《表面处理》 镀镍.doc
1：什么是镀镍？用电解或化学的方法在金属或某些非金属上镀上一层镍的方法叫镀镍。镀镍分为电镀和化学镀镍。电镀镍是在由镍盐（称主盐）、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂等组成的电解液中，阳极为金属镍，阴极为被镀物。在电解液中通以直流电流，在阴极（板）上沉积一层均匀致密的镀镍层。在镀液中加入光亮剂可得到光亮镍，在电解液中不加入光亮剂则可得到暗镍。化学镀镍是在加入金属盐和还原剂的溶液中，通过自催化反应，在材料表面获得镀镍层的方法。2：镀镍的特点、性能与用途（一）电镀镍的特点、性能与用途：1、电镀镍层在空气中很稳定。 由于金属镍有很强的钝化能力，能在表面很快形成一层很薄的钝化膜，能抵抗大气、碱及某些酸的腐蚀。 2电镀镍晶体极其细小，具有极好的抛光性能，抛光后的镍镀层能获得镜面般的光泽外观，并能在大气中长时间保持其光泽，因此电镀层常用于装饰。 3镍镀层的硬度较高，能提高产品表面的耐磨性，在印刷行业中常采用介质镀层来提高引线表面的硬度。由于金属镍有较高的化学稳定性，一些化工设备也常采用较厚的镀层来防止介质的腐蚀。镍镀层在功能方面也有广泛的应用，如修复磨损、腐蚀的部位，采用刷镀技术进行局部电镀等。
电铸工艺在印刷工业中用于制造电铸版、唱片模等模具。厚镍镀层耐磨性好，可作为耐磨镀层使用。特别是近年来发展起来的复合电镀，能沉积出带有耐磨粒子的复合镍镀层，其硬度和耐磨性均高于镍镀层。若以石墨或氟化石墨为弥散粒子，所得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层自润滑性好，可作为润滑镀层使用。黑镍镀层还广泛用作光学仪器的镀层或装饰镀层。 4广泛用作防护装饰镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金和铜合金的表面，保护母材不受腐蚀或起光亮装饰作用； 它也常被用作其它镀层的中间镀层，在其上镀上一层薄薄的铬，或镀上一层仿金，具有更好的耐蚀性和更美观的外观。在功能应用方面，在特殊行业的零件上镀1~3mm左右厚的镍，可达到修复的目的，特别是近年来在连铸结晶器、电子元件表面用模具、合金压铸模、形状复杂的航天发动机零件及微电子元器件制造中得到广泛的应用。 5在电镀中，由于电镀镍具有许多优良的性能，其加工量仅次于电镀锌，其消耗量约占镍总产量的10%左右。 （二）化学镀镍的特点、性能及用途： 1、厚度均匀性 厚度均匀、施镀性好是化学镀镍的一大特点，也是其得到广泛应用的原因之一。化学镀镍避免了由于电流分布不均匀而引起的镀层厚度不均匀。
化学镀时，只要零件表面与镀液接触，镀液中消耗的成分能得到及时补充，镀件上的镀层厚度基本一致，即使对于沟槽、缝隙、盲孔等也一样。 2、镀件不会渗氢，没有氢脆现象，化学镀镍后不需除氢处理。 3、许多材料和零件的耐腐蚀性能、抗高温氧化性能等功能均比电镀镍好。 4、能沉积在多种材料表面，如钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材料，为提高这些材料的性能创造了条件。 5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。 6、热处理温度低，只要在400℃以下，经不同的保温时间，可获得不同的耐腐蚀性能和耐磨性能。 因此特别适合于形状复杂、表面要求耐磨、耐腐蚀的零件的功能镀。 3：镀镍溶液的种类 镀镍溶液的种类主要有硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等，其中工业上应用最广泛的是硫酸盐型（低氯化物）镀镍液，又称瓦茨镀镍液。几种不同的镀镍溶液所得到的镍层物理性能列于表2-3-45。氨基磺酸盐型、氟硼酸盐型适用于厚镀镍或电铸，柠檬酸盐型适用于锌压铸件直接镀镍。这些镀液成本相对较高。 普通镀镍（暗镀） 1.普通电镀又叫暗镍工艺。根据镀液的性能和用途，普通镀镍可分为低浓度预镀液、普通镀液、瓦茨溶液和滚镀液。
