镍硫酸盐电镀的基础知识及实验镍是一种银白色、微黄色的金属。 在空气中，镍与氧气发生反应，表面很快形成一层很薄的钝化膜，可以抵抗大气、碱和某些酸对镍电镀层的腐蚀。 该系统由：镍板、镀件、电镀液组成； 当接通直流电源时，镍板通过电化学溶解提供并补充镀液中消耗的金属镍离子，保持镀液成分的稳定性。 镍的溶解遵循以下方程式：G镍板溶解=G镀层沉积+G污泥、沉积+G排气取出+G镀件取出（G为金属重量） 为了达到上述平衡，要求阳极以一定的速度正常溶解； 溶解速度过高或过低，上述平衡都会被破坏。 我们依靠调整阴极和阳极的面积来保证正常的工作电流密度和镍板的正常溶解。 两极的合适面积比是根据实践得出的。 硫酸镍分为三种：无水NiSO4为黄绿色晶体； 六水合物为蓝色或翠绿色晶体； 七水合物为绿色晶体； 我们一般使用六硫酸镍，其在室温下具有较高的溶解度。 还有460g/L。 硫酸镍是镀镍液中的主要盐，起到导电和提供镍离子的作用。 高浓度的镍离子允许使用更高的电流密度，加速镍离子在镀件上的沉积，同时还具有整平镀层的能力。 一般来说，镍离子浓度越高，阴极电流效率越高，允许的阴极电流密度也越高。 溶液中硫酸镍按下式离子化，但也有部分硫酸镍以非离子化状态存在； +6H2O硫酸镍浓度过高，镀液分散能力下降； 硫酸镍浓度太低，大电流区易出现烧焦、沉积现象。 速度降低。
硫酸镍具有一定的导电性和覆盖能力。 氯化镍一般含有6个结晶水。 其分子式为，绿色或草绿色单斜棱柱晶体； 在干燥空气中易风化，在潮湿空气中潮解。 。 加热至140℃以上时完全失去结晶水，成为黄棕色粉末。 氯化镍促进阳极溶解，增加电导率，提高阴极效率，提高阴极电流密度上限。 电镀液中的氯化镍是阳极活化剂和导电盐。 其导电性和覆盖能力均优于硫酸镍。 但氯离子过高时，会增加镀层的内应力。 氯化镍优选大于40g/L。 低于这个浓度，镍阳极将被钝化。 如果氯化镍浓度太高，电沉积层的应力会增大。 硼酸为白色结晶粉末或无色鳞片，略带珍珠光泽。 无气味。 味道先微酸、微苦，然后微甜。 与皮肤接触有油腻感。 暴露于空气中无变化。 能随水蒸气蒸发。 水溶液中会产生如下化学平衡：H3BO3硫酸盐镀镍是弱酸性电镀液（pH 6）。 镀镍时，除了镍离子在阴极放电被还原为金属镍（Ni+2e=Ni）的反应外，还有氢离子被还原为氢气（2H）的副反应。 镀镍阴极区的pH值会因氢气的析出而逐渐升高。 当它上升到一定值时，就会影响电镀层的质量。 硼酸在水溶液中电离出来的H可以补充因析氢而消耗的H以维持一定的酸度，防止酸度急剧变化，保持pH值相对稳定。 这就是硼酸的缓冲作用。
pH值对于镀镍非常重要。 为了使电镀液的pH值保持在一定范围内（弱酸性），必须存在缓冲剂。 硼酸是稳定电镀液pH值的缓冲剂，是必不可少的主要成分之一。 镀液的阴极反应有以下两种：Ni（电沉积镍）·2H（产生氢气）。 如果只有(a)反应，没有问题，但也会有少量(b)反应，阴极效率达不到水平。 到100%时，由于阴极上产生氢气并消耗氢离子，所以阴极附近的PH值升高。 当PH值达到6以上时，会生成氢氧化镍并共沉积在阴极上，涂层会被烧毁。 使用硼酸，即使阴极附近的pH值上升，硼酸也能供给氢离子以防止pH值上升。 此外，硼酸对于提高涂层的结合强度和保持延展性也有效。 生产实践表明，镀镍中硼酸含量小于20g/L时，缓冲作用较弱。 当含量达到30g/L时，缓冲效果变得显着。 因此，普通镀镍液中的含量应在25～35g/L范围内。 之内; 一般光亮镍一般以35~40g/L为宜； 而现代光亮快速镀镍，建议在40~50g/L范围内。 硼酸在室温下的溶解度为40g/L。 硼酸含量过高时，会降低阴极电流效率，且温度较低时容易结晶析出，造成镀层粗糙、毛刺和原材料浪费（这也是造成硼酸腐蚀的原因之一）镀镍溶液需要加热）。 建议硼酸含量较高，因为在镀镍液中除了部分硼酸离解成H和H2BO外，另一部分硼酸会转化为四硼酸。 反应式为：=+5H2O 四硼酸具有防止镍离子在阴极形成氢氧化物或碱式盐的作用，比硼酸好。 缓冲效果较好。
