电镀镍

硼酸含量过低，缓冲作用太弱，pH值不稳定 过高，因硼酸的溶解度小，在室温时容易析出，
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(4) 导电盐 硫酸钠和硫酸镁是镀镍液中良好的导电盐。 它们加入后，最大的特点是使镀暗镍能在常温下进行。 另外，镁离子还能使镀层柔软、光滑、增加白度。一般 来说，镀镍液中主盐浓度较高，因此，主盐兼起着导电 盐的作用。含氯化镍的镀液，其导电率更高，因此，目 前除低浓度镀镍液外，一般不另加导电盐。
(3)维持液温在50℃左右，用稀硫酸降低pH值至3.5， 加H2O2(30％)3mL/L，搅拌1h，提高液温至65 ℃ ~70 ℃ ， 维持2h，使残余H2O2分解。
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(4)加化学纯活性炭3g/L，搅拌1h，用稀氢氧化钠 溶液调节pH值到5，搅拌1h，待活性炭沉淀。
(5)用过滤机把镀液从预备槽里过滤到镀槽中，加 入十二烷基硫酸钠搅拌均匀后，即可试镀。
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2.5~10
用于镀厚镍，修复 磨损工具、电铸； 高硬力镍的基础液
主要用于印刷线路 镀金前的底层电镀 （采用不溶性阳极）
40～60 2～30
用于镀厚镍和电铸 镍，镀层内应力低
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类型 氟硼酸盐 焦磷酸盐
表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途
镀液组成
含量/g·L-1 pH值 温度/℃
Ni(BF4)2 HBF H3BO3
2H2O － 4e = O2↑+4H+ 加入C1-离子可以防止阳极钝化，但也可能发生析出氯 气的副反应：
2C1- － 2e = Cl2 ↑
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4．暗镍镀液的配制(以瓦特镍为例)
(1)在预备槽中放入所需1/2的水量，加入计算过的硫 酸镍、氯化镍等，边加温、边搅拌至全部溶解。
(2)在另一容器中溶解计算所需的硼酸，可适当提高 液温，至硼酸全部溶解后倒入已溶解好的镍盐溶液中。
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类型 硫酸盐－
氯化物
硬镍
表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途
镀液组成
含量 /g·L-1
pH值
温度 /℃
Dk /A·dm-2
主要用途
NiSO4·6H2O NiCl2·6H2O H3BO3
NiSO4·6H2O NH4Cl H3BO3
330
多数镍电解液的基
45 1.5～4.5 45～65 2.5～10 础，可用于预镀，
镀液呈微碱性，主要 用于锌压铸件上直接 镀镍
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1 普通镀镍 普通镀镍即镀暗镍。根据使用目的不同，通常又可分为
预镀镍和常规镀镍两类。即使同样是预镀液，也因基体材 料情况不同而采用不同的组分。
1．镀液的组成及操作条件 采用预镀镍的目的，主要是为了保证镀层与基体有良好
的结合力，因而，要根据基体材料的特性而选用不 同的预 镀液。
Ni2P2O7 Na4P2O7·10H2O KCl (NH4)3C6H5O7
300～450 5～40 30～40
70～80 200～250
10～15 15～20
2.6～3.5 8～10
30~50 50～60
Dk /A·dm-2
主要用途
4~10
可用于镀厚镍和电铸 镍镀层内应力低，排 出物对环境有污染
2～4
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பைடு நூலகம்
1916年，由O．P．Watts提出的镀镍溶液原配方为： 硫酸镍 240g/L 氯化镍20g/L 硼酸20g/L 这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺，而且是目前许多 如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、缎面镍等镀镍的基础电解 液。
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2．镀液中主要成分的作用及操作条件对镀层性能的影 响
(1)硫酸镍 是镀液的主要成分，是镍离子的来源，在 暗镍镀液中，一般含量是150g/L～300g/L。硫酸镍含量 低，镀液分散能力好，镀层结晶细致，易抛光，但阴极 电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢，硫酸镍含量 高，允许使用的电流密度大，沉积速度快，但镀液分散 能力稍差。
/℃
阴极电流密度
/A·dm-2
常温镍液 150~250
8~10
30~35 60~80 50~80
4.8~5.4 15~35 0.8~1.5
配方 瓦特镍 250~320
40~50 35~45
0.05~0.1 3.8~4.4 45~60
1~3
滚镀镍 200~250
8~12
40~50
4.0~4.6 45~50 1~1.5
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镀镍的类型很多。若以镀液种类来分，有硫酸盐、硫酸 盐一氯化物、全氯化物、氨磺酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐和 氟硼性盐等镀镍。由于镍在电化学反应中的交换电流密度(i0) 比较小，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化。
以镀层外观来分，有无光泽镍(暗镍)、半光亮镍、全光亮 镍、缎面镍、黑镍等。
以镀层功能来分，有保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、电 铸(低应力)镍、高应力镍、镍封等。
