电镀工艺 电镀镍

  部分镀镍电解液的成分， 表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途

  镀暗镍工艺，大多数都用在电镀某些只要求保持本色的零件， 镀暗镍工艺，大多数都用在电镀某些只要求保持本色的零件， 或仅考虑防腐蚀作用而不需考虑外观装饰的零件。 或仅考虑防腐蚀作用而不需考虑外观装饰的零件。暗镍镀液 也用于电铸等方面。 也用于电铸等方面。常规的暗镍镀液组成及操作条件

  (3) 硼酸 在镀镍时，由于氢离子在阴极上放电，会使镀液 在镀镍时，由于氢离子在阴极上放电， 值逐渐上升， 值过高时， 的pH值逐渐上升，当pH值过高时，阴极表面附近的氢氧根 值逐渐上升 值过高时 离子会与金属离子形成氢氧化物夹杂于镀层中， 离子会与金属离子形成氢氧化物夹杂于镀层中，使镀层外观 和机械性能恶化。加入硼酸后， 和机械性能恶化。加入硼酸后，硼酸在水溶液中会解离出氢 离子，对镀液的pH值起缓冲作用 保持镀液pH值相对来说比较稳定 值起缓冲作用， 值相对来说比较稳定。 离子，对镀液的 值起缓冲作用，保持镀液 值相对来说比较稳定。 除硼酸外，其他如柠檬酸、 除硼酸外，其他如柠檬酸、醋酸以及它们的碱金属盐类也具 有缓冲作用，但以硼酸的缓冲效果最好。 有缓冲作用，但以硼酸的缓冲效果最好。 硼酸含量过低 缓冲作用太弱， 值不稳定 过低， 硼酸含量过低，缓冲作用太弱，pH值不稳定 过高， 因硼酸的溶解度小， 在室温时容易析出， 过高 ， 因硼酸的溶解度小 ， 在室温时容易析出 ，

  (2) 氯化镍或氯化钠 只有硫酸镍的镀液，通电后镍阳极的表面很易钝化， 只有硫酸镍的镀液，通电后镍阳极的表面很易钝化，影 响镍阳极的正常溶解，镀液中镍离子含量迅速减少， 响镍阳极的正常溶解，镀液中镍离子含量迅速减少，导致镀 液性能恶化。加入氯离子，能显著改善阳极的溶解性， 液性能恶化。加入氯离子，能显著改善阳极的溶解性，还能 提高镀液的导电率，改善镀液的分散能力，因而氯离子是镀 提高镀液的导电率，改善镀液的分散能力，因而氯离子是镀 镍液中必不可少的成分。但氯离子含量不能过高， 镍液中必不可少的成分。但氯离子含量不能过高，否则会引 起阳极过腐蚀或不规则溶解，产生大量阳极泥 阳极泥， 起阳极过腐蚀或不规则溶解，产生大量阳极泥，悬浮于镀液 使镀层粗糙或形成毛刺。因此，氯离子含量应严控。 中，使镀层粗糙或形成毛刺。因此，氯离子含量应严控。 在常温暗镍镀液中，可用氯化钠提供氯离子。 在常温暗镍镀液中，可用氯化钠提供氯离子。但有人对镀镍 层结构的研究表明，镀液中钠离子影响镍镀层的结构 钠离子影响镍镀层的结构， 层结构的研究表明，镀液中钠离子影响镍镀层的结构，使镀 层硬而脆，内应力高，因此， 层硬而脆，内应力高，因此，在其他镀镍液中为避免钠离子 的影响，一般用氯化镍为宜。 的影响，一般用氯化镍为宜。

  2．镀液中主要成分的作用及操作条件对镀层性能的影 ． 响 (1)硫酸镍 是镀液的主要成分，是镍离子的来源，在 硫酸镍 是镀液的主要成分，是镍离子的来源， 暗镍镀液中，一般含量是 暗镍镀液中，一般含量是150g/L～300g/L。硫酸镍含量 ～ 。 低，镀液分散能力好，镀层结晶细致，易抛光，但阴极 镀液分散能力好，镀层结晶细致，易抛光， 电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢， 电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢，硫酸镍含量 高，允许使用的电流密度大，沉积速度快，但镀液分散 允许使用的电流密度大，沉积速度快， 能力稍差。 能力稍差。

  概述 镍是一种带微黄的银白色金属，拥有非常良好的导电性 镍是一种带微黄的银白色金属，

  能和导热性能。 能和导热性能。 基本物理特性： 基本物理特性： 密度：8.9 g/cm3； 原子量：58.70 熔点：1452 ℃ 密度： 原子量：58. 熔点： 电极电位为: 电极电位为: φ0 Ni2＋＝ －0.250 V 电化当量： Ni2＋ ＝ 1.095 g/(A·h) 电化当量： 基本化学特性：镍在有机酸中很稳定，在硫酸、 基本化学特性：镍在有机酸中很稳定，在硫酸、盐酸中溶 解很慢，在浓硝酸中处于钝化状态， 解很慢，在浓硝酸中处于钝化状态，但在稀硝酸中则不稳 定。

