7种方法延长化学镀镍液寿命，你会吗？

目前化学镀镍工艺大多采用次磷酸钠作为还原剂。化学镀的反应过程可用下式表示：

在上述反应中，亚磷酸钠和硫酸钠的形成是造成镀液老化失效的重要产物。

当镀液中亚磷酸钠的浓度达到一定程度时，它会与镍离子反应生成亚磷酸镍，导致镀层表面亮度下降并形成凹坑，同时也会导致镀液分解。

为了防止亚磷酸镍的形成，需要在镀液中不断添加络合剂。但络合剂的过量添加会降低涂层的沉积速度，并可能改变涂层的性能，影响涂层的质量。因此，必须经常更新电镀液。

另外，虽然硫酸钠的危害没有亚磷酸钠那么明显，但当镀液不起作用且溶液冷却时，会生成亚硫酸钠晶体，从而产生不良影响。因此，硫酸钠的产生也应受到抑制。

当化学镀镍液中亚磷酸钠含量不太高时，可以采用氯化铁或高硫酸铁进行沉淀处理。但该溶液使用6个循环后，有害物质含量较高，简单的化学处理已不再有效。因此，我们专门介绍了几种提高化学镀镍溶液寿命的技术。

1、间隔收液法

具体方法是用一定的时间抽出部分因亚磷酸钠积累而老化的溶液，然后加入新的溶液。如果取出的溶液量少，去除反应物的效果就低；如果取出的溶液量少，则去除反应物的效果就低；如果取出溶液的时间间隔太长，溶液的性能会发生很大的变化，因此如何选择取出溶液的量和取出溶液的时间间隔非常重要。

表1 采用间隔收液法时的液体量与循环次数的关系

表1给出了每次循环取出10%和20%镀液时镀液中亚磷酸钠的增加量与计算循环数的关系。可以看出，如果在第6个循环中废弃镀液10%，与不取液时相比，镀液的寿命提高了2倍。

2、冷冻法

表2和表3给出了各种亚磷酸盐和硫酸盐在水溶液中的溶解度。在处理电镀溶液中产生的副产物时，通常使用冷冻方法来去除在低温下会结晶的有害副产物。然而，亚磷酸钠的溶解度非常高，因此难以通过冷冻加工。如果使用次磷酸锂作为还原剂，则生成的亚磷酸锂溶解度较小，因此在生产过程中可以取出部分溶液，冷冻并滤出其中的晶体，如图4所示。

表2 各种亚磷酸盐的溶解度

表3 各种硫酸盐的溶解度

图4 亚磷酸盐连续去除系统

3、离子交换树脂法

离子交换树脂法是利用经过次磷酸钠处理的碱性离子交换树脂来处理因亚磷酸堆积而引起的老化镀液，使老化液中的亚磷酸盐与离子交换树脂上的次磷酸盐进行交换。，去除亚磷酸。该方法还需要解决几个问题：如何将镍离子的损失控制在最低限度；如何更合理地选择预处理所用离子交换树脂的类型和次磷酸钠的浓度；如何再生离子交换树脂。

4、氢氧化钙法

所谓氢氧化钙法，就是在陈化镀液中加入氢氧化钙，与亚磷酸盐形成亚磷酸钙沉淀，然后分离的方法。氢氧化钙的添加量应与生成的亚磷酸钠的量相对应。添加氢氧化钙后，镀液pH值升高，呈碱性，沉淀量很大。为了调节pH值，添加了大量的硫酸，这增加了溶液中有害杂质硫酸钠的产量。图5是采用氢氧化钙法处理镀液的流程图。

图5 氢氧化钙法处理镀液流程图

但氢氧化钙只与亚磷酸钠反应，几乎不与还原剂和镍离子反应。虽然氢氧化钙的添加量是根据亚磷酸钠的浓度来确定的，但一般添加标准量的1/2。处理前后的结果如表6所示。

从表6添加氢氧化钙前后的浓度变化可以看出，氢氧化钙只与亚磷酸钠发生反应，几乎不与镀液中的次磷酸钠、硫酸钠、络合剂发生反应。因此，有效成分的损失很小。

使用氢氧化钙法时应注意几个方面：按标准量添加时，pH值会急剧上升；氢氧化钙的快速添加会导致局部镀液的pH值迅速上升，导致镀液分解。因此，必须研究添加方法。例如，实验中添加标准量时，镀液每3次实验分解一次；当添加标准量的1/2时，三个实验镀液均未分解。这种方法可以显着减少金属稳定剂 (Pb) 的含量。

表6 氢氧化钙处理效果

5、氧化法

所谓氧化法，是在陈化镀液中加入过氧化氢水溶液，将亚磷酸盐氧化成磷酸盐，然后加入氢氧化钙，形成磷酸钙沉淀，进行分离去除的方法。

由于镀液中络合剂等物质的存在会降低过氧化氢的氧化能力，因此需要与过氧化氢同时使用高活性的催化剂。用作催化剂的材料是铂及其化合物。但此类催化剂的选择范围很窄，会对镀液的稳定性产生不良影响。因此，必须开发新的催化剂以使该方法实用。

此外，还可以利用电解将亚磷酸还原为次磷酸。然而，该领域的研究存在两个问题。一是还原效率低，二是需要选择最合适的分离器。

6.扩散透析法

该方法利用阳离子交换膜和阴离子交换膜之间的扩散渗析从废液中回收酸。它利用离子交换膜两侧离子的浓度差来工作，因此非常节能。此法一般用于处理硫酸/硫酸铜、硫酸/硫酸镍等成分比较简单的溶液，效果很好。然而，在处理成分复杂的化学镀镍溶液时存在渗透性问题。

7.电渗析法

Kuboi 等人认为电渗析是处理化学镀镍溶液的最佳方法。该方法的原理与扩散法相同，只是在膜的两端设置电极，在电场的作用下对盐溶液进行浓缩和稀释。它消耗能量，但可以稳定地选择分离的物质。例如，电渗析可以分离氯化钠水溶液，产生氢氧化钠水溶液。一般来说，离子交换膜寿命长，分离设备简单，但只能承受50℃以下的高温。这使得工作温度在 90°C 左右的化学镀镍溶液的在线处理变得困难。目前，新开发的氟塑料体系交换膜可以耐热至90℃以上。电渗析设备运行时，由于必须经常更换回路中的管道、泵等部件，因此这种方法的成本还是比较高，但还有很大的降低空间。

表 7 给出了代表性离子交换膜的一般特性。在实际应用中，我们希望离子交换膜具有高选择性渗透性、良好的机械强度和稳定的化学性能。

表7 离子交换膜的性能

离子的分离是通过离子交换膜的渗透来实现的。与离子交换树脂不同，它不需要再生，可以稳定工作。离子交换膜电渗析原理如图8所示。从图8我们可以看到离子交换机理。虽然钠离子可以穿过阳离子膜，但不能穿过阴离子膜。施加到膜两侧的直流电流选择性地浓缩和稀释溶液中的成分。

图8 离子交换膜电渗析原理