化学镀镍镍层晶格大小的影响因素

化学镀镍镍层晶格大小的影响因素,第1张

1)影响镀液化学成分。

  过去曾讨论过化学镀镍溶液中镍盐、还原剂、复合剂、缓冲剂和稳定剂对化学镀层过程和涂层功能的影响。简而言之,对化学镀镍溶液中重要成分的影响非常紧张和复杂。

  在现实的化学镀镍控制中,不仅需要保持一定的化学成分在范围内,还需要保持其他相关的化学成分和工艺参数在响应范围内。

HH118-9碱性化学镀镍添加剂 使用工艺说明书

本产品分为A液和B液两种。

HH118-9A液:用于配制化学镀槽工作液,PH值45~5,密度约122,液体呈浅**或无色透明状。

HH118-9B液:用于配制化学镀槽工作液和补充液,PH值6~65,密度约101,液体呈蓝色透明状。

该添加剂适合于钢铁、铜和铝等多种金属材料的化学镀镍工艺以及石墨、塑料等非金属材料的化学镀镍工艺,特别应用于铝件的直接化学镀镍工艺。该镀层光亮均匀、结合力好、防腐性能较强、工艺操作比较简单,适合大批量生产。

一、配槽工艺配方及参数

硫酸镍 25g/L

次亚磷酸钠 25g/L

HH118-9A 100mL

HH118-9B 100m/L

PH值 85~9

温度 80~85℃

装载量 1~12dm2/L

首先用槽液总体积一半的水,分别将计算好的硫酸镍、次亚磷酸钠溶解、沉淀、过滤后入镀槽,连续搅拌均匀。先后将计算好的HH118-9A液和HH118-9B液倒入镀槽中,连续搅拌均匀后,加水至槽液总体积,搅拌均匀,对槽液过滤处理一次后,用氨水调试槽液的PH值至工艺要求,加氨水时要注意同时均匀搅拌槽液,测试PH值时,必须等氨水搅拌均匀后进行。PH值调好后,便可升温试镀。

注:配槽液用水,最好用除离子水或者纯净水。

配好后的槽液即为工作液。

二、补充液的配制

基本配方:

硫酸镍 25g/L

次亚磷酸钠 25g/L

HH118-9B 100mL

补充液主要用于工作液在施镀过程中的消耗补充调整,实际生产中,可根据槽液水分的蒸发情况,将补充液配成浓缩液,最好浓缩一倍,较方便工作液的调整。配制补充液的用水同上。另外,现场可根据当天(或一个班次)补充液的用量,配好待用。配制的方法可参考工作液的配制方法。

三、镀液的调整和补充

镀液在工作过程中, 一些主要成分由于消耗而发生变化,影响镀液相关的理化性能,必须及时进行调整和补充。其方法可根据现场条件和情况进行选取。

1 有分析和检测条件时,可在规定的时间里,对镀液中的硫酸镍的含量进行分析检测,确定硫酸镍需要补充的重量(g/L),然后要根据补充液的配方,按其它材料与硫酸镍的比例关系,计算出次亚磷化钠和HH118-9B需要添加的重量,分别用水溶解,沉淀去渣后进行混合搅拌均匀,配成补充液过滤入槽。此时用水的多少,要注意槽液水分的蒸发量,如蒸发量过少,可视槽液的工作状况,部分采用槽液配制补充液。

补充完成后,用氨水将PH值调到工作范围内,然后升温至工作温度,进行下一批次的施镀工作。

2 没有分析和检测方法条件时,一般情况下,要求每施镀一小时补充调整一次。补充时,补充液的用量为实际工作镀液的10%进行添加。而

实际工作镀液(升)=槽中实际镀件施镀面积的总和(平方分米)

施镀时间不到一小时的,每镀一次产品,都需进行一次补充调整。补充液的添加量要根据实际施镀时间占一小时施镀时间的比例关系进行换算,得到补充液的添加量。

同样,当用补充液添加时,由于槽液的蒸发量不够大,而造成加水过多时,可将补充液浓缩一倍后进行添加,最后加水至槽液的体积。

补充完成后,用氨水将PH值调到工作范围内,然后升温至工作温度,进行下一批次的施镀工作。

附:

