镀镍

镀镍
一：什么是镀镍？
通过电解或化学方法在金属或某些非金属上金上一层镍的方法，称为镀镍。

镀镍分电镀镍和化学镀镍。

电镀镍是在由镍盐（称主盐）、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中，阳极用金属镍，阴极为镀件，通以直流电，在阴极（镀件）上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。

从加有光亮剂的镀液中获得的是亮镍，而在没有加入光亮剂的电解液中获得的是暗镍。

化学镀镍是在加有金属盐和还原剂等的溶液中,通过自催化反应在材料表面上获得镀镍
层的方法。

二：镀镍的特点、性质、用途
(一）电镀镍的特点、性能、用途： 1 电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。

2 电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。

经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大气中可长期保持其光泽。

所以，电镀层常用于装饰。

3 镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀媒层来提高铅表面的硬度。

由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。

镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。

采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。

厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。

尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。

若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性，可用作为润滑镀层。

黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。

4 镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层，其抗蚀性更好，外观更美。

在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目的。

特别是近年来在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。

5 在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量的10%左右。

（二）化学镀镍的特点、性能、用途： 1 厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。

化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。

2. 镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。

3. 很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。

4. 可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。

5. 不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。

6 热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等
三：镀镍溶液的类型
镀镍液的类型主要有硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等。

其中以硫酸盐型（低氯化物）即称之谓Watts（瓦特）镀镍液在工业上的应用最为普遍。

几
种不同镀镍溶液中所获得的镀镍层的物理性质，如表2-3-45所列。

氨基磺酸盐型、氟硼酸盐型适用于镀厚镍或电铸。

柠檬酸盐型适用于在锌压铸件上直接镀镍。

这几种镀液的成本比较高。

◆ 普通镀镍(暗镀)
1.普通电镀又称暗镍工艺﹐根据镀液的性能和用途﹐普通镀镍可以分为低浓度的预液﹐普通镀液﹐瓦特液和滚镀液等。

预镀液﹕经预镀可保证层与铜铁基体和随后的镀铜层结合力良好。

普通液﹕该镀液的导电性好﹐可在较低温度下电镀﹐节省能源﹐使用比较方便。

瓦特液﹕满足小零件的电镀﹐但镀液必须要有良好的导电性和覆盖能力。

2.镀液配制方法
根据容积计算好所需要的化学药品﹐分别用热水溶解﹐混合在一个容器中﹐加蒸馏水稀释到需体积﹐静置到所需体积﹐静置澄清﹐用虹汲法或过滤法把镀液引入镀槽﹐再加入已经溶解的十二基硫酸钠溶液﹐搅拌均匀﹐取样分析﹐经调整试镀合格后﹐即可生产。

3.镀镍用阳极
镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件﹐镍的含量>99%﹐不纯的阳极导致镀液污染﹐使镀层的物理性能变坏。

在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种﹕1.含碳镍阳极﹐2.含氧镍阳极﹐3.含硫镍阳极。

◆ 光亮镍
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﹐可采用多层镀镍工艺﹐使镀层的机械
性能和耐蚀性得到显著的改善。

◆ 高硫镍
高硫镍一般含量为0.12~~0.25%。

这种镍具有比铜﹐铜锡合﹐暗镍﹐光亮镍﹐半光亮镍﹐铬等都高的电化学活性。

高硫镍镀层主要用于钢﹐锌合金基体的防保-装饰性组合镀层的中间层﹐其原理是上层光亮镍比下层半亮镍含硫量高﹐因而使两层间的电位差到
100~~140mV﹐这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀﹐构成对钢铁基体的电化学保护作用。

◆ 镍封
镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.01~~1um之间的不溶性固体微粒(Sio2等)﹐在适当的共沉积促进剂帮助下﹐使这些微粒与镍共沉积而形成复合镀镍层。

当在这种复合镀镍层表上沉积铬层时﹐由于复合镀镍层表面上的固体微粒不导电﹐铬不能沉积在微粒表面上﹐因而在整个镀铬层上的形成大量微孔﹐即形成微孔铬层。

表面存大的大量微孔﹐可在很大程度上消除普通铬层中存的巨大内应力﹐因而减少了镀层的应力腐蚀﹐尤为重要的是铬层上的大量微孔﹐将铬层下面的镍层大面积地暴露出来﹐在腐蚀介质的作用下﹐铬与镍组成腐蚀电池﹐铬层为阴极﹐微孔处暴露的镍层为阳极而遭腐蚀﹐从而改变了大阴极小阳极的腐蚀模式﹐使得腐蚀电流几乎被分散到整个镀镍层上﹐从而防止了产生大而深的直贯基体金属的少量腐蚀沟纹和凹坑﹐并使镀层的腐蚀速度减小﹐且向横向发展﹐因而保护了基体金属﹐显著的提高了镀层的耐腐蚀性能。

