硫酸盐镀光亮镍故障分析：镀镍层光亮镀差
发布时间:2014/10/22 9:31:04 来源：禾川化学 字体: 
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镀层光亮度差多数在低电流密度区，偶尔也有出现在中电流密度区或高电流密度区。低电流密度区镀层光亮度差可能是镀液温度太高、电流密度太小、主盐浓度太低，次级光亮剂过多或镀液中有铜、锌杂质引起的；中电流密度区镀层光亮度差可能是由次级光亮剂太少，有机杂质过多或有一定量的铁杂质造成的；高电流密度区镀层光亮度差可能是镀液pH值太高，初级光亮剂太少或镀液中有少量的铬酸盐、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光亮度差的现象。
分析这类故障时，取镀镍液先做赫尔槽试验，假使多次试验，赫尔槽的阴极试片上镀层状况良好，没有出现光亮度差的现象，那么电镀时出现的故障，可能是镀前处理不良或底层不好造成的，应该认真检查镀前处理和底层镀层的情况。若赫尔槽试验所得的阴极试片上出现低、中或高电流密度区镀层光亮度差，则可以根据前面提到的可能原因进行分析。
故障现象之一：低电流密度区镀层光亮度差
（1）可能原因：镀液温度太高
原因分析：在镀镍液中，随温度升高，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；温度太高，镀液的水分蒸发量大，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，低电流密度区光亮度差。
处理方法：控制镀镍液的温度在标准值。
（2）可能原因：阴极电流密度太小
原因分析：阴极电流密度太小，低电流密度区镀层薄，甚至镀不上镀层，因此，光亮度差。
处理方法：合理设定电流值。
（3）可能原因：硫酸镍含量太低
原因分析：在光亮镀镍液中，硫酸镍含量低，镀层的光高度和整平性差，含量过低，会使零件的深凹处（即低电流密度区）镀层不光亮。
处理方法：定期分析并调整镀液成分，控制其含量大于250g/L。
（4）可能原因：次级光亮剂过多
原因分析：次级光亮剂含量高，镀层的光亮度好，但镀层的张应力提高，导致镀层出现脆性。含量过高，镀层亮而发乌，并使工件的低电流密度区镀层灰暗，高电流密度区镀层脆裂。
处理方法:a.用较长的时间电解（Dk＝0.25A/dm2）；
b.用活性炭吸附处理来降低其含量。
（5）可能原因：镀液中铜杂质过多
原因分析：镀镍液中的铜离子除化学材料、镍阳极含微量的铜带进以外，大部分来源于落入镀液的镀铜工件，铜挂具在镀液中的溶解以及导电极杆上铜绿的落入。
铜的电势比镍正，电镀时以金属铜或合金的形式沉积出来，致使镍镀层疏松呈海绵状，色泽灰暗、条纹、孔隙较多；严重时工件出现置换铜，造成结合力不良。少量的铜杂质使低电流密度区镀层灰暗、粗糙；较多的铜杂质使低电流密度区镀层发黑，镀层脆性加大，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0.01g/L；普通镀镍液由于pH值稍高，允许量稍高，一般不超过0.03g/L。
处理方法一：电解法 少量的铜杂质，在pH=2～3的条件下，用小电流（Dk=0.05～0.1A/dm2）电解处理。
处理方法二：亚铁氰化钠处理法 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，2.4g Na4[Fe(CN)6]可以除去1g铜杂质，实际处理时需要3g Na4[Fe(CN)6]，由于过量的Na4[Fe(CN)6]能与Ni2+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号的亚铁氰化钠溶液时，需剧烈搅拌，时间约30min，然后过滤除去沉淀即可电镀。
处理方法三：喹啉酸处理法 向镀液中加入铜含量2倍左右的喹啉酸与Cu2+生成沉淀，然后过滤，除去沉淀即可电镀（此方法使铜含量降到1mg/L以下）