3~5
钢铁
配方 强酸性冲击预镀液
240~260 120~130
10~35 5~20 2~4
不锈钢
中性预镀液 120~180
10~20 15~230 10~20 6.6~7.0 35~40 0.5~1.2
4~6
9 锌合金及铝合 金经浸锌处理
镀暗镍工艺，主要用于电镀某些只要求保持本色的零件， 或仅考虑防腐蚀作用而不需考虑外观装饰的零件。暗镍镀液 也用于电铸等方面。常规的暗镍镀液组成及操作条件
1
/g·L-1 /g·L-
盐酸HCl(38%)
柠檬酸钠Na3C6H5O7·2H2O
1
/mL·L-1 /g·L-
硫酸镁MgS04·7H2O
1
/g·L -
pH值 温度 阴极电流密度 时间
/℃ /A·dm-1
/min
适用的基体材料
120~150 7~12 30~45 60~80 0.05~1
5.0~5.6 25~35 0.8~1.5
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(3) 硼酸 在镀镍时，由于氢离子在阴极上放电，会使镀液 的pH值逐渐上升，当pH值过高时，阴极表面附近的氢氧根 离子会与金属离子形成氢氧化物夹杂于镀层中，使镀层外观 和机械性能恶化。加入硼酸后，硼酸在水溶液中会解离出氢 离子，对镀液的pH值起缓冲作用，保持镀液pH值相对稳定。 除硼酸外，其他如柠檬酸、醋酸以及它们的碱金属盐类也具 有缓冲作用，但以硼酸的缓冲效果最好。
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(2) 氯化镍或氯化钠
只有硫酸镍的镀液，通电后镍阳极的表面很易钝化，影 响镍阳极的正常溶解，镀液中镍离子含量迅速减少，导致镀 液性能恶化。加入氯离子，能显著改善阳极的溶解性，还能 提高镀液的导电率，改善镀液的分散能力，因而氯离子是镀 镍液中不可缺少的成分。但氯离子含量不能过高，否则会引 起阳极过腐蚀或不规则溶解，产生大量阳极泥，悬浮于镀液 中，使镀层粗糙或形成毛刺。因此，氯离子含量应严格控制。 在常温暗镍镀液中，可用氯化钠提供氯离子。但有人对镀镍 层结构的研究表明，镀液中钠离子影响镍镀层的结构，使镀 层硬而脆，内应力高，因此，在其他镀镍液中为避免钠离子 的影响，一般用氯化镍为宜。
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3．镀镍的电极反应 (1)阴极反应 镀镍时，阴极上的主反应是镍离子还原 Ni2++2e=Ni 由于暗镍镀液为微酸性，因此，阴极上还有H+离子还原
为H2↑的副反应发生 2 H+ +2e= H2↑
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(2) 阳极反应 镀镍时，阳极上的主反应为金属镍的电化学溶解：
Ni－2e=Ni2+ 当阳极电流密度过高，镀液中又缺乏阳极活化剂时，将 会发生阳极钝化，并有析出氧气的副反应：
2
自1843年R．班特格尔（R．Bottger）发明镀镍以来， 至今已有一百多年的历史，随着生产的发展和科学技术的 进 步 ， 各 种 镀 镍 电 解 液 不 断 出 现 和 完 善 。 1916 年 O．P．Watts提出了著名的瓦特型镀镍电解液，镀镍工艺 进入工业化阶段，瓦特型镀镍电解液至今仍是光亮镀镍、 封闭镍等电解液的基础。
3
第二次世界大战以后（1945），随着汽车工业的迅速发 展，半光亮镀镍和光亮镀镍工艺发展很快，然而，光亮镍 经镀络后，其耐腐蚀性能远不如暗镍抛光和半光亮镍的好， 所以促进了人们从镀层体系，耐腐蚀机理、快速腐蚀试验 方法和镀层质量评价标准等方面从事研究。美国哈夏诺 （ Har-shaw ） 化 学 公 司 的 双 层 镀 镍 工 艺 和 美 国 尤 迪 莱 特 （Udylite）公司三层镀镍工艺的问世，就是这些研究工作 的杰出成果之一。 60年代初期在西欧（荷兰的N．V·丽塞 奇公司）及美国的尤迪莱特公司几乎同时开发出一种弥散 镀层（复合镀层－镍封闭）。在镍的复合镀层上再镀铬， 形成微孔铬以提高镀层的耐腐蚀性能。
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(8) 温度 根据暗镍镀液组成的不同，镀液的操作温度可在 15℃～60 ℃的范围内变化。添加导电盐的镀液可以在常温下电 镀。而使用瓦茨液的目的是为了加快沉积速度，因此，可采用 较高的温度。若其他条件相同，通常提高镀液温度，可使用较 大的电流密度而不致烧焦，同时镀层硬度低，韧性较好。
(9) 阴极电流密度 在瓦茨液中，通常阴极电流密度的变化， 对镀层内应力的影响不显著，从生产效率考虑，只要镀层不烧 焦，一般都希望采用较高的电流密度。
1
➢ 镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定，在空气中形成透 明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。 ➢ 对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化 后电势更正，镍镀层是阴极镀层。 ➢ 镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过25μm时，才是 无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作 为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也 有镀50μ m以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被 磨蚀的零部件。 ➢ 在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅 次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的10％左右
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滚镀，镀厚镍等