性剂，利用镀液的高低温使镀液澄清，形成缎面镍。后者更便于净化槽液，且所得缎面镍层质量较好，耐蚀性较好，是目前缎面镍电镀工艺中比较有前途的方法。 2.4黑镍镀层，大致为20%-30%锌，10，10%有机物。在电镀过程中，硫氰酸根离子中的硫转化为硫离子并与镍形成黑色硫化镍。黑镍镀层具有优良的消光性能，广泛应用于光学工业、武器制造、标牌制造等。黑镍镀液的组成差别较大，实用的镀液及工艺见表。随着时代的发展，装饰用黑色镀层的应用领域不断扩大。黑镍镀层耐磨、耐蚀性较差，直接镀层结合力差，所以在电镀前常先镀一层预镀层。2.5高应力镍在光亮镍上镀一层厚度约1.1μm的高应力镍，然后在普通镀铬液中电镀O. 25～0.30，高应力镍裂纹变成微裂纹镍，使镀铬层产生裂纹状微裂纹铬，数量约为500个/cm，这些裂纹形成无数的微裂纹，使腐蚀电流分散在微裂纹中，从而表现出优异的耐腐蚀性能。采用高应力镍可获得微裂纹铬。同时裂纹均匀性更好，镀液对杂质不敏感，能在更宽的工艺参数范围内获得稳定的裂纹数量。应力镍镀层的质量比未加高应力镍有明显的提高。产品在变形、高温、长时间后会出现裂纹。
特别是由于其优异的耐蚀性能，大大提高了在恶劣环境下电镀镍的经济效益，因此在防护装饰性镍铬电镀体系中得到了广泛的应用。高应力镍的工艺规范见表1。海嘉光研250~-Y2N-pHnll/IME~1O2.6多层镀镍是以同一基体为基体，采用不同的镀液和工艺条件及镀层厚度，利用镀层间的电位差来提高钢件的防护装饰性能。在机械、电子、汽车等工业中有着广泛的应用。 目前生产中广泛采用的多层铬组合层结构有半光亮镍/高硫镍/光亮镍/铬、半光亮镍/光亮镍/镍封/铬（微孔铬），再镀一层含硫光亮镍层，然后再镀铬。由于含硫镀层的电位比内层半光亮镍的电位更负，所以当发生腐蚀时，光亮镍层起牺牲阳极的作用，保护底镀层与基体，双层镀层之间的电位差必须大于120mV，层厚比例根据基体材料不同而不同，实际生产中半光亮镍层通常为总镍层厚度的60%-80%。三层镍工艺是在双层镍工艺的基础上发展起来的，其保护机理与双层镍相同。 虽然常用的是中高硫镍镀层厚度，但电位只最负，是发生电化学腐蚀时作为牺牲层，保护其它镀层和基体。多层镍的耐蚀性取决于镍层间的电位差，电位差的大小取决于。因此，如何控制半光亮镍与光亮镍的应力2.7氯磺酸盐镀镍氨基磺酸盐镀镍主要优点是镀层应力低，多用于电铸和印刷电路板镀金。
氨基磺酸镍不能完全消除镀镍层的应力，可通过调整温度、电流密度、应力消除剂含量等相关控制参数，获得零应力镀层。应力消除剂可以是糖，现在多采用钴盐。氨基磺酸镍电镀工艺规范见表。氨基磺酸镍电镀工艺规范f】IIff【2.8其他类型镀镍镀液种类主要有硫酸盐型、氨基磺酸盐型、柠檬酸型、氟硼酸盐型、氯化物型和焦磷酸盐镀镍等，其中硫酸盐型又称瓦茨型，氨基磺酸盐型在工业上很常见。镀镍液成分及特性见表。氟硼酸盐型适用于厚镀镍或电铸镍；柠檬酸型、焦磷酸盐型适用于锌压铸件直接镀镍。 其他几类镀液的成分和工艺特点如下：300~镀镍技术从发展至今已有100多年的历史，现已形成多种系列，镀镍的使用范围将更加广泛。今后电镀镍需解决以下几个问题：1）加强材料表面镍层的磨损、腐蚀、疲劳失效机理及过程的基础研究，更好地了解各种镀镍工艺及性能的影响；（2）单一的镀镍技术已不能满足产品的高性能、多功能的要求，应加强复合镀层的研究。镀镍过程中产生的废气、废水对环境造成一定的污染，仅靠改进工艺来解决以上问题难度较大，只能从添加剂方面着手解决。 它不仅限于镀液、配方、添加剂源、阳极、自动控制等物理因素，还需解决包括脉冲电源的改进、全自动智能生产线的开发、阳极材料的自动补给等问题。．镀镍添加剂。西安：西安理工大学