化学镀镍溶液故障分析及维护

化学镀镍故障的排除方法化学镀镍液不稳定性的原因分析一、镀液自行分解现象1. 气体从镀液内部缓慢地放出镀液开始自行分解时，气体不仅在镀件的表面放出，而且在整个镀液中缓慢而均匀地放出。

2. 气体析出速度加剧出现上述情况的镀液，若不及时采取有效的措施，则气体的逸出速度会越来越快，会产生大量的气泡，使镀液呈泡沫状。

3. 形成黑色镀层或沉积物当化学镀镍液出现许多泡沫，镀覆零件及器壁上就开始生成粗糙的黑色镀层，或在镀液中产生许多形状不规则的黑色粒状沉积物。

4. 镀液颜色变淡镀液在自行分解过程中，镀液的颜色不断变淡，例如含氨碱性化学镀镍液中，当发生自行分解后，镀液的颜色由深蓝色变成蓝白色，与此同时还可嗅到一股刺鼻的氨味，待氨味消失时，化学镀镍液已安全分解了。

二、影响镀液不稳定的主要因素1. 镀液的配比不当① 次亚磷酸盐（还原剂）浓度过高提高镀液中次亚磷酸盐的浓度，可以提高沉积速度。

但是当沉积速度达到极限时，继续增加次亚磷酸盐的浓度，不仅沉积速度提不高，反而会造成镀液的自行分解。

尤其对于酸性镀液，当PH值偏高时，镀液自行分解的趋势愈严重，其原因是：次亚磷酸盐的浓度过高时，镀液的化学能得到提高从而处于更高能位，但化学镀镍是属于液相（镀液）、固相（镀层）、气相（析出的氢气）的多相反应体系。

当镀液处于高能位状态时，就加速了液相组元转向固相、气相的趋势，即加速了镀液内部的还原作用。

若镀液此时存在其它不稳定因素（如局部温度过高，有浑浊沉淀物等），最容易诱发自行分解。

当镀液中次亚磷酸盐的浓度过高时，如果PH值也偏高，就会大大降低镀液中亚磷酸镍的沉淀点，并造成工件表面上有许多颗粒状。

② 镍盐的浓度过高提高镍盐的浓度，当镀液PH值又偏高时，易生成亚磷酸镍和氢氧化镍沉淀，从而使镀液混浊，极易触发镀液的自行分解，并造成工件表面上有许多颗粒状。

③ 络合剂的浓度过低络合剂的重要作用之一是能提高镀液中亚磷酸镍的沉淀点。

镀液在镍盐浓度、温度、PH值一定时，亚磷酸镍在镀液中的溶解度和沉淀点也是一定的。

若溶液中络合剂的浓度过低，随着化学镀镍的进行，亚磷酸根将不断地增加，会迅速达到亚磷酸镍的沉淀点，从而出现沉淀的现象。

这些沉淀物，将是镀液自行会解的触发剂之一，也是造成工件表面上有许多颗粒状的原因之一。

④ PH值调整剂的浓度过高在镀液其它成份不变的条件下，如果PH值调整过高，则也容易发生亚磷酸镍和氢氧化镍的沉淀，同时加速还原剂的分解，也是造成工件表面上有许多颗粒状的原因之一。

2. 镀液配制方法不当① 次亚磷酸盐添加得太快在配制镀液中，次亚磷酸盐未完全溶解或加得太快，都会使镀液局部的次亚磷酸盐浓度过高，也会生成亚磷酸镍的沉淀。

② 调整PH值不当或过高碱液加得太快，或碱液加得太多，会使镀液局部的PH值过高，容易产生氢氧化镍沉淀，并使工件表面产生许多颗粒。

③ 配制镀液的顺序不当在配制镀液时，如果不按一定的顺序，例如将PH值调整剂加入到不含络合剂、仅含还原剂的镍盐镀液中，不仅要生成镍的氢氧化物，并在溶液中析出，而且会还原出金属镍的颗粒沉淀，尽管在加入络合剂后镀液会逐渐由浑浊变清。

但仍有少量的沉积物存在，从而影响镀液的寿命，而且会影响到工件表面的镀层质量。

④ 配制镀液时未进行充分搅拌在配制镀液的过程中，即使预先已将各种药品完全溶解，但在进行混合时，不进行充分搅拌，也会产生肉眼难以发现的镍的化合物。

三、镀前处理不彻底1. 镀前处理的影响工件正确的前处理对于镀层质量是至关重要的，如果表面预处理不好，将会造成镀层结合强度不合格，针孔、粗糙、镀层不均匀，外观晦暗等问题。