预镀液能保证预镀后镀层与铜铁基体及后续镀铜层有良好的结合力。 普通溶液 此镀液导电性好，可在较低温度下电镀，节省能源，使用较方便。 瓦特溶液满足小件电镀，但镀液必须具有良好的导电性和遮盖能力。 2、镀液配制方法 按体积计算所需化学药品 溶于热水中，在容器中混匀 加蒸馏水稀释至所需体积 静置至所需体积 静置澄清 用虹吸法或过滤法将镀液引入镀槽中再加入溶解好的十二烷基硫酸钠溶液 搅拌均匀 取样分析 经调整、试镀后，即可生产。 3、镀镍用阳极 镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件，镍含量为99%，不纯的阳极会造成镀液污染，使镀层物理性能变坏。 镀镍中比较适用的镍阳极有：1.含碳镍阳极2.含氧镍阳极3.含硫镍阳极。光亮镀镍有许多优点，它不仅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。但光亮镀镍层中含有硫，内应力较大，脆性大，耐蚀性不如暗镍镀层。为了克服这些缺点，可采用多层镀镍工艺，可明显提高镀层的力学性能和耐蚀性。高硫镍一般含量为0.12~~0.25%，这种镍比铜、铜、锡、暗镍、光亮镍、半光亮镍、铬等都有较高的电化学活性。高硫镍镀层主要用作钢-锌合金基材防护-装饰组合镀层的中间层。 其原理是：上层光亮镍含硫量高于下层半光亮镍，使两层间电位差达到100~~140mV，使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀，对钢基体形成电化学保护作用。
镍封孔是将直径为0.01~~1um的不溶性固体颗粒(Sio2等)加入到一般的光亮镍溶液中，在适当的共沉积促进剂的帮助下，使这些颗粒与镍共沉积，形成复合镀镍层。当铬层沉积在此复合镀镍层表面时，由于复合镀镍层表面的固体颗粒不导电，铬不能沉积在颗粒表面，于是在整个镀铬层上形成了大量微孔，即形成了微孔铬层。表面大量的微孔可以很大程度上消除普通铬层中巨大的内应力，从而减轻镀层的应力腐蚀。尤为重要的是，铬层上大量的微孔使铬层下的镍层大面积暴露出来，在腐蚀介质的作用下，铬和镍形成腐蚀电池。 铬层为阴极，微孔处露出的镍层为阳极而受到腐蚀，从而改变了大阴极、小阳极的腐蚀方式，使腐蚀电流几乎分散到整个镀镍层，从而防止了少量大而深的直接穿透基体金属的腐蚀沟槽和凹坑的形成，降低了镀层的腐蚀速度和向横向发展，从而保护了基体金属，显著提高了镀层的耐腐蚀性能。缎面镍又称拉丝镍，与镍封孔工艺没有本质区别，具有缎面般的外观，镀后不会像亮镍镀层和铬镀层那样闪烁，因此人眼看后不会感到疲劳，可作为防眩光涂层，避免光的反射，该类涂层已广泛应用于汽车后视镜、车辆内饰、观看部件、医疗手术器械、机床零件、眼镜架等表面。高应力镍。 在特定的镀镍液中加入适量的添加剂，可得到具有较高应力、且易裂纹形成的镍层，这种镍层称为高应力镍。
高应力镍是在光亮镍表面镀一层1um左右的镍层。由于高应力镍内应力较大，所以通常在其表面镀0.2~~0.3um的应力镍。高应力镍层在应力的相互作用下会产生大量的微裂纹，使铬层表面形成均匀的微裂纹。与镍封一样，铬层也变成微不连续的铬，但它是高应力得到的微不连续铬。在腐蚀介质的作用下，这些裂纹部位形成无数的微电池，使腐蚀电流分散在微裂纹中，使整个镀层的腐蚀性能明显提高。多层镀镍多层镀镍是在同一基体上采用不同的镀液组分和工艺条件获得两层或三层镍镀层。目的是在不增加镍层厚度或减少镍层厚度的情况下，提高镍层的耐腐蚀性能。 目前生产中广泛应用的多层镍/铬组合层体系有双层镍、半光亮镍/光亮镍/铬、半光亮镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)、氨基磺酸盐镀镍，氨基磺酸盐镀镍主要优点是所得镀层应力小，镀液沉积速度快，但价格较贵，多用于印刷电路板镀金前的电铸镀镍。柠檬酸镀镍柠檬酸镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀，主要维护措施是控制硫酸镍与柠檬酸的比例为11.1~~1.2，温度不宜过高，防止柠檬酸分解，严格控制pH值。零件进槽时采用冲击电流(2~3A/dm2)，以保证良好的结合。柠檬酸镀镍应用不广泛，成功的厂家也不多。
四、镀镍白点产生的原因及对策1、产生原因镀镍白点是由于热处理渗碳过程和电镀前处理酸洗过程中产生的一种高碳物质引起的。 （1）1018材料正常渗碳后表面含碳（主要为Fe和C）可达0.8~1.2%。镀层中凸出的颗粒是由于前处理清理不彻底，使工件表面颗粒落入镀液中，电镀过程中由于搅拌作用，这些颗粒游离在镀液中与镍离子共同沉积。 （2）镀层中未覆盖到的孔洞，主要是由于前处理酸洗过程中腐蚀过度（表面脱碳）造成的。电镀厂酸洗液主要成分为HCl1：1；H2SO4（98%）50mL/L； 此配方适用于普通碳钢，但对于高碳钢来说浓度过高，碳含量越高，酸洗反应越剧烈，表面脱碳后对工件的导电性能和镀层附着力影响很大，镀层中出现孔洞其实就是由于高碳部位导电性能差(或附着力差)，使镀层难以覆盖所致。2、解决办法 (1)改进前处理清洗工艺，采用超声波清洗，使渗碳后附着力差的颗粒在清洗过程中脱落。 (2)及时过滤镀液。 (3)改进酸洗工艺：主要是降低酸洗液浓度，加入适当的缓蚀剂及适当控制酸洗时间，避免过度腐蚀。通过采取以上措施，从根本上解决了该产品电镀白点问题。