处理方法四：QT或GF除铜剂处理法 在不断搅拌下，缓缓加入1～2mg/L的商品QT或CF除铜剂，搅拌反应1～2h后，过滤除去。
（6）可能原因：镀液中有锌杂质
详见故障硫酸盐镀光亮镍故障分析：镍镀层出现针孔的原因分析及处理方法（7）
故障现象之二：中电流密度区镀层光亮度差
（1）可能原因：次级光亮剂太少
原因分析：在镀镍液中，糖精含量足够时，镍层的光亮度主要取决于次级光亮剂的含量，当其含量低时，镀层的光亮度差，不能获得镜面的光亮镀层。假使在赫尔槽试验的试片上，出现镀层的光亮度差，再向镀液中加入适量的1，4-丁炔二醇（或其他次级光亮剂）后，使试验所得的试片上镀层的光亮度明显提高，而且高电流密度处镀层不脆裂，低电流密度处镀层。
不出现灰暗的现象，证明原镀液中次级光亮剂太少，应适量补充。
处理方法：用赫尔槽试验调整次级光亮剂的含量。
（2）可能原因：有机杂质过多
详见故障硫酸盐镀光亮镍故障分析：镍镀层出现针孔的原因分析及处理方法（3）
（3）可能原因：镀液中铁杂质过多
详见故障硫酸盐镀光亮镍故障分析：镍镀层出现针孔的原因分析及处理方法（6）
故障现象之三：高电流密度区镀层光亮度差
（1）可能原因：镀液的pH值太高
详见故障硫酸盐镀光亮镍故障分析：镍镀层出现针孔的原因分析及处理方法（8）
（2）可能原因：初级光亮剂太少
详见故障硫酸盐镀光亮镍故障分析：镀镍层发花的原因分析及处理方法（3）。
（3）可能原因：镀液中六价铬杂质过多
原因分析：在镀镍液中，铬离子主要来源于铬雾散落及挂具带人。六价铬离子对镀液是极其敏感的，微量的六价铬离子存在会使溶液的分散能力降低，阴极电流效率显著下降，镀层发黑，结合力不良。当六价铬含量达0.01g/L时，阴极电流效率约降低5%～l0%，此时，阴极上大量析氢，含量更高时，低电流密度区镀不上镀层，高电流密度区镀层脆裂；当六价铬含量达0.1g/L时，整个阴极表面上得不到镍镀层。
定性测定六价铬的方法：取2支试管各加入l0～15mL镀镍液。在一支试管中加入1＋3硫酸5mL，1%二苯氨基脲溶液（1g二苯碳酸酰二胺二胼和50mL醋酸配制成100mL溶液）5mL。若在试管中出现粉红色，表明镀液被六价铬污染。在另一支试管内加入1%二苯氨基脲溶液l0mL作为对比。
镀镍液中六价铬的积累有以下几个方面的原因：
①挂具绝缘胶破损。“一步法”中镀镍与镀铬的挂具是通用的，如果绝缘胶破损或采用包扎法绝缘的挂具，夹缝中残留的镀铬液就会进入镀镍液中；
②镀铬的阴极电流效率低。电镀时镀铬液随氢气逸出液面，凝固在挂具的主杆上（通电时挂具主杆温度较高），如果镀铬后不相应提高各道回收槽和清洗槽的液面高度，或不作喷淋清洗，那么，就有可能使相当浓度的铬离子进入镀镍液；
③镀槽布局不合理。镀铬槽在镀镍槽后面，镀铬后挂具及镀件上清洗残液经过镍时滴入；
④镀铬槽距离镀镍槽近。若铬槽距镍槽在2m以内，铬雾逸出进入镀镍槽。
处理方法一：保险粉法 用保险粉将六价铬还原成三价铬，然后提高溶液pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀而除去，反应方程式如下
2H2Cr04＋Na2S204＋2H2S04一Na2S04＋Cr2（S04）3＋4H20
Cr2（S04）3＋6NaOH一2Cr（OH）3＋＋3Na2S04
具体处理步骤如下：
a．用l0%H2S04调pH＝3；
b．在搅拌下，加入0.2～0.4g/L的保险粉（用量最好用小试验确定），继续搅拌30min；
c．将镀液加热至60～70℃，继续搅拌lh；
d．用5%NaOH溶液调pH＝6.2，搅拌1h后，再测pH值，并在pH＝6.2搅拌30min；
e．分三次，每次间隔10min，加入2～3g/L活性炭，搅拌lh；
f．静置3h，趁热过滤；
g．加入0.3～0.5mL/L 30%的双氧水，将过量的保险粉氧化成硫酸盐；
h．分析调整镀液成分并调节pH值，小电流电解4h；
i．用赫尔槽试验调整光亮剂并补加；
j．继续小电流电解30rain后，试镀.