1. 钢铁、铜等金属常用化学镀镍工艺流程

化学除油→水洗→酸洗活化→水洗→热水预热→化学镀镍→水洗→后处理

2. 铝件直接化学镀镍工艺流程

化学除油→水洗→酸洗出光→水洗→表调→化学镀镍→水洗→后处理(或后续工序)

3. 石墨板化学镀镍工艺流程

化学除油→水洗→活化→水洗→预处理→水洗→化学镀镍→水洗→后处理

镍磷镀是一种化学溶液,能与碳钢等部件发生化学反应,在钢部件的表面形成一层镍磷镀膜,有效的隔断钢部件与腐蚀性介质的接触,从而达到防腐的目的。它的施工是将工件浸泡在镀液中缓慢反应,由于是全浸透,反应镀层均匀,更形象的讲大家在学校经常做的铁片置换铜离子的试验,与此类似。其中镍占90%左右,其他是磷,镍磷镀的防腐性能很高,而且耐温可以达到500℃。镍磷镀的优点是:1、它镀层的致密性,凡是溶液能渗透的地方都能很好的施镀;2、镀层十分光滑,污垢不容易沉积3、镀层性质与金属类似,不影响换热器的换热系数。

在资料中,他们还对换热器管束的耐腐蚀性能做了对比试验,采用的方法分别为:1、20钢裸露寿命2~3月;2、PPS涂层(一种防腐树脂)寿命为6~12月;3、12Cr2AlMoV(钢材质)寿命为11个月;4、渗铝为10个月;镍磷镀的耐腐蚀寿命为25个月。

价格方面,他们也和国内几种常用的防腐涂料以及各种镀层进行了比较。单从即时费用看,镍磷镀的价格要比我们现在用的防腐涂料高出一些,如果从长远估算,它的投资要小的多。另外,镍磷镀施镀后还有一些后续工作要做。比如,有沉积物时不能用我们厂检修时清理气分管束那样机械清理。所以清理方面,他们引进了国外高压水清理技术,水压最高可达270Mpa,根据不同的需要调整水压,能很好的清理杂物。

化学镀镍,镍磷镀ENP(Electroless Nickel plating)工艺是一种用非电镀(化学)的方法,在零部件表面沉镀出十分均匀、光亮、坚硬的镍磷硼合金镀层的先进表面处理工艺。它兼有高匀性、高结合强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和无漏镀缺陷及仿真性极好六大优点,其综合性能优于电镀铬。在很多环境介质中甚至比不锈钢更耐腐蚀,用来代替不锈钢可以降低工件成本。在工艺方面,化学镀镍是靠化学方法形成镀层,不受零件形状和尺寸的限制,任何复杂形状的零件各部位镀层厚度均匀一致,施镀过程中厚度精度为±2μm,能够满足各种复杂精密部件的尺寸要求,而且镍合金镀层质密光滑,镀后无需任何加工,还可以反复修镀。该技术是目前发达国家重点推广的表面处理新技术。

一、化学镀镍,镍磷镀ENP的基本原理

   化学镀镍,镍磷镀ENP的基本原理是以次亚磷酸盐为还原剂,将镍盐还原成镍,同时使金属层中含有一定的磷,沉淀的镍膜具有催化性,可使反应继续进行下去。关于ENP的具体反应机理,目前尚无统一认识,现为大多数人所接受的原子氢态理论是: 1、镀液在加热时,通过次亚磷酸根在水溶液中脱氢,而形成亚磷酸根,同时放出生态原子氢,即:

                H2PO2-+H2O→H2PO32-+H++2[H]

2、初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化,使镀液中的镍离子还原,在催化金属表面上沉积金属镍:               Ni2++2[H]→Nio+2H+

3、随着次亚磷酸根的分解,还原成磷:

                H2PO2-+[H]→H2O+OH-+Po

镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P合金,因此,ENP的基本原理也就是通过镀液中离子还原,同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子进入镀层,形成过饱和的Ni-P固溶体。