◆ 缎面镍
缎面镍又叫缎状镍。

缎面镍与镍封工艺没有本质的区别。

它具绸缎状的外观﹐镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光﹐因而人眼注视后不会觉得疲劳﹐可以作为避免光线反射的防眩镀层。

这类镀层在汽车反光镜﹐车辆内部注视零件﹐医疗手术器械﹐机床零件﹐眼镜镜框等表面已得到广泛应用。

◆ 高应力镍
在特定的镀镍液中加入适量的添加剂﹐能获得应力较大的容易龟裂成微裂纹的镍层﹐这种镍层﹐叫做高应力镍。

高应力镍是在光亮镍的表面上再镀一层1um左右的镍层。

由于高应力镍的内应力大﹐所以在它的表面按常规再镀0.2~~0.3um的普通铬层后﹐在铬层与高应力镍应力的相互作用处﹐高应力镍层即产生大量微裂纹﹐并导致铬层表面也形成均匀的微裂纹。

与镍封一样﹐铬层成为微间断铬﹐只是由高应力得到的是微间断铬﹐在腐蚀介质的作用下﹐这些裂纹部位殂成无数个微电池﹐使腐蚀电流分散在微裂纹处﹐从而使整个镀层的而蚀性能得到明显的提高
◆ 镀多层镍
镀多层镍是在同一基体上﹐选用不同的镀液成分及工艺条件﹐获得二层或三层的镀镍层﹐目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上﹐增加镍层的耐蚀能力。

目前在生产上应用较多的多层镍/铬组合层休系有
双层镍半光亮镍/光亮镍/铬
三层镍半光这镍/高硫镍/光亮镍/铬
半光这镍/光亮镍/镍封/铬(微孔铬)
半光这镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)
◆ 氨基磺酸盐镀镍
氨基磺酸盐镀镍的主要优点是所得到的电镀层应力低﹐镀液沉积速度快﹐但价格较贵﹐用于电铸和印刷电路板镀金前镀镍。

◆ 柠檬酸盐镀镍
柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀。

主要的维护措施是﹕控制硫酸镍与柠檬酸盐之比在 1﹕1.1~~1.2﹐温度不可过高﹐以防止柠檬酸盐分解﹐严格控制﹐pH值﹐零件入槽进采用冲击电流(2~3A/dm2)以保证结合力良好。

柠檬酸盐镀镍应用还不广，成功生产的厂家不多。

四、电镀镍出现白斑的原因及对策
1、出现的原因
电镀镍出现的白色斑点是由一种高碳物引起，高碳物是由热处理渗碳过程及电镀前处理时的酸洗过程中产生的。

(1)1018料正常渗碳后表层的碳(主要是Fe、C)
可达0.8～1.2，突出在镀层中的颗粒是由于前处理清洗不彻底，使工件表面的颗粒掉入了镀液中，在电镀过程中由于有搅拌作用，使这些游离于镀液中的颗粒与镍离子产生了共沉积。

(2)镀层中没覆盖的孔洞，主要是前处理酸洗过程产生过腐蚀(表面脱碳)引起的。

电镀厂酸洗液的主要成分是HCl 1:1；H2SO4(98%)50 mL/L；该配方对普通碳钢可以，对高碳钢则浓度太高。

含碳量越高，酸洗反应越剧烈。

表面脱碳后，对工件的导电性和镀层的附着力有很大的影响。

镀层中的孔洞实际上是由于高碳部分导电性差(或附着力差)，镀层难于覆盖造成的。

2、解决办法
(1)改进前处理清洗工序，采用超声波清洗的方法，使渗碳后附着力差的颗粒在清洗中脱落下来。

(2)及时对镀液进行过滤。

(3)改进酸洗工艺：主要是降低酸洗液的浓度、加入合适的缓蚀剂并适当控制酸洗的时间，避免过腐蚀。

通过采取上述措施，使该产品电镀白斑问题得到了根本性的解决。