镀镍溶液故障的处理

镀镍溶液故障的处理
电镀生产中应的工艺，现代镀镍的种类多，从镀法状况来说，暗镍、半光亮镍、高硫镍、光亮镍和镍封闭等多层镍体系。

但由于目前光亮镍应用较广，所以在这里以光亮镀镍作为重点，叙述光亮镀镍液故障，广东达志化工的光亮镀镍液成分及操作条件列于表1。

一、镀液成分失调的影响和纠正
1.硫酸镍
在光亮镀镍认中，硫酸镍含量低，镀层的光亮度和整平性差，含量过低会使零件的深凹处（即低电流密度处）镀层不光亮，硫酸镍含量（吊镀）一般不低于250克/升，发现硫酸镍含量降低，应找出含量降低的原因，例如阳极面积太小，导致阳极电流密度太大而且使用旭极钝化，镍阳极不溶解而造成镍含量降低，那可能是镀液中阳极活化剂太少了，应提高氯化物的含量，促进阳极溶解。

硫酸镍含量高，镀层的光亮底和整平性好，阴极电流密度上限和阴极电流效率高，觉积速度快，但是含量过高，会使镀层粗糙，所以硫酸镍的含量，一般不要超过350克/升。

在镍阳极面积较大胆特别是镍阳极装入钛篮的情况下，镍含量常有上升的趋势，出现这类现象时，镀液中氯化物含量应适当降低，抑制镍阳极的溶解。

2.氯化物
氯化物可以促进阳极溶解，含量太少会使阳极钝化，从而使镀层发雾，光亮度下降。

电镀时阳极是否钝化，可从下列现象进行判断。

（1）液中镍含量和PH值逐渐降低是阳极镍化
（2）阳极表面呈褐色是阳极钝的一现象，由于阳极纯化后，表面上生成了褐色的
（3）电压比正常的高，一般大于6V。

这是由于阳极钝化后，阳极电位变正的缘故；
（4）电镀时阳极上气泡较多，有时会有刺激性的气味，并在挂阳极的铜钩上出现绿色的性物，阳极钝化后，在阳极上有较多气泡。

2H2O-4e O2 +4H
2CL-2e CL2
CL2是刺激性的气味，它能与铜反主尖生成绿色的氯化铜
CL2+Cu CuCL2
阳极钝化，浸在盐酸中刷洗，使之活化，然后重新挂入槽内，再适当增大阳极面积，必要时，可适当提高氯化物的含量。

但是氯化物含量不宜过高，过高了会使镀层产生毛刺。

由于阳极溶解较快，有一些镍金属以小颗料的形式脱离阳极进入溶液，与镍一起共沉积于层中而引起的。

可以增加阳极袋的层数用二层或三层涤纶布包扎阳极，从而减缓或消除毛刺出现。

3.硼酸
硼酸是镀镍液中缓冲剂，含量过低电镀时阴极膜中的PH值容易升高，导致形成金属的氢氧化物或碱式盐夹附于镀层内，从而使镀层产生针孔、粗糙和发雾等故障，所以镀镍液中
硼酸的含量，一般不应低于30克/升。

镀液温度大于50℃时，H
3BO
4
含一应为40g/1以上。

硼酸含量高对溶液的缓冲性能好，所以在连续生产时，硼酸含量适当高一些是要以的，但在间歇生产时，由于硼酸在室温下的溶解度较小，所以硼酸含量过高，由于停镀时镀液温度降低硼酸会结晶析出，会使镀层出现针孔。