二、化学镀镍,镍磷镀ENP工艺特点

1、该工艺从原料到操作对环境无毒无污染,属于环保型表面处理工艺。

2、属于热化学镀,靠化学反应在零件表面生成镀层。

3、工艺独特,对任何复杂形状的零件,只要浸到镀液,就能获得各个部位完全均匀一致的镀层(彻底弥补了电镀工艺的漏镀缺陷)。

4、镀层十分光滑均匀,并且厚度能够得到精确控制,镀后无需任何加工处理。

三、镀层性能特点

1、镀层成分:镀层合金(镍磷硼合金),其中镍86-97%,合金成分3-14%。

2、结合力:镀层合金与基体之间是金属键结合,连结坚固,结合力超强。钢或铝合金300-400Mpa,铜140-160Mpa,是电镀的6-8倍,能承受很大的剪切应力而不脱皮。

3、镀层硬度:镀态300-500HV,热处理(350-400℃1h)后可达到800-1000HV,接近电镀硬铬的硬度,但综合性能比硬铬镀层好,是替代硬铬镀层的理想镀层。

4、抗腐蚀性:镀层针孔率底,又是非晶态结构,无晶界面,腐蚀性介质无法渗透通过镀层,其化学稳定性高,具有优良的抗腐蚀性能。特别是高磷镀层,可以耐各种介质的腐蚀,在很多行业中可以代替不锈钢。

5、耐磨性:非晶态的合金结构能起到固体自润滑效果,适当热处理(350-400℃1h)后强化了镀层结构的驰豫现象,镀层延展性、韧性大为改善,硬度大大提高,加上表面质密、均匀、光滑,因此具有极好的耐磨性,性能优于硬铬镀层。

另外,ENP镀层还具有耐高(低)温(-50-890℃)、无磁性、钎焊性能好、电阻率低、导电(热)性能好、膨胀系数低、抗变色能力强等特殊的物理化学性能,使该工艺在电子、石油化工、机械制造等各个工业部门得到广泛的应用。

四、化学镀镍,镍磷镀具体应用

化学镀镍,镍磷镀ENP工艺可在钢、铜、铝等基材上沉镀,并以良好的工艺性和优秀的镀层性能,在电子和计算机、航空航天、化学化工、石油天然气、机械、汽车摩托车、精密仪器、食品机械、医药、纺织、市政路政等行业广泛应用。

1、电子、计算机行业

铝镁合金硬盘、线路板、薄膜电阻器、金属元件等,利用化学镀镍合金可提高其耐磨、耐蚀性能和特殊的物理化学性能。

2、机械制造工业

凡需要耐磨,耐蚀的零部件一般都可以用化学镀镍合金层来提高其寿命,如液压轴、曲轴、传动链带、齿轮、工卡量具等。

3、模具行业

镍合金镀层因其耐磨、耐蚀、结合力强、固体自润滑性能以及工艺上的均匀,可控厚度等的优势,能够起到强化模具的理想效果,大大提高模具的抗磨损、抗擦伤、抗咬伤的能力,脱模容易,既延长了模具寿命,又提高了模加工件的表面质量,用ENP工艺处理模具时表面厚度均匀无变形,模具表面尺寸超差时,可以很精确地修复。

4、石油、化工行业

化学镀镍合金对含硫化氢的石油和天然气以及酸、碱、盐等化学腐蚀介质都具有优良的抗蚀性,所以采油设备、输油气管道中应用广泛。普炭钢、低合金钢上镀一层50-70μm的合金,其寿命可提高3-6倍。化学工业的容器、阀门、管道、泵等可用这种工艺处理,以代替不锈钢和纯镍。又因其兼有优良的抗蚀、耐磨、精确零件的特点,构成了ENP工艺独特的优势。

5、汽车摩托车行业

主要是利用化学镀镍合金层的耐蚀、耐磨性能。如形状复杂的散热器、齿轮、喷油嘴、制动瓦片、减振器等等。

6、其它行业

ENP工艺还适合处理航空、汽车业中一些要求耐磨耐蚀,并且又对称平衡的零件,铝、镁、铍材料制成的航空零部件和电子元器件等。

化学镀镍的PH值工艺范围是46到52,高磷镍是47到52ph值过高会导致镀速加快,从而导致零件耐蚀性降低。ph过低则会导致镀速减慢。一般ph值是靠化学镍液周期来定的,前期应控制在47,根据溶液Ni浓度的消耗与添加,逐渐提高ph值和温度,可以稳定镀速和质量

