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電鍍基礎(chǔ)知識（1）以瓦特浴為基礎(chǔ)的光澤電鍍鎳：1 電鍍液：瓦特浴是以硫酸鎳為主要成分的鍍鎳發(fā)明者的名字而命名的。下圖3.8是光澤鍍鎳液的成分組成表。以下說明各個成分主要作用。 硫酸鎳：硫酸鎳的作用就是給電鍍液供給鎳離子。氯化鎳也可以供給鎳離子。鎳離子的濃度越高需要的電流密度就越高，越低就相反。但濃度過高，粘性也變高，因此容易產(chǎn)生針孔，而且液體帶出量也會增多。表3.8 光澤電鍍鎳液的成分組成：成分范圍硫酸鎳 NiSO46H2O240300g/L氯化鎳 NiCl26H2O4050g/L硼酸 H3BO33545g/LPH3.84.2光劑適量溫度5060電流密度24A/dm2攪拌空氣攪拌 氯化鎳：溶解在鍍液中分解出氯離子。NiCl2 Ni2+ +Cl- 加氯化鎳的目的是為了給鍍液供給氯離子。氯離子會促進(jìn)鎳陽極的溶解。缺少氯離子，鎳陽極會變成不動態(tài)化，難以溶解。但過剩的氯離子會增強(qiáng)鍍層的內(nèi)部應(yīng)力。因此濃度管理非常重要。 硼酸：添加硼酸會抑制高電流密度部位產(chǎn)生氫，因此也會防止燒焦。鍍鎳液的陰極部產(chǎn)生的反應(yīng)主要是鍍鎳反應(yīng)，但陰極電流效率不是100%。陰極部主要有以下兩種反應(yīng)：鍍鎳反應(yīng) ： Ni2+2e-Ni產(chǎn)生氫反映： 2H+2e- H2特別是端子電流集中部位的氫發(fā)生率高，氫離子消耗高，因此這個部位的PH比整個液體的PH高。PH上升會導(dǎo)致產(chǎn)生Ni(OH) 2沉淀。最終沉淀跟鎳一起析出使鍍層成灰黑色。Ni2+2OHNi(OH)2完全沒含有硼酸的電鍍液和含有標(biāo)準(zhǔn)濃度硼酸的電鍍液相比較，含有硼酸的液沒有發(fā)生燒焦現(xiàn)象。這說明硼酸會抑制高電流部位產(chǎn)生氫。以前的教科書里說明這種現(xiàn)象是因為硼酸作為弱酸起了緩沖作用。但現(xiàn)在這句話已被否定。事實上是硼酸防止了高電流部的PH變化，因此抑制了燒焦現(xiàn)象。而且標(biāo)準(zhǔn)組成的硼酸濃度為溶解度的極限濃度，因此溫度一下降就有結(jié)晶出現(xiàn)。最近對硼酸排出的規(guī)格很嚴(yán)，因此也有用檸檬酸替代硼酸的提案。2 光劑：現(xiàn)在在市場上可以看到銷售大量的鍍鎳用光劑。以下用表格形式總結(jié)了光劑的種類以及其作用。（表3.9）。光劑一般分為一次光劑和二次光劑。但出光劑，均勻作用的是二次光劑。二次光劑因是容易吸著在金屬表面的有機(jī)化合物，如果單獨使用，會形成脆，高應(yīng)力，無光澤的電鍍層。這時加適量的一次光劑會緩沖二次光劑的不良影響，最終會形成均勻的電鍍層。一次光劑控制二次光劑的吸著。因為是這樣，一次光劑被稱為二次光劑的。表3.9鍍鎳用添加劑的種類和作用：分類藥品（例）濃度作用一次光劑 糖精 萘黃酸鈉鹽12/510/輔助二次光劑，抑制電鍍內(nèi)部應(yīng)力。二次光劑1-4-丁炔二醇0.10.2/出光劑，均勻光劑。防針孔劑 界面活性劑少量降低電鍍液的表面張力，易分開氫氣氣泡。