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镀镍:光亮镍

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-19  浏览次数:1188
核心提示:镀光亮镍有很多优点,不仅可以省去繁重的抛光工序,改善操作条件,节约电镀和抛光材料,还能提高镀层的硬度,便于实现自动化生产。但是光亮镀镍层中含硫,内应力和脆性较大,耐蚀性不如镀暗镍层,为了克服这些缺点,可以采用多层镀镍工艺,使镀层的力学性能和耐蚀性得到显著的改善。

镀光亮镍有很多优点,不仅可以省去繁重的抛光工序,改善操作条件,节约电镀和抛光材料,还能提高镀层的硬度,便于实现自动化生产。但是光亮镀镍层中含硫,内应力和脆性较大,耐蚀性不如镀暗镍层,为了克服这些缺点,可以采用多层镀镍工艺,使镀层的力学性能和耐蚀性得到显著的改善。

以装饰为目的的光亮镍层,要求镀层具有镜面光泽的外观。早期的光亮镀镍添加剂不具备整平性,只能给出镜面光泽的外观,对基体表面的划痕、缝隙等不能填平。20世纪50年代后使用的代表性光亮剂——糖精和丁炔二醇,即初级光亮剂和次级光亮剂互相配合,得到比较好的效果,但不足之处是光亮性和覆盖能力还不够十分理想。90年代,人们发现在初级光亮剂和次级光亮剂中,再配合一种辅助光亮剂,能使镀液对金属杂质的敏感性降低,允许含量增加,光亮覆盖能力提高,同时可减少次级光亮剂在阴极的消耗,缩短镀层出现光亮性和整平性所需的电镀时间,因此,目前所指的光亮镀镍工艺是指既能得到镜面光泽的外观,又具有优良整平性的镀镍工艺。

一、镀镍光亮剂

现代的光亮镀镍工艺,绝大多数是在瓦特型镀镍镀液中加人光亮剂。最早使用的光亮剂是一些金属盐类,如镉盐、铅盐及锌盐等。随后又出现了大量的有机光亮剂,一直延续至今。有机光亮剂还兼有整平作用。根据光亮剂的作用,一般将镀镍光亮剂分为初级光亮剂(或称第一类光亮剂)、次级光亮剂(或称第二类光亮剂)和辅助光亮剂。

(1)初级光亮剂(又名第一类光亮剂或载体光亮剂)。其作用是,使镀层的结晶细小,并给予镀层一定的光泽,但光亮度不多,不能获得全光亮镀层,因此在镀镍液中加入初级光亮剂可获得结晶细致的半光亮镍镀层。如单独使用初级光亮剂,镀层呈现压应力,因此必须与次级光亮剂合用,降低镀层的硬度和张应力可以使镀层的内应力趋近于零,增加镀层的延展性,扩大镀层的光亮电流密度范围,获得光亮、整平、脆性低的镀层。初级光亮剂都是一些含硫的有机化合物,控制一定的添加量,适当地将硫引入镀层,镀层间由于含硫量的不同,使镍层电位改变,出现不同的电位差,达到多层镍系统耐腐蚀的电化学保护作用。某些初级光亮剂还具有降低金属杂质敏感性的作用,特别是对消除铜杂质的影响有一定的效果,如苯亚磺酸盐与两种对甲苯磺酸盐的混合物。

常用的初级光亮剂,又多含有≥c—S02结构有机化合物,它们不饱和键,大多在芳香基上,芳香基可以是萘环,也可以苯环,初级光亮剂种类很多,有糖精、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酰胺、苯磺酸、l,3,6萘三磺酸钠等,使用浓度范围较宽。

(2)次级光亮剂(第二类光亮剂)。其作用是,与初级光亮剂配合使用,可以获得全光亮、整平性和延展性良好的镀层。如单独使用虽可以获得光亮的镀层,但镀层光亮范围狭窄、张应力高、有脆性。次级光亮剂对杂质比较敏感,浓度高时本身也容易造成针孔。

我国目前最广泛使用的次级光亮剂是l,4-丁炔二醇及其衍生物;其他还有香豆素,N-1,2二氯烯丙基氯化吡啶,N-烯丙基溴化喹啉,甲醛等。

目前市场上供应的,如BE、BP、PK、791、816、912、811等次级光亮剂,都是丁炔二醇与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、吡啶的反应产物或它们两次加成后的磺化产物。

(3)辅助光亮剂。这类光亮剂有的列为初级光亮剂之中。实际上这类光亮剂与初级光亮剂既有共性,也有本身的特性。它们单独使用时镀层的光亮度不佳,对镀层的光亮性仅起辅助作用,因此称其为辅助光亮剂。这类光亮剂与初级光亮剂和次级光亮剂配合使用,能提高出光速度和整平速度,改善覆盖能力,有利于采用厚铜,薄镍工艺,并能减少镀层的针孔,降低金属杂质所产生的影响。