二、常见故障的分析和纠正
1、针孔
针孔大多是气体（一般是氢气）在件上停留而造成的。

针孔属于麻点，但针孔不同于麻点，它像流星一样，往往带有向上的“尾巴”，而麻点仅仅是镀层上微小的凹坑，一般是没有向上的“尾巴”。

哪些因素会促使镍层产生针孔呢？①镀前处理不良；镀液中有油或有机杂质过多；②镀液中有固体微粒；防针孔剂太少；③镀液中铁等异金属杂质过多；④镀液PH太高或操作电流密度过大；⑤镀液中硼酸含量太少和镀液温度太低等都会导致镍
由于没原因引起的针孔现象略有不同，所以在分析故障时，首先要观察例如镀前处理不良，它仅仅是镀层的局部表面上的油或锈末彻底除去，造成这些部位上气体容易停留而产生针孔，所以这种因素造成的针孔现象是局部密集的，而且是无规则的；镀液中有油或有机杂质过多经起的针孔较多地出现在零件的向下面和挂具上部的零件；镀液中固体微粒生产的针孔较多地出现在零件的向上面；防针孔剂太少造成的针孔在零件的各个部位都有；镀液中铁杂质过多，PH值过高和阴极含量太少产生的针孔较多地出现在零件的下部；镀液温度过低造成的针孔是稀少的，也是零件各个部位都有可以出现的。

通过观察现象，可以初步判断造成针孔的部分原因，然后再进一步试验，例如零件的局部表面上有密集的针孔，从现象来看，好像是前处理不良造成的，那么究竟是不是这个原因呢？可以取一批零件，进行良好的前处理后直接镀镍，假使经这样处理后所得的镀层上没有
针孔，那么原来的针孔是镀前处理不良造成的，否则就是其他方面的原因。

镀液的温度、PH 值和阴极电流密度，比较容易检查，所以可首先检查和纠正。

镀液中是否缺少湿润剂，若加入0.2-0.5ml/L，湿润剂没有民入善，可能是镀液中的杂质或硼酸太少引起的，这就可按前述的方法，用小试验分析故障原因，然后按试验所得的结果进行纠正。

2.镀层结合力不好
产生镀层结合力不好的原因有镀前处理不良，零件表面有油、氧化物等；清洗水中有油或有六价铬；酸少化液中铜、铅杂质；电镀过程中产生双性电极或断电时间过长；镀液中硼酸少、铁杂质多、PH高、有油、有机杂质或光亮剂过多等。

分析故障时，也是先观察现象，如镀前处理不良造成的结合力不好，常常时有时无，无规则地出现地零件的局部位置上；酸活化液中有铜、铅杂质时，在钢铁基体表面上，形成疏松的置抽换层，这样造成的结合力不好多数发生在整个零件的表面上；双性电极造成的结合力不好总是有规则地发生在确定的位置上，而且总是一个部位结合力不好，另一个部位结合力很好；电镀过程中断电时间过长引起的结合力不好，虽然也是出现在整个零件的表面上，但它发生在镍层与镍层之间；镀液中硼酸少、铁杂质多、有机杂质多、光亮剂多或P高造成的结合力不好较多地发生在零件的尖端和边缘；镀液中有油较多的
5.镀层阴暗
偶尔也有出现在中电流密度区或高电流密度区。

低电流密度区镀层阴暗可能是镀液温度太高，电流密度太小，主盐浓度太低；主光亮剂过多或镀液中有铜、锌杂质引起的，电流密度区镀层阴暗可能是柔软剂太少，有机杂质过多或有一定量的铁杂质造成的；高电流密度区镀层可能是镀液PH太高，柔软剂太少或镀液中有少量的铬酸磷酸盐及铅杂质引起的。

此外，镀前处理不良，镀件表面有碱膜或有机物吸附膜，或者底镀层不好也会导致镍层出现阴暗的现象。

分析这类故障，可以取镀镍液先做赫尔槽试验，假使多次试验，赫尔槽的阴极样板上镀层状况良好，没有出现阴暗的现象，那么电镀时出现的故障，可能是镀前处理不良可低镀层不好造成的，应该认真检查电镀前的情况。