现代电镀研究和电镀生产实践表明，硼酸不仅在光亮镍镀层中起到稳定pH值的缓冲作用，而且可以扩大阴极光亮电流密度的范围，采用较高的电流密度，使镀层结晶细密，不易燃烧。 还可以使镀层具有良好的延展性，提高镀层与母材的结合力。 另外，由于硼酸的解离作用，有利于抑制硫酸镍的水解，使电沉积反应顺利进行。 温度 在镀镍液中，温度对镀层的内应力影响很大。 提高镀液的温度可以降低镀层的内应力。 当升至60时，涂层内应力基本保持不变。 同时，提高镀液温度还可以提高镀液的电导率。 电镀可以采用较高的电流密度，并略微提高阴极和阳极的电流效率。 温度升高时可以提高电流密度上限的主要原因是：镍盐等盐类的溶解度增大，可以使用浓镍镀液； 溶液的电导率增加； 阴极和阳极的极化减小； 阴极和阳极的效率提高。 但另一方面，加热也可能带来缺点：盐类的水解和生成氢氧化物沉淀的倾向增加，特别是铁杂质的水解可能导致针孔失效； 涂层易钝化； 溶液的分散能力降低，如硫酸镍含量较高时，pH值应较低； 当硫酸镍含量较低时，pH值应较高。 在正常生产条件下，电解液的pH值上升缓慢。 当pH值升至6时，接近碱性，导致涂层的均镀性差、起泡、剥落。 镀液中的pH值对各种因素的影响程度一般是不可预测的。
最佳 pH 值通常通过实验确定。 含有络合剂离子的电镀液的 pH 值可能会影响各种络合物的平衡，必须根据浓度来考虑。 在电镀过程中，如果pH值增加，则阴极效率高于阳极效率，当pH值降低时，阴极效率高于阳极效率。 通过添加缓冲液可以将pH值稳定在一定范围内。 pH值镀镍液呈弱酸性，pH值对镀液的性能、镀层的外观和机械性能有很大影响。 不同的电镀液应有自己指定的 pH 范围。 pH值过高时，虽然镀液分散能力好、电流效率高，但会析出碱性镍盐，使镀层粗糙度和针孔度增加，导致镀层粗糙、雾化、脆化、甚至连羁绊都不牢固。 氢气会停留在阴极表面，形成针孔。 同时，主要的盐分流失得太快。 pH值过低时，酸度升高，氢离子质量浓度升高，析出氢量增多，涂层中的针孔也增多； pH值过低，阴极电流效率低，光亮膜温度范围窄； pH值过低时，电解液酸性过强，镀层粗糙并有毛刺，镀液不稳定。 但在允许的范围内，保持较低的pH值可以获得更宽的电流密度范围，阳极溶解更好，这对电镀复杂零件特别有利。 然而，当镀液的pH值很低时（例如pH<2），镍无法沉积，只能在阴极上析出氢气。 当pH值在0.0范围内变化时，涂层外观较好。 当pH值为 时，镀液的阴极电流效率最高，为98.8%，分散能力最好，为35.8%，孔隙率最低。 例如，当硫酸镍含量较高时，pH值应较低。 当硫酸镍含量较低时，pH值应较高。