正确的镀前处理是指除去基体金属表面的污染，达到表面清洁、无锈（所谓无氧化物金属表面）。

镀前必须去除的污染物通常包括：润滑油、防锈油、抛光剂、氧化膜、焊渣、助焊剂及其他污染脏物。

必须根据污染物类型和不同的基体金属，选择不同的前处理方式。

除油溶液必须定期更换，以免除油和除锈无效，而造成镀层结合强度下降，起泡或者镀层不均匀。

某些金属零件在碱性溶液中除油后，可以直接进行化学镀镍。

但是，如果镀前清洗不干净，就可能将碱性溶液及酸性除锈溶液带入镀液内，使化学镀镍液PH值发生变化。

如果将其它金属杂质带入镀液，还能成为镀液自行分解的触发剂。

因此，金属零件在进入镀液前必须清洗干净。

非金属件需要用钯盐活化后才能进行化学镀镍。

如果活化未将钯离子清洗干净，而将其带入镀液，将在其上优先还原出镍，对镀液的危险性极大。

2. 基体金属表面质量的影响基体金属表面质量不好也可能是发生故障的根源，必须仔细检查。

底金属表面质量差所引起施镀质量问题，通常会被错误地诊断，以为是前处理或化学镀液的问题。

比如铝件表面的金属间化合物，会造成镀层针孔或者结瘤。

另外，某些多孔的铸件或粉末冶金工件表面可能残留溶液而造成镀层外观挂痕和针孔。

3. 工件加工方式的影响工件的加工方式，如冲压、铸造、钻孔等都对最终镀层质量有重大影响。

比如，不正确的冲压加工可能使工件表面嵌进难以除去的脏物，从而引起镀层外观灰暗，镀层脱落。

当铸铝和锌压铸件加工时，控温不正确会造成基体金属表面分层起皮，又会引起镀层外观粗糙。

显然，应当十分重视工件自身的表面问题，镀前及时发现问题，以免施镀过程中发生故障。

四、化学镀镍液被污染1. 两类污染物影响化学镀镍液的污染物很多，除镀液可过滤除去的固体微粒杂质外，污染物大致可分为两类：有机污染物和无机污染物。

2. 有机污染物及其排除有机污染物可能来自未清浩处理的设备，如塑料衬里，过滤机以及某些工艺材料，如粘接剂、屏蔽剂等。

来自前处理溶液带入的污染物，如脱脂剂、残存油类、脱膜剂、酸洗缓蚀剂等等。

这类污染物会造成镀层外观发花、条索状气带，甚至丧失结合强度。

镀液中的有机污染物可使用活性炭吸收除去。

但是，应注意活性炭处理后，补加镀液中损失的有效的有机物成分，如：有机光亮剂、稳定剂和络合剂。

另一个方面，应防止活性炭处理的二次污染，如未过滤掉的活性炭微粒和不合格的活性炭中的污染物的溶出等等。

3. 无机污染物及其排除① 阴离子型污染物（1）硝酸盐来自硝酸钝化化学镀镍槽后，因中和清洗不充分的残留物。

低浓镀硝酸盐污染物无明显影响；但是，镀液中硝酸浓度过高时，镀速会降低，甚至造成停镀。

（2）硅酸盐污染可能来自前处理清洗剂，其有害在于会在金属表面形成凝胶膜，造成镀层外观发花、针孔。

这些弊病，可以采用加强镀前清洗的方法加以克服。

或者，干脆不采用含硅酸盐的清洗剂。

② 阳离子型污染物（1）金属离子污染物来自化学药品及前处理溶液的带入，基体金属的溶解，清洗不良（甚至清洗用水本身已被污染）。

金属离子污染对化学镀镍的影响是深远的，影响最为严重的金属离子主要是铅、镉、铜、铋、砷和钯等。

（2）镀液中铅离子来自含铅的底金属的溶解或者含铅稳定剂添加量的错误。

镀液中积累铅离子浓度大于5×10-6g/L之后，会造成镀层灰暗、漏镀、停镀、镀液使用寿命短。

（3）铜离子是有害的。

当镀液中铜离子浓度达到100×10-6g/L时，会在铁金属工件表面生成置换铜，因而造成化学镀镍层结合强度变差的问题。

在某些化学镀液中，15×10-6g/L的铜离子会造成镀层变色。

镀液中铜离子来源于两个方面：一方面是铜质工件或挂具在镀液中的溶解；另一个方面是前处理溶液中铜离子在钢铁工件的表面上生成置换铜，继而在镀液中的溶解。

（4）镉离子污染通常来源于未退镀干净的曾经用于镀镉的吊架，受镉离子污染过的前处理溶液，以及含镉稳定剂或光亮剂的添加量错误，镀液中积累的镉离子浓度超过期3×10-6g/L时，会造成镀层灰暗，孔边起皮和漏镀。