若赫尔槽试验所得的阴极样板上聘同低电流密度区镀层阴暗，则可能根据前面提到的可能原因进行分析。

6.镀层脆性
镀液中主光亮剂过多或柔软剂（走位剂）太少，铜、锌、铁中有机杂质过多；PH这高或温度过低等都会使镍层发脆。

检查镍层脆性可用不同的方法，一种是将镀好镍的小零件放在手中搓摩，或者将镀好镍的薄片型零件弯曲至180度，若有碎料镍层脱落下来，说明这类镍层有脆性；另一种是将镍层镀在不锈钢试片上，控制镀层厚度在10微米左右，然后把镍层剥离下来，弯曲180度，并用力挤压弯曲处，若不断裂，表示镍层不脆，假使弯曲即断，一般认为这种镍层是脆性的。

产生镍层脆性的原因，若镀液PH值和温度没有问题，那么可能是光亮剂比例失调或镀液中杂质的影响。

由于光亮剂比例失调造成的脆性可以通过提高软剂（走位剂）含量来改善，
所以光亮剂比例是否失调，可以通过补充柔软剂，观察镀层脆性有否改善的小试验进行判断。

镀液中几种杂质的影响可按前述的方法分别试验，进行检查和纠正。

广东达志化工的Ni-82（主光剂）与Ni-81（走位剂），也就是柔软剂的消耗量都为100mlKAH，按此比便加入就可以平衡，不会因添加剂的加入而导致的脆性。

7.桔皮状镀层
在光照下，镀呈现隐隐的波纹状现象称之谓桔皮状镀层。

镀前处理不良，镀液中有油可有胶类杂质，润湿剂过多、异金属杂质过多或镀液中有未过滤的活性炭粉末等会产生桔皮状镀层。

8.沉积速度慢，零件的深凹处镀不上镀层
这类故障除了偶尔真实电镀流密度太小而引起外，多数是镀液中有氧化剂存在，镀镍液这些氧化剂能在阴极上还原，降低镀镍过程的阴极电流效率，甚至能排斥镍的沉积，使零件的深凹处镀不上镀层，若不是真实电流密度太小，那就可以用赫尔槽试验进行检查，假使取故障液做赫尔槽试验所得的阴极样板的低电流密度区无镀区，高电流密度区出现黑色或灰色条纹，表明镀镍液中有硝酸根扰；假使低电流密度区无镀层而高电流密度区镀层脆裂，这可能是六价铬的影响，这时可以向试验液中加入0.2克保险粉，搅拌5分钟后再做赫尔试验，如用保险粉处理后，阴极样板明显好转，表明原镀液中有六价铬，应清除六价铬。

有时光亮剂中缺乏走位剂会使低Dx区漏镀或很薄。

三、杂质的影响和去除
1.铜杂质的影响和去除
（1）影响少量铜杂质使低电流密度处镀层灰暗、粗糙；较多的铜杂质使低电流密度处镀层发黑，甚至出现海绵状的镀层。

所以光亮镀镍液中，铜含量不允许超过0.01克/升；普通镀镍液由于PH值稍高，允许量可高一些，一般不超过0.3克/升。

（2）去除方法少量的铜杂质，可以用低电流密度电解去除，电解的条件是：PH=2左右，Dk=0.1-0.3安/分米2
较多的铜杂质可以用亚铁氰化钠进行处理：
2Cu2+Na4[Fe(CN)6]→Cu2[Fe(CN)6]↓+4Na
127 304
根据理论计算，2.4克Na4[Fe(CN)6]可以去除1克铜要质，实际处理时需要3克Na4[Fe(CN)6],由于过量的Na4[Fe(CN)6]能与Na2+反应生成沉淀，所以不会产生新的不良影响。

在向镀液中加入溶解好的亚铁氰化钠溶液时，需剧烈搅拌，时间约30分钟，然后过滤除去沉淀即可电镀。

2.锌杂质的影响和去除
（1）影响锌杂质在0.02-0.06克/升之间，镍层亮而发脆；大于0.06克/升时，低电流密度区镀层灰黑色，更高的含量镍层产生条纹和针孔。