在正常生产条件下，电解液的pH值上升缓慢。 当pH值升至6时，接近碱性，导致涂层的均镀性差、起泡、剥落。 镀液中的pH值对各种因素的影响程度一般是不可预测的。 最佳 pH 值通常通过实验确定。 含有络合剂离子的电镀液的 pH 值可能会影响各种络合物的平衡，必须根据浓度来考虑。 在电镀过程中，如果pH值增加，则阴极效率高于阳极效率，当pH值降低时，阴极效率高于阳极效率。 通过添加缓冲液可以将pH值稳定在一定范围内。 温度 在镀镍液中，温度对镀层的内应力影响很大。 提高镀液的温度可以降低镀层的内应力。 当升至60时，涂层内应力基本保持不变。 同时，提高镀液温度还可以提高镀液的电导率。 电镀可以采用较高的电流密度，并略微提高阴极和阳极的电流效率。 电流密度上限可以随温度升高而提高的主要原因是：镍盐等盐类的溶解度增大，可以使用浓镍镀液； 溶液的电导率增加； 阴极和阳极的极化减小； 阴极和阳极效率增加。 但另一方面，加热也可能带来缺点，如下：增加盐类的水解和形成氢氧化物沉淀的倾向，特别是铁杂质的水解可能导致针孔失效； 涂层易钝化； 溶液的分散能力降低 现在镀镍一般采用较高的温度，通常在45至60摄氏度之间。 在其他条件不变的情况下，提高镀液温度会降低浓差极化，从而降低阴极极化，使镀层晶体变粗。
此外，温度升高还可增强离子和阴极表面的活性，降低电化学极化，导致晶体粗化。 不能认为提高电镀液的温度是不利的。 如果与其他工艺条件配合得当，提高溶液的温度也能取得良好的效果。 升高温度可以增加盐的溶解度，从而提高电导率和分散能力。 例如，提高温度可以提高允许的阴极电流密度的上限。 阴极电流密度的增加会增加阴极极化，以弥补温升的不足，因此镀层的结晶不仅不会变粗，而且还会加快沉积速度，提高生产效率。 此外，还可以提高溶液的电导率、促进阳极溶解、提高阴极电流效率（镀铬除外）、减少针孔、降低镀层内应力等作用。 电流密度 在镀液中，电流密度与镀液温度和镍盐含量有关。 、pH值等密切相关。 一般来说，镀液镍盐含量较高，pH值较低，加热搅拌时允许使用较高的电流密度，从而大大加速电镀过程； 相反，在低温稀溶液中，只有较小的电流密度。 电流密度主要由不同电镀类型决定。 不同的电镀类型都有一个电流密度范围，并且有关于如何确定该范围内的电流密度的知识。 例如，温度高时电流密度可以较大； 移动阴极或搅拌镀液时电流密度也可以更大。 当零件形状比较复杂时，为了避免烧坏零件的突出部分，应适当降低电流密度等。任何电镀都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。
当电流密度太低时，阴极极化效应小，镀层会出现粗大的橙色晶体，甚至没有镀层。 随着电流密度的增加，阴极极化效应增强，镀层晶粒变得越来越细。 当电流密度过高并超过极限电流密度时，涂层质量开始恶化，甚至可能引起海绵状枝晶燃烧和发黑。 电流密度变化的上限和下限由镀液的性质、浓度、温度、搅拌等因素决定。 一般来说，随着主盐浓度的增加，镀层温度升高，在搅拌条件下，可以允许较大的电流密度。 搅拌包括空气搅拌、阴极运动和溶液高速循环。 其作用是使阴极扩散层中的镍离子易于补充，电流密度较大，有利于氢气逸出，减少电镀针孔。 搅拌镀液可以加速传质过程，减少浓差极化，增加电流密度。 对于镀镍，搅拌可以防止和减少镀层的针孔、粗糙、烧焦和内应力增大。 同时有利于氢的析出，减少针孔。 搅拌法，在普通镀镍中，常采用阴极移动法。 快速镀镍时，可采用压缩空气搅拌和循环过滤装置。 搅拌会加速溶液的对流，使阴极附近消耗的金属离子得到及时补充，减少阴极的浓差极化。 因此，在同等条件下，搅拌会使涂层结晶更厚。 搅拌后，可提高允许的阴极电流密度上限，从而克服搅拌导致阴极极化降低而引起的晶体粗化现象。 搅拌可以实现更高的电流密度和更高的电流效率。 获得紧密细腻的涂层。 对于一些光亮镀液，如光亮硫酸盐镀铜、光亮镀镍，搅拌还可以提高镀层的平整度。 在某些情况下，也可以消除镀层条纹或橘皮现象。