会,电镀镍杂质少,成分单一,会产生磁性,要想不产生磁性,要化学镀高磷镍,镀镍层含磷量达到114%以上,完全没有磁性。

采用镀镍光亮剂中间体目前是光亮剂生产的主要方式。20世纪90年代,德国巴斯夫公司电镀镍中间体开始进入中国市场,在取得高额利润的同时,也带动了国内中间体制造业的发展。国内已武汉风帆、天津天海、广州达志、江苏梦得、河北金日、宁波明日等代表的中间体生产及销售企业,不断完善,发展,产品不断升级换代,满足了市场的需求,同时也促进了市场竞争的激烈性。在电镀生产竞争日益增强的今天,掌握最新技术,降低生产成本是每个企业最有效途径。学习掌握运用,光亮剂的复配技术,是提高电镀质量,降低生产成本的有效捷径。光亮剂是用多种中间体配制而成的,了解认识这些中间体的作用机理,对中间体进行科学合理的复配,决定了光亮剂的质量。笔者近年通过到“中间体”生产单位学习请教,现场配制测试等形式对光亮剂中间体不间断的进行了研究,整理出大国内部份生产中间体厂家的产品,并选用了十几种中间体做了镀镍光亮剂的配制,并在一些电镀厂投入使用,取得了认同。现讨论、介绍如下:

1 镀镍中间体光亮镍中间体分为第一类和第二类两种。

11 第一类光亮镍中间体

主要起消除镀层内应力,增加延展性,提高低电位分布能力,抗杂等作用,品种主要有:

BSI 糖精 应力消除剂 柔软剂

BBI 双苯磺酰亚胺 可部份取代糖精,起柔软,整平抗杂增白作用。

ALS 丙烯基磺酸钠 辅助光亮剂,提高金属分布能力及延展性。

ASNA 不饱和烯烃磺化物 辅助光剂,具有良好的分散能力,防止针孔及减少主光剂消耗。

MHEE 不饱和脂肪酸衍生物,辅助光剂与BSI结合组成基本光剂,中区走位剂,与HPSS组配使用,具有卓越的低区分散能力。

MSEE 不饱和脂肪酸酯的磺化物,辅助光剂,与BSI等配合使用可提高分散能力,与吡啶衍生物和丙炔醇衍生物配合使用可提高低区的整平性。

UAS 不饱和烷基磺酸钠 走位剂 辅助光亮剂

SPS 羧基化合物磺酸钠 走位剂 辅助光亮剂

PESS 丙炔嗡盐 镍强光亮低电位走位剂

MOSS 丁炔嗡盐 镍白亮低电位走位剂

EHS 增加镀层延展性,提高镀液分散能力,增加镍镀层白亮度。

12 第二类光亮镍中间体

主要起增强阴极极化,提高光亮填平长效等作用。主要品种有:

DEP 二乙基丙炔胺 强整平剂 光亮剂。

MPA 二甲基丙炔胺 强整平剂 光亮剂。

PABS 二乙基丙炔胺甲酸盐 整平剂 光亮剂。

PPS 双羟基丙烷丁炔醚 强整平剂 光亮剂(在高电流密度区特佳)

PPS-OH 吡啶-2-羟基丙磺酸钠盐 高整平剂(在高中电流密度区特佳)

PA 丙炔醇 整平剂 光亮剂

PAP 丙氧化丙炔醇 整平剂 光亮剂

PME 乙氧化丙炔醇 整平剂 光亮剂

POG 甘油单丙炔醚 整平剂 光亮剂

PDA 丙炔基二乙胺甲酸盐 整平剂 光亮剂

PHE 2-丙炔基2羟烷基醚 整平剂 光亮剂

POPS 磺基丙炔醚钠盐 中低区填平剂 辅光剂

POPDH 炔丙基氧化羟基丙烷化合物 同炔属醇衍生物,搭配使用,协同出光,加强整平,提高低电流区填平能力

BOZ 14丁炔二醇,长效光亮剂

BEO 乙氧化丁炔二醇,长效光亮剂,弱整平剂。

BMP 丙氧化丁炔二醇,长效光亮剂 弱弱整平剂。

HBE 4-羟基-2-丁炔基-2羟烷基醚 长效光亮剂

HD-M 二甲基已炔二醇 光亮剂(可作半光亮镍,亦可作光亮镍光亮剂中间体)