处理方法二：硫酸亚铁法 用硫酸亚铁将六价铬还原成三价铬，同时二价铁被氧化成三价铁，然后提高pH值，使三价铬和三价铁都生成氢氧化物沉淀而除去，反应方程式如下
2H2Cr04＋6FeS04＋6H2S04一Cr2（S04）3＋3Fe2（S04）3＋8H20
Cr2（S04）3＋6NaOH一2Cr（OH）3↓＋3Na2S04
Fe2（S04）3＋6NaOH一2Fe（OH）3↓＋3Na2S04
具体处理步骤如下：
a．用l0%稀H2S04调pH＝3；
b．在搅拌下，加入lg/L FeS04，继续搅拌30min；
c．将镀液加热至60～70℃，继续搅拌lh；
d．加入1mL/L 30%的双氧水，将过量的Fe2＋氧化为Fe3＋；
e．用5%NaOH溶液调pH＝6.2，搅拌lh；
f．分三次，每次间隔10min，加入2～3g/L活性炭，搅拌60min；
g．静置3h，趁热过滤；
h．分析调整镀液成分，并调节pH值，小电流电解4h；
i．用赫尔槽试验调整光泽剂并补加；
j．继续小电流电解30min后，试镀。
处理方法三：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：
a．用l0%稀H2S04调pH＝3，并将镀液加热至60～70℃；
b．加入溶解好的高锰酸钾浓溶液至紫色不消失，搅拌30min，如紫色不消失，可用少量双氧水褪去紫色；
c．加入足够量的醋酸铅（或碱式碳酸铅），搅拌30min；
d．用5%NaOH溶液调pH----6.2，搅拌30min（必要时加入2～3g/L活性炭，方法同处理方法一），趁热过滤；
e．调整镀液成分及pH值后试镀。
（4）可能原因：镀液中磷酸根杂质过多
原因分析：镀镍液中，一定量的磷酸根会使工件的高电流密度区镀层光亮度差、发黑，降低电流密度上限，严重时导致镀层出现斑点、污块，有时生成粉末沉积，应控制在lg/L以下
处理方法：a.用l0%H2S04，调pH＝3.8～4.O；
b.加热镀液至60℃，在搅拌下加入过量的三价铁盐（硫酸铁或三氯化铁），搅拌1h，使形成溶解度较小的磷酸铁沉淀；
c.用5%NaOH，调pH＝5.5（使过量的铁形成氢氧化铁沉淀）；
d.过滤；
e.调整镀液成分及pH值后试镀。
（5）可能原因：镀液中铅杂质过多
原因分析：在镀镍液中，铅杂质的最大允许含量分别为：普通镀镍液0.01～0.03g/L；光亮镀镍液0.005～0.04g/L。铅杂质的含量高，低电流密度区镀层灰暗、深凹处没有镀层，严重时出现顽固的“漏镀”现象
铅杂质的来源：金属阳极、化学材料、灰尘以及落人镀槽的铜及铜合金工件遭受腐蚀而带人
处理方法：小电流电解（0.05～0.1A/dm2）
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