电镀镍工艺规范

(1)电镀暗镍
电镀暗镍又称普通镀镍或无光泽镀镍，是最基本的镀镍工艺。该工艺镀层结晶细致，易于抛光、韧性好、耐蚀性高，主要用于防护一装饰性镀层的底层或中间层。按其使用目的，暗镍分为预镀镍和常规镀镍。
1)预镀镍
预镀镍主要为了保证镀层与基体的结合力，用于钢铁、不锈钢、锌合金、铝合金等基体的打底镀层。如钢铁通过弱酸性或中性介质预镀镍，是代替氰化镀铜工艺的重要途径之一；不锈钢等难镀金属，通过预镀镍得到活化；锌铝合金等活泼金属基体通过预镀中性镍提高镀层结合力。下面是常用的几种预镀镀镍工艺规范，供参考。
配方l(适用钢铁闪镀镍)：
NiS04·7H20 120～150g／L
pH值 5．0～5．6
NaCl 7～12g／L
温度 25～35℃
H3B03 30～45g／L
DK 0．8～1．5A／dm2
Na2S04 60～80g／L
时间 3～5min
十二烷基硫酸钠 0．05～1g／L

配方2：
NiCl2·6H20 240～260g／L
DK 2～5A／dm2
HCl(36％) 120～130mL／L

时间 30～90s
温度 室温
该配方适用于不锈钢等易钝化基体预镀镍，基体可预先在浓盐酸中活化。
配方3：
NiS04·7H20 200～250g／L
温度 室温
NaCl 7～12g／L
时间 4～6min
适用于铝及锌合金预镀镍。
配方4：
硫酸镍 200～250g／L
NaCl 7～12g／L
柠檬酸钠 250～300g／L
DK l．0～1．2A／dm2：
H3B03 20～25g／L
pH值 7．o～7．2：
温度 室温
2)常规镀镍 。
常规镀镍液容易维护，操作简便，沉积速度快，镀层脆性小，对厂房和设备腐蚀轻。常

用常规暗镍工艺规范如下。
配方5：镀硬镍
NiS04·7H20 150g／L
温度 50～60℃
NH4C1 20g／L
pH值 5．6～5．9
H3B03 25g／L
DK 2～5A／dm2
配方6：瓦特镀镍
NiS04·7H20 250～300g／L
pH值 3．8～4．5
NiCl2·6H20 40～50g／L
温度 50～55℃
H3B03 35～40g／L
DK l．0～2．5A／dm2
十二烷基硫酸钠 0．05～0．1g／L

配方7：
NiS04·7H20 180～220g／L
pH值 5．0～5．6
NaCl l2～15g／L
温度 18～35℃
H3B03 25～30g／L
DK 0．5～1．0A／dm2
Na2S04 80～lO0g／L
配方8：滚镀镍

NiS04·7H20 200～250g／L
pH值 4．O～4．6
NaCl 8～12g／L
温度 45～50℃
H3B03 40～509／L
DK l．O～1.5A／dm2
3)镀液中各成分及操作条件对镀层性能影响
①主盐硫酸镍(NiS04·7H20)是镀镍液的主盐，浓度范围一般在100～350g／L。硫酸镍铵[NiS04·(NH4)2S04·6H20]也可以用作产生镍离子的主盐，但硫酸镍铵含镍量较低(15％)，溶解度较小，不能得到高浓度溶液，因而该溶液不能用于高电流密度电镀，所以应用很少。但当电镀液中含有铵离子时，所得镍层坚硬，因此复盐硫酸镍铵电解液有时用来制取硬度较高的镍层。
②活化剂 由于镍阳极容易钝化，因此电镀镍镀液中必须加入阳极活化剂，保证镍阳极正常溶解。最常用的阳极活化剂是氯化物，如氯化镍、氯化钾、氯化钠及氯化铵等。在这些氯化物中，Cl一通过在镍阳极的特性吸附，驱除氧、羟基离子及其他能钝化镍阳极表面的异种粒子，从而保证镍阳极的正常溶解，同时活化剂能提高镀液电导率和阴极分散能力。考虑到价格和货源情况，通常使用氯化钠作为阳极活化剂，用量一般在7～15g／L。氯化钠含量过多，阳极溶解迅速，甚至直接使镍的金属微粒从阳极分离，沉积于槽底，或被吸附在阴极上，造成镀层堆镍，同时由于镀液中钠离子浓度增加，使镀层发脆，光泽度降低；氯化钠含量过低，阳极发生钝化，导致镀层质量低劣。