（2）去除方法 由于锌的电位较负，用电解法处理效果不显著，只有当极少量的锌存在时，才采用电解处理，电解的条件是：PH=4以上，D K =0.2-0.4安/分米2。

少量的锌杂质可以用“BBI ”掩蔽剂进行掩蔽。

如镀镍液中含锌12.5-50毫克/升时，可用0.82毫克/升的“BBI ”掩蔽剂进行掩蔽。

镀镍液中有较多的锌杂质存在时，一般用高的PH 值处理。

处理时，可先用CaCO 3（或BaCO 3）提高镀液PH 至5.5左右，再用NaOH 或Ni(OH)2提高镀液PH 至65-70℃，搅拌30-60分钟，静置后过滤，若采用CaCO 3提高镀液的PH 值，由于反应后生成的CaSO 3在低温时溶解度大（0℃时为0.75；100℃时为0.15），所以应趁热过滤，如待镀液冷却后过滤，则沉淀的硫酸钙将重新溶解，这种溶解的硫酸钙，在加温电镀时将再结晶析出，使镍层产生似针状的粗糙。

3.铁杂质的影响和去除
（1）影响 因为铁在PH ＞4.7时就能形成氢氧化物沉淀，并夹附在镀层中镀层产生粗糙、针也和脆性，增大镀层的孔隙率，光亮度下降，所以在光亮镀镍液中，Fe 3+含量不允许大于0.08克/升。

（2）去除方法 去除铁杂质，一般用高PH 处理，为了提高处理效果，应先加入30%的双氧水1毫升/升，将一价铁氧化为二价铁，然后加热至65-70℃，加入CaCO 3（或CaSO 3）提高PH 至5.5左右，搅拌30-60分钟，趁热过滤除去沉淀，再调整镀液PH 值和成分后，即可电镀。

4.六价铬的影响和去除
（1）影响 六价铬会显著降低阴极电流效率，在六价铬含量达0.01克/升时，阴极电流效率约降低5-10%含量更高时，低电流密度区镀不上镀层，高电流密度处镀层脆裂，严重时整个阴极表面上得不到镍层。

（2）去除方法 去除六价铬可以用保险粉法、硫酸亚铁法或高锰酸钾法等进行处理。

①保险粉法：用保险粉将六价铬还原成三价格，然后提高PH 值，使三价铬生成氢氧化铬沉淀而除去。

（iv ）加入适量的双氧水（一般为0.3-0.5毫升/升30%的双氧水）将过量的保险粉氧化成硫酸盐。

(v)调整镀液成份及PH 值后试镀。

②硫酸亚铁法：用硫酸亚铁将六价铬还原成三价铬，同时二价铁补氧化为三价铁，然后提高PH 值，使三价铬和三价铁教一成氢氧化物沉淀。

2H 2CrO 4+6FeS 2O 4+6H 2SO 4
=Cr 2(SO 4)3+3Fe 2(SO 4)3+8H 2O
Cr 2(SO 4)3+6NaOH
=2Cr(HO)3 ↓+3Na 2SO 4
Fe
2(SO
4
)
3
+6NaOH
=2Fe(OH)
3↓+3Ha
2
SO
4
具体处理步骤如下：
i）用H
2SO
4
调PH=3，并将镀液加热至60-70℃；
ii）加入1克/升（或更多）的Fe(SO
4
)搅拌30-60分钟；
iii)加入1毫升/升30%的双氧水，将过量的Fe2+氧化为Fe3+；
iv）加碱（CaCO
3
和NaOH）提高PH=6.2，搅拌60分钟，（必要时可加入2-3克/升活性炭）趁热过滤；
v)调整镀液成分及PH值后试镀。