常用的辅助光亮剂,有烯丙基磺酸钠,双烯丙基磺酰胺,乙烯磺酸钠等。

(4)润湿剂。降低镀液的表面张力,增加镀液与镀件表面的润湿作用,在镀镍液中为了消除某些有机杂质和氢气流在镀件表面产生针孔影响,也经常需要添加润湿剂,镀镍液中使用湿润剂,主要是阴离子表面活性剂,目前常用的是十二烷基硫酸钠,若采用空气搅拌,此时采用低泡,例26—1无泡润湿剂。

二、镀半光亮镍

在普通镀镍(暗镍)镀液中加入适当的不含硫的光亮剂,即为半光亮镍镀液。半光亮镍镀层的外观装饰性一般,如以外观装饰性为主的产品,则不宜镀半光亮镍,如果既要有光亮的外观,又要具有高耐蚀性的产品,才采用半光亮镍,亦即利用半光亮镍的耐蚀性再镀以光亮镍或三层镍。半光亮镍镀液中大多采用不含硫的次级光亮剂,以使与含硫的亮镍或高硫镍形成层间电位差,产生电化学保护作用。半光亮镍镀液的配方和工艺条件,列于表3—4—8。

表3—4—8半光亮镍工艺规范

半光亮镍工艺规范

为了保证两层镀镍间良好的结合力,镀完半光亮镍以后,应立即镀覆光亮镍。若在两次电镀之间,镀件在空气中停留时间过长,则须进行活化处理,以除去钝化膜,然后才能电镀光亮镍。

半光亮镍的耐蚀性比亮镍高的原因,主要是与镀层中的含硫量有关,由于半光亮镍含硫量低,因而镀层电位较正,在与亮镍层形成腐蚀原电池时,半光亮镍层为阴极,比较稳定,因而呈现较好的耐蚀性。不同镀镍层的含硫量见表3—4—9。

表3—4—9各种镀镍层中的含硫量

各种镀镍层中的含硫量

三、镀光亮镍

电镀光亮镍的镀液与电镀普通镍基本相同,其主要成分包括主盐、缓冲剂、导电盐、阳极活化剂及润湿剂,所不同的是,在光亮镍镀液中必须添加光亮剂。而光亮剂由两种或三种组合,它们的功能也稍有区别,有的只起光亮作用,有的具有光亮和整平作用,而辅助光亮剂则起着提高出光速度和整平速度的作用。电镀光亮镍的工艺规范,列于表3—4—10、表3—4—11、表3—4—12、表3—4—l3.。

表3—4—10电镀光亮镍工艺规范

电镀光亮镍工艺规范
电镀光亮镍工艺规范

表3—4—11光亮镍工艺规范摘选

光亮镍工艺规范摘选

表3—4—12深孔镀亮镍的工艺规范(适用深孔、盲孔、复杂零件)

深孔镀亮镍的工艺规范(适用深孔、盲孔、复杂零件)

表3—4—13滚镀光亮镍工艺规范摘选

滚镀光亮镍工艺规范摘选
滚镀光亮镍工艺规范摘选

1.各种因素的影响

亮镍的基本成分(除光亮剂外)与镀暗镍基本相同,其影响因素大致相同,但是镍盐的浓度较高,.pH值较低,缓冲剂的含量要高一些,以便采用较高的电流密度。镀光亮镍因含有有机光亮剂,因而,比普通镀镍容易出现针孔。但不能使用氧化剂作为防针孔剂,因为氧化剂会破坏有机光亮剂。一般在溶液中加入0.1g/L~0.2g/L的十二烷基硫酸钠来防止产生针孔或市售镀镍用润湿剂。采用空气搅拌措施可避免针孔的出现,还可以扩大电流密度范围,但必须选用低泡润湿剂。

2.光亮剂的配制和控制

光亮镍镀液的配制与普通镀液相似。光亮剂在试镀前加入。加人时应不断搅拌,加后要通电处理数小时。

糖精、1,4-丁炔二醇等用水溶解或稀释后加入。采用有关公司生产的光亮剂,应按有关说明书进行添加和调整。

光亮剂的分析方法虽在不断发展,但大都比较复杂。目前主要是根据生产情况,根据其每千安小时消耗量采取光亮剂自动添加或间隔时间来添加,也可用霍耳槽或角尺阴极板试验结果来帮助确定添加光亮剂的种类和数量。用这种方法时,应先作出各种光亮剂影响的样片(包括单独加某一光亮剂的样片和只缺某一光亮剂的样片),以便对比和检验。

四、常见故障及纠正方法(见表3—4—14)

光亮镀镍镀液对杂质比较敏感。为了防止杂质的积累,一般采用空气搅拌连续过滤方法,在生产中必要时也要采用定期综合处理的方法。一般是用双氧水-活性炭联合处理的方法,或高锰酸钾一活性炭联合处理的方法。处理周期的长短应根据溶液的体积,溶液污染的程度,镀层质量等因素来确定,一个月或几个月处理一次。除综合处理外,个别杂质处理请见镀暗镍这一节。目前市售除杂剂见表3—4—15。

表3—4—14常见故障及纠正方法

常见故障及纠正方法

表3—4—15镀镍液除杂剂简介

镀镍液除杂剂简介
镀镍液除杂剂简介
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