氯化镍既能提供镍离子，又能提供氯离子，同时不增加其他金属离子，因此可代替NaCl及部分主盐NiS04·7H20，起到阳极活化剂作用，是较为理想的活化剂。
在含镍铵复盐的电解槽中，可用氯化铵作活化剂。
③导电盐单纯从导电率来看，以硫酸钾和硫酸铵较好，硫酸镁稍差。但硫酸钾和硫酸铵一样，能与硫酸镍形成复盐(NiS04·K2SO4·6H2O)，此复盐溶解度不大，容易结晶析出，因此生产中常用硫酸钠和硫酸镁作导电盐。
加入硫酸钠(Na2S04·10H20)和硫酸镁(MgS04·7H20)能提高镀液导电性和分散能力，降低施镀温度，硫酸镁还能使镀镍层白而柔软(不能消除其他因素引起镍层发暗的弊病)。Na2S04·10H20用量一般为80～100g／L，MgS04·7H20用量一般为20～40g／L。
④缓冲剂 由于电镀镍液中阴、阳极电流效率不等，为防止生产中镀液酸度的急剧变化，常加入硼酸作缓冲剂，控制pH=5～6。硼酸浓度一般控制在40～50g／L，光亮镀镍中稍高。但硼酸含量过高，镀液温度较低时会结晶析出(硼酸在常温下的溶解度仅为40g／L)。硼酸具有缓冲作用的同时，还能改善镀镍层与基体金属的结合力，提高阴极极化和镀液的导电性，使烧焦电流密度提高。
⑤防针孔剂电镀镍过程中，由于阴极表面析出的氢气在电极表面滞留，极易在镀层中形成肉眼可见的微小针孔和麻点(严格来说针孔是肉眼可见的深入基体的微小孔洞；而麻点则为肉眼可见的不深入到基体的微小孔洞)。为减少针孔的形成，需向镀液中加入防针孔剂。普通镀镍可采用双氧水、过硼酸钠等氧化剂作防针孔剂，降低或消除阴极上析出的氢量，从而消除针孔。双氧水分解产物是水和氧气，无副产物生成，各厂普遍使用，一般每班用量在0．1～O．2ml／L(30％的双氧水)。

钠或辛基硫酸钠等低泡表面活性剂。
⑦酸度(pH值)正常生产情况下，镀镍液pH值是缓慢上升的，如果pH值反复不定或不断下降，说明电镀液工作不正常。
pH值低时，阴极上大量析出氢气，电流效率降低。当pH值低于3时，会猛烈放出氢气，甚至电流效率为0。但当pH值超过6或者接近于中性时，又会生成氢氧化镍沉淀，夹杂于镍层中使镀层剥落、发脆、深孔难于沉积等。
pH值发生变化应及时调整。pH值高时，用3％硫酸溶液调整；pH值低时，可加入3％氢氧化钠调整。添加氢氧化钠时，易产生沉淀，应在不断搅拌下缓慢加入，用碳酸镍代替氢氧化钠效果更好。调整时，先做小槽试验，而后大槽调整。若调整pH值的数值较小，如在0．2～0．4范围内，可采用通电处理，但时间较长。如果需降低pH值，可采用小面积阳极，大面积阴极；提高pH值时，应采用大面积阳极，小面积阴极。两种处理方法，都采用低电压、小电流。
⑧搅拌通过搅拌可增大电流密度，提高光亮度，减小毛刺，并使阴极表面的氢气易于逸出，减少针孔和麻点。
搅拌方式有阴极移动、压缩空气搅拌、连续循环过滤搅拌或三者相结合。阴极移动的速度，常采用15～20次／min左右，行程100mm左右；随着过滤设备性能的提高，连续循环过滤、搅拌方式使用量在扩大，尤其对高质量电镀，该方式对保证镀液洁净度、减少镀层弊病有重要作用。过滤机可以采用滤芯式或滤袋式，过滤速度一般2～8次／h，过滤精度5～10μm。