（5）钙、镁离子主要来源于工业用水，由于镀液浴蒸发积累，钙、镁离子浓度太大时，会造成镀层粗糙、发雾、针孔；甚至，如果钙、镁离子浓度过高而生成不溶物，则可能造成镀液自发分解。

防止钙、镁离子污染的办法是使用去离子水，并经常检查去离子水的纯度质量。

（6）钯离子污染来源于非金属或非催化活性金属镀前活化、敏化溶液、如果清洗不干净，带入镀液后将会引起镀液自发分解。

③ 用假镀法除去重金属污染物对于重金属污染物，可用较大面积的电解镍板，经活化洗净后，进入镀液中进行电解，以此去除重金属离子。

此法，即所谓的“假镀”（dummy）。

“假镀”后，应补充添加镀液成分，以维持镀液中各种化学成分都在工艺范围内。

五、操作方法有问题1. 镀液温度① 液温过高或过低必须密切监视镀液温度才能获得稳定的高质量的镀层。

因此，有必要采用精密温度控制器；并使用合格的温度计检查温度控制器，进一步核实控制温度在正确范围之内。

若未经检查，可能会因温度过高而造成镀液分解，也可能因温度过低而镀速太慢。

② 镀槽液温不均匀由于加热方式或镀液循环过滤方式不均匀，造成镀槽中上下或左右液温有差别，对较大的镀槽（如900L）而言，有时会高达5℃～8℃之差距，对于孔径要求或对镀层厚度要求都较严格时，由于液温温差较大，工件镀层的一致性就差，而且会使工件因尺寸问题而造成报废。

③ 镀液局部过热在操作过程中，如果采用电炉、电加热器、蒸汽直接加热时，就会使镀液局部温度过高（超过工艺规定的温度上限），PH值同时也偏高时，不仅镀层粗糙，而且还容易引起镀液分解。

因此，即使PH值正常，镀液直接加热方式也是不可取的。

2. 循环过滤化学镀液应保持循环过滤，循环量为每小时6～10倍镀液容积，滤径尺寸不大于5um，定期地更换滤袋或滤芯，这样，就可以减少甚至消除镀层表面的粗糙问题。

由于化学镀是一/L种自催化沉积过程，如果镀液中存在着固体微粒，轻则造成镀层粗糙，重则引起镀液自发分解，全部报废，因此，除去镀液中的固体微粒是很重要的事。

3. 镀液搅拌镀液搅拌不良亦会引起质量问题。

由于搅拌不良，工件表面镀液流动为层流，传质过程较慢，即参加瓜的物质到达工件表面以及反应产物离开工件的运动受阻，工件溶液界面状况恶化，因而会造成镀层气孔、气滞和镀层外观发化。

良好的搅拌，无论是机械搅拌、清洁的压缩空气搅拌或者工件移动，对于获得合作的镀层是重要的。

然而，过分地搅拌镀液，也会造成镀速下降，工件尖锐部位漏镀等问题。

4. 镀液装载量不当装载量过低或过高都会直接影响镀层的沉积速度。

特别是高速沉积时，所获得镀层比较疏松，镍颗粒可能从镀层脱落到镀液中，形成自催化剂还原中心，促进镀液自行分解的趋势，而且在工件的表面上有许多颗粒生成。

5. PH值测试不当一般，通过PH计和PH试纸测定镀液的PH值。

应当注意的是，某些PH试纸的读数同PH计读数相差可能高达0.5。

在某些化学镀镍工艺中，由于镀液中盐离子效应造成PH值读数不准。

当化学镀液老化时NH4+、Na+、K+、SO42—、Cl—等离子的积累都会造成溶液离子强度的改变。

结果，PH值试纸对新镀液的反应与对旧镀液的反应不同。