HD-N 半光亮镍中间体 促使镀层柔软

TCA 水合三氯乙醚 半光亮剂 柔软剂

13 其它中间体

包括润湿剂、除杂剂、掩蔽剂等。

DC-EHS 二乙基已基硫酸钠,镍低泡润湿剂适合于空气搅拌。

A-BP 磺基丁二酸酯钠盐,镍低泡润湿剂适合于空气搅拌。

A-MP 磺基丁二酸二乙酯钠盐,镍低泡润湿剂,适合于空气搅拌。

A-YP 磺基丁二酸二戊酯钠盐,镍低泡润湿剂,适合空气搅拌。

DRO 聚氧乙烯烷基酚醚硫酸盐 镍高泡润湿剂,适合于阴极移动。

LRO 高泡润湿剂,适合于阴极移动,不发灰,不起雾。

PS 丙炔磺酸钠 低区光亮剂 填平剂杂质容忍剂

VS 烯已基磺酸钠 走位剂 抗杂剂

HPSS 有机多硫化合物 走位剂 抗杂剂

ATP 硫脲类化合物 提高低电流区遮盖能力,杂质容忍剂。

ATPN 羧乙基异硫脲嗡甜菜碱 走位剂 抗杂剂

IUP 3-异硫脲基酸盐 走位剂 抗杂剂

ALO3 炔醇基磺酸钠 走位剂 抗杂剂

SSO3 吡啶羟基丙烷磺酸钠,提高低电位区遮盖能力,杂质容忍剂。

US 羧丙基异硫脲钠盐 走位剂 抗杂剂

2 镀镍光亮剂特点及类型21 光亮剂特点

高品质的主光剂应具备以下特点:

1) 消耗稳定,分解产物少。

2) 低电位走位佳,分散性能好。

3) 应力小,镀层无脆性。

4) 镀层光泽一致,厚薄均匀。

5) 出光速度较快,填平能力好,镀层清晰。

6) 抗杂能力强,提高容忍度。

22 光亮剂分类

根据镀镍中间体的不同性能,光亮镍添加剂可分为主光剂、辅助剂两大类。

主光剂主要起光亮、整平作用,以第二类中间体为主。辅光剂主要是第一类中间体,在镀槽起增加阴极极化,光亮、整平等作用。

辅助剂:协助主光剂正常发挥,将主光剂不足之处进行弥补。以第一类中间体为主进行搭配。

辅助剂按使用性能,可分为以下几种:

1)开缸剂:以初级光亮剂,柔软,走位,抗杂剂等成份组成应用较多,一般用以弥补主光剂不足之处。

2)柔软剂:提高镀层延展性走位,起抵消内应力作用。

3)走位剂:帮助低电位施镀,提高金属分散性能。

4)除杂剂:由多种除杂剂中间体配制而成,能除去有机或无机杂质,可按系统分为,除铁、除铜、除锌剂等,有利于低区走位。

5)润湿剂:分为两种,适用于空气搅拌的称为低泡润湿剂;适用于阴极移动的称为高泡润湿剂。主要起消除镀层针孔,降低镀层表面张力,使氢气泡不滞留于工作表面的作用。

配制第四代镀镍光亮剂可参考下述原则:至少有一种吡啶类化合物,如PPS或PPS-OH;至少一种丙炔类化合物如DEP、PAP、PME等;至少一种低电流密度区光亮整平中间体,如PS、PESS、PP-ESE、BP-DESE;至少一种低区走位,杂质容忍物质,如ATP、VS、ALS等。

3 镀镍光亮剂的配方对要求电镀镍的产品,不同的产品所要求的色泽会不一样,表面的光亮度不一样,光亮剂要依产品要求而有所变化,否则就达不到产品质量标准。

31普通型电镀亮镍

A、镀镍主光剂

开缸量 03-05ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:PPS-OH PDA BEO

次要成份: PS、PHE、ATP

B、镀镍调整剂(开缸剂柔软剂 走位剂)