但是在二次光劑里單獨加一次光劑，只能起半光澤效果，均勻性也不是很好。一次光劑又有減少鍍鎳的張開應(yīng)力，因此又叫做是應(yīng)力抑制劑。正常的鍍鎳光劑是由一次光劑和二次光劑的合理搭配下形成的。防針孔劑屬界面活性劑，會減少鍍液的表面張力，氫氣氣泡也容易從產(chǎn)品表面分開。因此可以防止因氣泡形成的針孔。以上添加劑隨著使用會分解，吸著，因此要按照電氣量的比例來補(bǔ)加。3 作業(yè)條件： PH：在正常作業(yè)條件下PH會隨時間正比上升。特別是因使用，陽極面積十分大的時候陽極電流的功率會達(dá)到100%。但鍍鎳的陰極電流功率是作業(yè)電流密度范圍的90%，因此隨著氫離子的濃度減少，PH會上升。因此有必要定期測定PH值，讓PH值維持在標(biāo)準(zhǔn)管理范圍內(nèi)。通常用稀硫酸調(diào)整PH值。分析結(jié)果可以看出，氯化物濃度低的時候暫時用鹽酸調(diào)整PH的話，就算不補(bǔ)加氯化鎳也可以提高氯化物濃度。若要提高PH值，可以把糕狀碳酸鎳通過過濾機(jī)添加也可以。 溫度：光澤鍍鎳的作業(yè)條件是5060。溫度越高添加到陰極上的鎳離子就越多，可以使用高電流密度。 攪拌：攪拌跟溫度一樣也會促進(jìn)鎳離子向陰極部的流動，可以使用高電流密度。同時也可以均勻分布浴組成和溫度。同時也可以除去附著在產(chǎn)品表面的氫氣泡。攪拌一般使用空氣攪拌。 過濾：浴中有固體異物會附著在陰極表面成為產(chǎn)品粗糙的因素，因此必要經(jīng)常過濾?；钚蕴紴V布會除去液里的有機(jī)不純物。過濾能力一般為每小時/整個液體量的3倍。 陽極：陽極有電解鎳，硫磺鎳，、等。一般使用高純度電解鎳。電解鎳以外被稱為是加工鎳。是為了促進(jìn)高電流密度下的陽極的溶解而把電解鎳加工作成的，因此價格也很高。陽極的形狀除了板狀之外還有球形，紐扣形，切餅形。板狀之外的陽極都裝在里使用。陽極棒需要陽極袋。4 不純物管理：鍍鎳浴容易受不純物的影響。不純物有金屬不純物和有機(jī)不純物。 金屬不純物：因從前工序中卷入落下來的物品的溶解，鍍鎳浴中有混入各種各樣的金屬離子的可能性。一般成為最大問題的元素有銅，鉛，鐵。其中鐵是以Fe2+狀態(tài)混入到浴中后被空氣氧化成Fe3+。 最后成為Fe(OH)3沉淀，因此可以用過濾器過濾掉。銅和鉛離子要是超過限界值（1015mg/l）,低電流密度部分由灰色變?yōu)楹谏?。也成為鉻電鍍覆蓋不良的原因。這些金屬不純物把波形鐵板作為陰極用低電流密度電解（0.30.5A/dm2），以高效率把銅離子電解除去。通過低電流密度也可以把鉛離子也可以除去，但跟銅相比之下效率較低。 有機(jī)不純物：有機(jī)不純物大多數(shù)都是光劑的分解生成物。浴中有機(jī)不純物的數(shù)量增加會導(dǎo)致光澤不良以及針孔。有機(jī)不純物一般用活性炭處理來除去。要是還未處理干凈，可以把浴移動到預(yù)備槽里，再做活性炭處理。5 鍍鎳的機(jī)械性質(zhì)： 硬度：不含有添加劑的無光澤鍍鎳跟光澤鍍鎳相比，較軟。Hv大概是200250左右，延性也很大。光澤鍍鎳的Hv為450550左右，比較硬，因此延性也較差。 內(nèi)部應(yīng)力：如圖3.2所示，在又薄又容易變形的板材的背面絕緣化，只在表面做鍍鎳。