③高锰酸钾法：用高锰酸钾将三价铬氧化为六价铬，然后加入可溶性的铅盐，使生成铬酸铅沉淀，过量的铅离子，用提高PH值的方法，使生成氢氧化铅沉淀而除去。

具体处理步骤如下：
i)用H
2SO
4
调PH=3，并将镀液加热至60-70℃；
ii）加入溶解好的高锰酸钾浓溶液至紫色不消失，搅拌30分钟（必要时可加入2-3克/升活性炭），趁热过滤；
v）调整镀液成分及PH值后试镀。

5.硝酸根的影响和去除
（1）影响硝酸根对镀镍过程影响较大，它能显著降低阴极电流效率，少量的硝酸根，能使低电流密度处镀不上镀层；稍多一些的硝酸根使镀层光泽差，高电流密度区出现黑色条纹；更多的硝酸根使整个阴极表面镀不上镀层。

镀镍溶液中的硝酸根可以有二笨胺硫酸溶液进行定性检验。

（2）去除方法去除硝酸根，可以采用电解法，电解进选择适当的条件极为重要，条件选择得当，去除硝酸根的速度较快，反之，去除速度较慢，电解时间较长。

电解去除硝酸根以低PH值和高温为好，低PH值有利于硝酸根在阴极上的还原；高温可以使硝酸根还原产生的气体在溶液中的溶解降低，防止它溶入后重新污镀液，所以一般电解去除硝酸根的条件为：PH=1-2；温度=60-70℃阴极电流密度先用1-2安/分米2，然后逐渐降低至0.2安/分米2，直至镀液正常为止。

6.有机杂质的影响和去除
（1）影响有机杂质的种类很多，影响也各不相同，有的使镍层发雾、发花、变暗，有的却使外长层亮而发脆，也有的使镍层产生针孔或产生桔皮状镀层。

（2）去除方法
①双氧水-活性炭处理具体处理步骤如下：
I）用H2SO4调PH=3.5；
ii）加入30%的双氧水1-3毫升/升，将镀液加热至65-70℃，搅拌30-60分钟；
iii）在除去过量的双氧水后，加入3-5克/升活性炭，搅拌30分钟左右；
iv）静置后过滤；
②高锰酸钾——活性炭处理具体处理步骤如下：
i)取出阳极，用H2SO4调PH=3；加热至60℃；
ii）在搅拌下加入溶解好的高锰酸钾溶液（用量最好用小试验确定），控制在5分钟内紫色不消失，搅拌30-60分钟；
iii）加入1-3克/升活性炭，搅拌30分钟左右；
iv）静置后过滤；
v）调整镀液成分及PH值后试镀。

7．胶类杂质的影响和去除
（1）影响有的胶类杂质使镍层发黄，容易出现针也，镀层结合力下降；有的使用权镀层产生条纹状的光亮，而且具有脆性。

②在搅拌下加入5%丹宁酸溶液1毫升/升，搅拌30分钟，静置过滤；
③加入1-3史/升活性炭（除去过量的丹宁酸及有机杂质），搅拌30分钟；
④静置后过滤；
⑤调整镀液成分后试镀。

8．油类杂质的影响和去除
（1）影响油为杂质会使镍层发花、发雾、产生针孔，严重时镀层结合力不好，
（2）去除方法
①将镀液加热至65℃左右；
②在搅拌下，加入0.8-1克/各十二烷基硫酸钠，搅拌60分钟（使十二烷基硫酸钠对油类
杂质起乳化作用）；
③加入3-5克/升活性炭，搅拌30分钟；
④静置后过滤；
⑤调整镀液成分后试镀。

9、磷酸盐的影响和去除
（1）影响一定量的磷酸盐会使零件的高电流密度区镀层阴暗、发黑、降低电流密度限。

（2）去除方法
①用硫酸调P=3.8-4.0；
②加热至60℃，在搅拌下加入过量的三价铁盐（硫酸铁或三氯化铁），搅拌60分钟，使
形成溶解度较小的磷酸铁沉淀；
③加碱提高PH=5.5（使过量的铁形成氢氧化铁沉淀）；
④过滤；
⑤调整镀液成分及PH值后试镀。