  自 1843年 R． 班特格尔 （ R． Bottger） 发明镀镍以来 ， 年 ． 班特格尔（ ． ） 发明镀镍以来， 至今已有一百多年的历史， 至今已有一百多年的历史 ， 随着生产的发展和科学技术的 进 步 ， 各 种 镀 镍 电 解 液 不 断 出 现 和 完 善 。 1916 年 O． P． Watts提出了著名的瓦特型镀镍电解液 ， 镀镍工艺 ． ． 提出了著名的瓦特型镀镍电解液， 提出了著名的瓦特型镀镍电解液 进入工业化阶段，瓦特型镀镍电解液至今仍是光亮镀镍、 进入工业化阶段， 瓦特型镀镍电解液至今仍是光亮镀镍、 封闭镍等电解液的基础。 封闭镍等电解液的基础。

  用于镀厚镍，修复 磨损工具、电铸； 高硬力镍的基础液 大多数都用在印刷线路 镀金前的底层电镀 （采用不溶性阳极） 用于镀厚镍和电铸 镍，镀层内应力低

  第二次世界大战以后（ 第二次世界大战以后（ 1945）， 随着汽车工业的迅速发 ） 半光亮镀镍和光亮镀镍工艺发展非常迅速， 然而， 展 ， 半光亮镀镍和光亮镀镍工艺发展非常迅速 ， 然而 ， 光亮镍 经镀络后，其耐腐蚀和抗老化性能远不如暗镍抛光和半光亮镍的好， 经镀络后 ， 其耐腐蚀和抗老化性能远不如暗镍抛光和半光亮镍的好， 所以促进了人们从镀层体系 ， 耐腐蚀机理、 所以促进了人们 从镀层体系，耐腐蚀机理 、 快速腐蚀试验 从镀层体系 方法和镀层质量评价标准等方面从事研究 。 方法和镀层质量评价标准 等方面从事研究。 美国哈夏诺 等方面从事研究 （ Har-shaw） 化学公司的双层镀镍工艺和美国尤迪莱特 ） （ Udylite）公司三层镀镍工艺的问世 ， 就是这些研究工作 ） 公司三层镀镍工艺的问世， 的杰出成果之一。 年代初期在西欧（ 的杰出成果之一 。 60年代初期在西欧（荷兰的 ． V·丽塞 年代初期在西欧 荷兰的N． 丽塞 奇公司） 及美国的尤迪莱特公司几乎同时开发出一种弥散 奇公司） 镀层（ 复合镀层－镍封闭） 在镍的复合镀层上再镀铬， 镀层 （ 复合镀层 － 镍封闭 ） 。 在镍的复合镀层上再镀铬 ， 形成微孔铬以提高镀层的耐腐蚀和抗老化性能。 形成微孔铬以提高镀层的耐腐的能力能。

  1916年，由O．P．Watts提出的镀镍溶液原配方为： 年 提出的镀镍溶液原配方为： ． ． 提出的镀镍溶液原配方为 硫酸镍 240g/L 氯化镍20g/L 氯化镍 硼酸20g/L 硼酸20g/L 这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺， 这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺，而且是目前许多 如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、 如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、缎面镍等镀镍的基础电解 液。

  镀镍的类型很多。若以镀液种类来分，有硫酸盐、 镀镍的类型很多。 若以镀液种类来分，有硫酸盐 、硫酸 盐一氯化物、全氯化物、氨磺酸盐、柠檬酸盐、 盐一氯化物、全氯化物、氨磺酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐和 氟硼性盐等镀镍。由于镍在电化学反应中的交换电流密度 0) 氟硼性盐等镀镍。由于镍在电化学反应中的交换电流密度(i 交换电流密度 较大的电化学极化。 比较小，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化 比较小，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化。 以镀层外观来分，有无光泽镍(暗镍 半光亮镍、 暗镍)、 以镀层外观来分，有无光泽镍 暗镍 、半光亮镍、全光亮 镍、缎面镍、黑镍等。 缎面镍、黑镍等。 以镀层功能来分，有保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、 以镀层功能来分，有保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、电 铸(低应力 镍、高应力镍、镍封等。 低应力)镍 高应力镍、镍封等。 低应力

  部分镀镍电解液的成分， 表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途

  1 普通镀镍 普通镀镍即镀暗镍。依据使用目的不同， 普通镀镍即镀暗镍。依据使用目的不同，通常又可分为 预镀镍和常规镀镍两类。 即使同样是预镀液， 预镀镍和常规镀镍两类 。 即使同样是预镀液 ， 也因基体材 料情况不同而采用不一样的组分。 料情况不同而采用不一样的组分。 1．镀液的组成及操作条件 ． 采用预镀镍的目的， 采用预镀镍的目的，主要是为了能够更好的保证镀层与基体有良好 的结合力，因而， 的结合力，因而，要根据基体材料的特性而选用不 同的预 镀液。 镀液。 对预镀层不要求过厚，但结晶应细致， 对预镀层不要求过厚 ， 但结晶应细致 ， 以保证整个镀层 体系表面平滑、光洁。 体系表面平滑、光洁。

  镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定， 镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定，在空气中形成透 明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。 明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。 对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化 对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正， 后电势更正，镍镀层是阴极镀层。 后电势更正，镍镀层是阴极镀层。 镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过 镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过25µm时，才是 时 无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作 无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层， 为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里， 为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也 有镀50µ m以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被 有镀 以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被 磨蚀的零部件。 磨蚀的零部件。 在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能， 在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅 次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的 ％ 次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的10％左右