⑨电流密度 施镀电流密度与镀液的温度、镍离子浓度、酸度及添加剂等有密切关系。常规镀镍都是在常温和稀溶液条件下进行，其电流密度可取0．5～1．5A／dm2；光亮、快速镀镍是在加温和浓溶液的条件下操作，所采用的电流密度为2～3A／dm2，甚至更高。
⑩温度温度对镀层内应力影响很大，当温度由l0℃升至35℃时，镍层内应力迅速降低，而温度由35℃升到60℃内应力降低较慢。当温度进一步升高，内应力则几乎不变。加温还可以使电镀液中各成分的溶解度增大，进而可以采用浓镀镍液；同时，温度升高，镀液的电导率增加，电流效率提高，但阴极与阳极的极化作用均降低；温度升高使盐类的水解及生成氢氧化物沉淀的趋势增加，特别是铁杂质的水解，易形成针孔；镀液的分散能力降低。目前生产中常规镀镍液的温度控制在20～40℃之间；光亮、快速镀镍k般控制在40～60℃之间。
⑥阳极 常规镀镍均采用可溶性镍阳极，为保证阳极均匀溶解，不产生杂质，不形成任何残渣，阳极材料的成分及结构都有严格的要求。常用的有电解镍、铸造镍、含硫镍等，含硫镍是一种活性镍阳极，在精炼过程中加入少量的硫，即使在没有氯化物的镀液中，阳极效率也接近100％。从形状上看，阳极材料有(200～250)mm×(200～250)mmX l5mm镍板、≯6～12mm镍球、声l0～30mm纽扣状镍饼等。使用时通常将镍球、镍饼等装入钛篮，以保证足够大且稳定的电极表面积，为防止阳极泥进入镀液，钛篮应包在双层聚丙烯材料织成的袋内。
使用时应注意：钛篮网目一般为l0mm×3mm，钛篮底部应高出槽底50～70mm，钛篮长度应略低于挂具长度，以避免阴极边缘因电力线过于集中而使镀镍层烧焦；生产中应定期向钛篮中补充阳极材料并防止“架空”；镍球装载密度一般为5．4～6．0kg／dm3，镍饼为4．6kg／dm3；阳极袋口应高出液面30～40mm，内袋要紧，外袋要松。

4)普通镀镍常见缺陷、产生原因及消除方法

普通镀镍常见缺陷、产生原因及消除方法

(2)电镀光亮镍
电镀光亮镍是在暗镍工艺中加入不同光亮剂，直接获得全光亮且具有一定整平性镀镍层的工艺。该工艺改变了靠暗镍抛光获得高光亮装饰防护镀层的传统工艺，减轻了劳动强度，改善了生产环境，提高了生产效率，符合清洁生产的基本要求。
目前使用的光亮镀镍工艺，绝大多数是在瓦特镀镍工艺中加入有机光亮剂而形成的，因此光亮镀镍的关键是光亮剂。
自从20世纪30年代德国Schlotter博士发明并推广有机光亮剂至今，经过几代人的研究开发和实际生产应用，创造了巨大的经济效益，其作用机理研究也获得一定进展。
镀镍光亮剂包括初级光亮剂(第一类光亮剂)、次级光亮剂(第二类光亮剂)和辅助光亮剂。实际使用时可分开添加，也有复合型产品。
1)初级光亮剂
初级光亮剂能显著减低镍镀层晶粒尺寸，使晶粒细化，降低拉应力并转移为压应力，镍镀层延展性提高；赋予镀层一定程度的光亮性，产生均匀的光泽，但单独使用不能使镀层全光亮；初级光亮剂有降低镀液对金属杂质，尤其是铜杂质敏感性的作用，但对阴极电位的影响比次级光亮剂小。
初级光亮剂主要是结构上含有不饱和基团一D=C—S02一的芳香族化合物，可分为
芳香磺酸类、芳香磺酰胺类、芳香磺酰亚胺及杂环磺酸类等，常用的有：