开缸量 8-10ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:BSI ALS

次要成份:PPS-OH 、PDA 、PS ALO3

32高整平型镀镍光亮剂配方

A、镀镍主光剂

开缸量 03-05ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:PPS-OH PDA POG

次要成份: PS、HBE、ATPN

B、镀镍调整剂(开缸剂柔软剂 走位剂)

开缸量 8-10ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:BSI ALS PPS-OH

次要成份:PDA 、PS、 POG

33高走位剂型镀镍光亮剂配方

A、镀镍光亮剂

开缸量 03-05ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:PPS-OH PME DEP

次要成份: PS、ATPN、POPDH

B、镀镍调整剂(开缸剂柔软剂 走位剂)

开缸量 8-10ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:BSI SAS ATPN

次要成份:PPS-OH、PME、POPDH、PS

34乌亮型镀镍光亮剂配方

A、镀镍光亮剂

开缸量 03-05ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:MPA PPS-OH PDA

次要成份: BEO、PS、SSO3

B、镀镍调整剂(开缸剂柔软剂 走位剂)

开缸量 8-10ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:BSI ALS SSO3

次要成份:PPS-OH、PDA、PS

35白亮型光亮剂配方

A、镀镍光亮剂

开缸量 03-05ml/L 消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:PPS-OH PESS DEP

次要成份:PHE、PDA、POG

B、镀镍调整剂(开缸剂柔软剂 走位剂)

开缸量 8-10ml/L消耗量100-150 ml/KAH

主要成份:BSI BBI ATPN

次要成份:PPS-OH、PDA、SAS

36镀镍除杂水

用量 1-2ml/L

主要成份:PN

次要成份: US

37镀镍润湿剂

A、低泡湿剂

用量 1-3ml/L

主要成份:A-BP

次要成份: DC-EHS

B、高泡湿剂

用量 1-3ml/L

主要成份:DRO

4 结语用中间体配制镀镍光亮剂需要了解各种中间体的作用,用量、消耗量。各成分的开缸用量与千安培·小时消耗量往往比例不同。因此需经生产验证。并认真作好纪录,不断调整成分比例,使其完善。这样才能得到出光速度快,整平性能好,光亮剂各组分同步消耗的科学合理的镀镍光亮剂配方。

以上是笔者之拙作,愿与同仁合作共同提高

核心提示:化学镀镍的工艺因素控制

(1)镀液化学成分的影响

化学镀镍溶液中的镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂等主要成分对化学镀过程以及镀层性能的影响,已在6.1.2中进行过讨论。总之,化学镀镍溶液中主要成分的影响是十分重要而且是复杂多变的。化学镀镍实际操作中,不仅需要使某一化学成分维持在最佳范围内,而且需要使其他各种相关化学成分及工艺参数保持在相应的最佳范围之内。

(2)温度的影响

镀液温度对于镀层的沉积速度、镀液的稳定性以及镀层的质量均有重要影响。

化学镀镍的催化反应一般只能在加热条件下实现,许多化学镀镍的单个反应步骤只有在50℃以上才有明显的反应速度,特别是酸性次磷酸盐溶液,操作温度一般都在85~95℃之间。镀速随温度升高而增快,一般温度每升高l0℃,沉积速度就加快一倍。但需要指出的是,镀液温度过高,又会使镀液不稳定,容易发生自分解,因此应该根据实际情况选择合适的温度,并尽量保持这一温度。一般碱性镀液温度较低,它在较低温度的沉积速度比酸性镀液快,但温度增加,镀速提高不如酸性镀液快。

温度除了影响镀速之外,还会影响镀层质量。温度升高、镀速快,镀层中含磷量下降,镀层的应力和孔隙率增加,耐蚀性能降低,因此,化学镀镍过程中温度控制均匀十分重要。最好维持溶液的工作温度变化在±2℃内,若施镀过程中温度波动过大,会发生片状镀层,镀层质量不好并影响镀层结合力。 。

(3)pH值的影响

pH值对镀液、工艺及镀层的影响很大,它是工艺参数中必须严格控制的重要因素。

在酸性化学镀镍过程中,pH值对沉积速度及镀层含磷量具有重大的影响。随pH值上升,镍的沉积速度加快,同时镀层的含磷量下降。pH值变化还会影响镀层中应力分布,pH值高的镀液得到的镀层含磷低,表现为拉应力,反之,pH值低的镀液得到的镀层含磷高,表现为压应力。