結(jié)果會像圖(a),(b)一樣變形。前者叫張開應(yīng)力，后者叫收縮應(yīng)力。一般電鍍鎳的應(yīng)力為張開應(yīng)力。偶爾因密著性不良鍍鎳層剝離的時候，可以看到反翹。這是張開應(yīng)力的證據(jù)。如圖3.2所示，素材偏薄會變形，偏厚且不發(fā)生變形時，反而會出現(xiàn)裂痕。 圖3.2內(nèi)部應(yīng)力造成的變形以下是從多年來的經(jīng)驗總結(jié)出的內(nèi)部應(yīng)力的原因： 浴中氯離子濃度高，會導(dǎo)致張開應(yīng)力變高。 浴中PH值要是超過上限值（PH5），張開應(yīng)力也會變高。 只加二次光劑也會導(dǎo)致張開應(yīng)力變高。相反只加一次光劑就會成為壓縮應(yīng)力。一次光劑也起緩沖張開應(yīng)力的作用。因此一次光劑被稱為是應(yīng)力抑制劑。跟瓦特浴中的鍍鎳相比較，黃酸鎳浴中的鍍鎳在本質(zhì)上屬于低應(yīng)力。因此一般在使用低應(yīng)力的電鑄用途方面使用黃酸鎳。電鍍基礎(chǔ)知識（2）黃酸鍍鎳：以黃酸鹽作為浴的鍍鎳的特征為，可以使用高電流密度，內(nèi)部應(yīng)力也很低。黃酸鹽浴一般應(yīng)用在電鑄以及厚電鍍產(chǎn)品中。電鍍因延性好，也可以使用在后加工的線材以及板材里。 電鍍浴：一般購入時的黃酸Ni(NH2SO3) 24H2O（式量為322.7，金屬含量為18.2%）為結(jié)晶或者是濃厚水溶液狀態(tài)。表3.10為黃酸鹽浴的成分表。一般黃酸的主要成分為黃酸鎳，氯化鎳以及硼酸。但為了滿足使用者的低內(nèi)部應(yīng)力的要求，一般把氯化物的添加控制在最小限度。氯化鎳和硼酸的作用跟瓦特浴的情況一樣。但跟瓦特浴相比之下，因為是高濃度，容易產(chǎn)生針孔，因此一般都會加針孔防止劑，再用機(jī)械攪拌。制造電鑄產(chǎn)品時，一般用公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)運(yùn)動的攪拌方式。黃酸為白色結(jié)晶有機(jī)酸。沒有吸濕性和揮發(fā)性，因此使用以及儲藏都很方便。表3.10 黃酸鎳浴成分條件例1例2例3黃酸鎳300g/L450g/L600g/L氯化鎳-15g/L10g/L硼酸40g/L30g/L40g/L應(yīng)力抑制劑適量適量適量針孔防止劑適量適量適量PH3.54.2353.54.5溫度2570406060電流密度214A/dm260最大時30A/dm2最大90A/dm2圖3.5 硫酸和黃酸的化學(xué)構(gòu)造不同如圖所示黃酸的強(qiáng)度和化學(xué)構(gòu)造跟硫酸非常相似。黃酸在低PH（0.3），高溫度溶液（80）中會漫漫加水分解成硫酸和氨。NH2SO3+H2ONH4+SO42在局部的過熱，高電流密度和低PH下會急速加水分解，加水分解的生成物會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的增加。 電鍍條件：1PH：在正常作業(yè)條件下跟瓦特浴一樣隨時間的增加PH會上升。因此有必要調(diào)整PH。添加黃酸會降低PH。