不管哪一种初级光亮剂，一般认为是通过不饱和碳键吸附在阴极的生长点上，增大阴极极化，从而显著减小晶粒尺寸，使镀层产生柔和的光泽。初级光亮剂在阴极还原后，将以硫化物形式进入镀层，使镀层中含有约0．030A的硫。
2)次级光亮剂
次级光亮剂单独加入镀镍液中，能明显增加阴极极化作用，较好地改善镀液分散能力，在一定范围内，其增量与浓度有关，但浓度太高，镀层易脆裂；次级光亮剂单独使用，光亮区电流密度范围狭窄，镀层张应力和脆性大，与初级光亮剂配合使用，可获得具有镜面光泽和延展性良好的镍镀层；有些光亮剂兼有整平作用。
次级光亮剂是结构中含有双键、三键等的不饱和化合物，典型的官能团有一N=N一，一G=C一，一N=O，一C=O，一C=C一等。目前生产中常用的主要是丁炔醇、丙炔醇、炔胺、吡啶类衍生物及季铵盐等。
1，4一丁炔二醇[-C4H4(OH)2]与环氧乙烷、环氧氯丙烷、环氧丙烷等加成反应，生成炔醚类化合物，价格低，具有光亮和弱整平作用，镀层脆性小，应用较多；丙炔醇与环氧类物质反应得到的产物有很好的光亮和整平作用，镀液中加入量少；吡啶盐类具有优异的整平能力，用量极少，效果显著，尤其在高、中电流密度区，即使在镀层很薄的情况下，也有较好的整平效果，但脆性大，用量必须控制。
3)辅助光亮剂
辅助光亮剂对镀层光亮仅起辅助作用，对改善镀层的覆盖能力，降低镀液对金属杂质的敏感性，缩短获得光亮和整平镀层所需的电镀时间(出光速度快)，降低次级光亮剂的消耗量有利。

辅助光亮剂结构中有c=c、C=C、C—s基团，与初级光亮剂有共性，但多数是不饱和脂肪族化合物。

4)典型光亮镀镍工艺规范配方l：
硫酸镍NiS04·7H20 280～320g／L
十二烷基硫酸钠Cl2H25S04Na 0．1～0．2g／L
氯化钠NaCl l5～20g／L
温度 50～55℃

硼酸H3B03 35～40g／L
pH值 4．2～4．8
糖精C7H403NS(或柔软剂S-96) 0．5～1g／L
DK 2．0～4．0A／dm2
1，4-丁炔二醇C4H4(0H)2 0．2～0．5g／L
阴极移动 25～30次／min
BEI-95 2～4mL／L
配方2：
NiS04·7H20 250～300g／L
l，4-丁炔二醇 0．4～O．5g／L
NiCl2·6H20 40～50g／L
pH值 3．8～4．5
H3B03 35～40g／L
温度 50～55℃
十二烷基硫酸钠 0．O5～O．1g／L
DK l．O～2．5A／dm2
糖精 0．8～1．0g／L
阴极移动或循环搅拌
现在市场上镀镍光亮剂种类繁多，但其基础配方大致相同，生产中应通过试验谨慎选择，并根据产品说明书要求使用。

5)光亮镀镍中的故障及管理
光亮镀镍与暗镍相比，镀液各成分影响相同，但pH值低、温度高、采用搅拌措施，因此允许电流密度比暗镍高，沉积速度快；阳极材料采用含硫镍效果更好，一者溶解电压低，溶解性能好，二者阳极中所含的微量硫，随阳极溶解进入镀液，可驱除镀液中铜杂质，有净化金属杂质作用。
光亮剂比例失调是光亮镀镍中常见故障，主要表现为初级光亮剂与次级光亮剂失去平衡，这是光亮镀镍中的主要问题。比例不当，会产生起泡、脱落甚至镀层脆裂。一般来说，初级光亮剂产生压应力，次级光亮剂产生张应力，如果配合得当，就可以获得应力很低的镀层，否则将使镀层恶化。但并不等于一种光亮剂过量，加另一种光亮剂即可抵消解决，它还关系到阴极吸附和镀层中夹杂物含量。当光亮剂不足时，也会引起镀层光亮度的不足。一般情况下，次级光亮剂不足，会引起整个电流密度范围内镀层光亮不足，初级光亮剂不足，只会引起高电流密度端光亮度不足。
光亮镀镍中，光亮剂分解产物在多数情况下有害，初级光亮剂分解后以硫化物形式进入镀层，使镀层脆性增加，低电流密度区发暗。次级光亮剂丁炔二醇虽然没有分解产物，但用量过多，镀层发脆、易脱皮。
生产中，光亮剂必须遵循少加、勤加的原则，有条件的企业通过安培小时计自动计量添加，不具备条件的应充分利用赫尔槽试验小试后，再大槽添加。当添加剂分解物及其他杂质浓度增大至一定程度时，应及时处理。重金属铜、铅、铁等的影响多表现在低区，可以使用走位剂或除杂水等减少对镀件影响；添加剂分解物可通过活性炭吸附过滤除去。