对每一个具体的化学镀镍溶液,都有一个最理想的pH值范围。而化学镀镍施镀过程中,随着镍一磷的沉积,H+不断生成,镀液的pH值不断下降,因此,生产过程中必须及时调整,维持镀液的pH值,使其波动范围控制在土0.2范围之内。调整镀液pH值,一般使用稀释过的氨水或氢氧化钠,在搅拌的情况下谨慎进行。采用不同碱液调整镀液pH值时,对镀液的影响也不同。用NaOH调整镀液pH值时,只发生酸碱中和反应,将反应过程中生成的H+中和掉,而用氨水调整镀液pH值时,除了中和镀液H+外,镀液中的氨分子与镀液中的Ni2+及络合剂还会生成复合络合物,降低了镀液中游离的Ni2+浓度,有效抑制了亚磷酸镍的沉淀,提高了镀液的稳定性。

(4)搅拌的影响

对镀液进行适当的搅拌会提高镀液稳定性及镀层质量。首先搅拌可防止镀液局部过热,防止补充镀液时局部组分浓度过高,局部pH值剧烈变化,有利于提高镀液的稳定性。另外,搅拌加快了反应产物离开工件表面的速度,有利于提高沉积速度,保证镀层质量,镀层表面不易出现气孔等缺陷。但过度搅拌也是不可取的,因为过度搅拌容易造成工件局部漏镀,并使容器壁和底部沉积上镍,严重时甚至造成镀液分解。此外,搅拌方式和强度还会影响镀层的含磷量。

(5)装载量的影响

镀液装载量是指工件施镀面积与使用镀液体积之比。化学镀镍施镀时。装载量对镀液稳定性影响很大,允许装载量的大小与施镀条件及镀液组成有关。每种镀液在研制过程中都规定有最佳装载量,施镀时应按规定投放工件并及时补加浓缩液,这样才可以收到最佳的施镀效果。一般镀液的装载量在0.5~1.5dm2/L。装载量过大,即催化表面过大,则沉积反应剧烈,易生成亚磷酸镍沉淀而影响镀液的稳定性和镀层性能;装载量过小,镀液中微小的杂质颗粒便会成为催化活性中心而引发沉积,容易导致镀液分解。因此,为保证施镀的最佳效果,应将装载量控制在最佳范围。

(6)化学镀液老化的影响

化学镀镍溶液有一定的使用寿命。镀液寿命以镀液的循环周期来表示,即镀液中全部Ni2+耗尽和补充Ni2+至原始浓度为一个循环周期。随着施镀的进行,不断补加还原剂,HPO32-浓度越来越大,到一定量以后超过NiHP03溶解度,就会形成NiHPO3沉淀,镀液出现浑浊。虽然加入络合剂可以抑制NiHP03沉淀析出,但随着周期性的延长,即使存在大量的络合剂也不能抑制沉淀析出,镍沉积速度急剧下降,镀层性能变坏,此时说明镀液已经达到寿命,应该废弃。

(7)在不同基体材料上施镀

化学镀镍可以直接沉积在具有催化作用的金属材料(如镍、钴、钯、铑)上和电位比镍为负的金属材料(如铁、铝、镁、铍、钛)上。后一类金属是首先靠溶液中的化学置换作用,使在其表面上产生接触镍,因镍自身是催化剂,从而使沉积过程能继续进行下去。

对无催化作用且电位较镍为正的金属材料(如铜、黄铜、银等),可以用引发起镀法,即用清洁的铁丝或铝丝接触镀件表面,使其成为短路电池,此时被镀件作为阴极,表面首先沉积出镍层,使化学镀镍反应得以进行下去;亦可瞬时通以直流电流作为引镀。另外一种方法是将被镀件先在酸性氯化钯稀溶液中短时间浸泡(例如在0.1g/LPdCl2和0.2g/LHCl溶液中浸20s),经彻底漂洗后再进行化学镀镍。

在非金属材料上化学镀镍,其表面必须先经过特殊的前处理,除去油污和脱膜剂,再经过化学敏化、活化处理(一般是利用钯的成核作用),使之具有催化活性,才能浸入化学镀镍溶液中镀镍。

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