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提高可溶性阳极快速刷镀镍沉积速率的方法

放大字体  缩小字体发布日期:2012-07-19  浏览次数:777
核心提示:与不溶性阳极快速刷镀镍溶液相比,可溶性阳极快速刷镀镍溶液具有使用成本低、沉积速率快、刷镀效率高等特点口]。本文对可溶性阳极快速刷镀镍的工艺参数进行优化,以提高镀层的沉积速率。
   前言

  与不溶性阳极快速刷镀镍溶液相比,可溶性阳极快速刷镀镍溶液具有使用成本低、沉积速率快、刷镀效率高等特点口]。本文对可溶性阳极快速刷镀镍的工艺参数进行优化,以提高镀层的沉积速率。

  1试验

  1.1材料与设备

  试验所用材料为45 #圆钢,尺寸为直径40 mm×400 mm。用绝缘胶带包裹不镀部位,刷镀部位长20 mm。试棒在机床上夹持旋转,每次溶液量为250 mL,采用塑料烧杯浇溶液,刷镀时间为10 min。

  采用南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司生产的TDN-60型电刷镀电源。

  1.2工艺流程

  除油—一电净—一一次活化—一二次活化—一预镀镍—一快速刷镀镍

  1.3主要工序说明

  (1)除油

  采用丙酮或洗衣粉除去试棒表面的机油。

  (2)电净

  电净液TGY-1,正极性,12 V,30 s。

  (3) -次活化

  活化液THY-2,反极性,12 V,20 s。

  (4)二次活化

  活化液THY-3,反极性,18 V,40 s。

  (5)预镀镍

  特殊镍溶液TDY-101,正极性,15 N18 V,30 s。

  (6)快速刷镀镍

  快速镍溶液TDY-112,正极性,5V起镀,3~5 min后升至8~10 V。

  2 结果与讨论

  2.1 镍盐的质量浓度对沉积速率的影响

  图1为镍盐的质量浓度对沉积速率的影响。由图1可知:随着镍盐的质量浓度的增加,允许的电流密度增大,沉积速率加快。对于可溶性阳极快速刷镀镍溶液而言,主盐的质量浓度过高,温度稍低,主盐极易结晶析出,给操作带来麻烦。可溶性阳极快速刷镀镍溶液阳极镍溶解的电流效率大于阴极镍沉积的电流效率,随刷镀时间的增加,温度升高,水分蒸发,镍盐的质量浓度增加。当镍盐的质量浓度增加到一定程度时,溶液产生结晶,可用专用的稀释液调整溶液的密度到标准值1. 15 g/L。

  2.2 pH值对沉积速率的影响

  图2为pH值对沉积速率的影响。由图2可知:随着pH值的升高,沉积速率加快。可溶性阳极快速刷镀镍溶液随刷镀时间的增加,pH值升高,可用专用的稀释液调整溶液的pH值至2.5。

  2.3温度对沉积速率的影响

  图3为温度对沉积速率的影响。由图3可知:随着温度的升高,沉积速率先加快后趋于平稳。温度对镀层的结合力有较大的影响,当温度较低时,为了保证镀层的结合力,溶液需加热。可溶性阳极快速刷镀镍溶液随刷镀时间的增加,温度升高,当采用高电流密度刷镀大面积工件时,若温度过高易出现局部干斑,造成局部镀层的结合力变差。一般溶液温度不宜超过70℃。为了控制溶液温度,宜采用较充足的镀液,循环供液。若提高溶液流量,工件温度还继续上升,必须降低电流密度来确保工件温度,采用双阳极或多阳极,减少被镀面在空气中的持续暴露时间,使工件表面不会出现干斑。


 

  2.4阴阳极相对运动速率

  提高阴阳极相对运动速率,是降低镀液浓差极化的重要手段。选择相对运动的标准为:镀层平整、光滑,镀液在工件离心力作用下不产生飞溅。提高阴阳极相对运动速率可以降低镀层的粗糙度。刷镀较厚的镍层时,适当提高工件转速,还可以用油石、水砂纸等边打磨边刷镀,与研磨刷镀效果相当,有利于提高镀层的一次镀厚能力。

  2.5 电压与电流密度

  电压低,镀层光亮,沉积速率慢;电压高,沉积速率快,镀层粗糙。过高的电压和电流密度会使镀层结瘤、起毛刺、应力增加、镀液温度升高过快且气化严重,影响刷镀质量。可溶性阳极电刷镀的电压一般控制在10~12 V范围内,电流密度一般控制在300~500 A/dm2范围内。

  2.6工艺比较

  可溶性阳极快速刷镀镍溶液与不溶性阳极快速镀镍溶液的异同,如表1所示。

  3 结论

  (1)为了提高沉积速率,可升高溶液的温度,使用合适的电压、电流密度及阴阳极相对运动速率。

  (2)为了延长溶液的使用寿命,要用专用的稀释液调整溶液以确保镀层的性能及降低电刷镀溶液的使用成本。

  (3)可溶性阳极快速刷镀镍是一种应用广、效率高、成本低、易掌握、好管理的常规电刷镀溶液。


 

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