1、 通过本章学习，了解化学镀镍基本知识及性能、用途；了解化学镀镍工艺和不同材质镀前预处理工艺；了解镀液成分和工艺规范的影响；熟练掌握常见故障现象、产生原因及排除方法，掌握后处理工艺及不合格镀层的退除方法。图6-化学镀镍过程化学镀镍是利用还原剂把溶液中的镍离子还原并沉积在具有催化活性的工件表面上。图6-2-电位图)-系-电位图()P-O系-电位图()几十年来人们不断探索化学镀镍的动力学过程，提出了各种沉积理论、假说用来解释化学镀镍过程中出现的许多现象，以推动化学镀镍的发展和应用。1)沉积Ni的同时伴随着H2析出。2)镀层中除Ni外，还含有与还原剂有关的P、B或N等元素。3)还原反应发生在某些具有催
2、化活性的金属表面上，会在已经沉积的镍层上继续沉积。4)产生的H+使槽液的H值降低。5)还原剂的利用率小于100%。元素周期表中第族元素表面几乎都具有催化活性，如Ni、Co、Fe、Pd等金属的催化活性表现为脱氢和氢化作用的催化剂，在金属表面可以直接化学镀镍。化学镀镍层的外观通常是光亮、半光亮并略带黄色，有类似银器的光泽，而用肼作还原剂的镀层外观是暗灰色，无光泽。(1)含磷量含磷量高，镀层光亮度较好；含磷量低，则镀层光亮度较差。(2)镀件表面的粗糙度无论基材是金属或是非金属，镀件表面原有粗糙度值越小镀层越光亮。1.镀层外观(3)镀层厚度镀层厚度在20m以下时，镀层越厚光亮度越好；镀层在20m以上时
3、，随着镀层厚度增加镀层光亮度变化不明显。(4)沉积速度一般来说沉积速度快，镀层光亮度好，但沉积速度在24m/h以上时变化不明显。(5)施镀工艺镀液成分、pH值、镀液温度、使用周期等均对镀层光亮度有影响，采用氨基磺酸镍作主盐的比其他镍盐得到的镀层光亮。化学镀镍层的厚度及其均匀性是衡量镀层质量的重要指标之一。2.镀层厚度及其均匀性化学镍镀层几乎在所有水溶液中都比钢或铝基体稳定，化学镍镀层耐蚀性主可分为三类：耐化学腐蚀性、耐气体腐蚀性、耐色变性。在许多以水为主的介质中，化学镍镀层的电位高于基体金属，属于阴极性镀层，因此镀层的腐蚀实际上是点腐蚀，与镀层孔隙率密切相关。3.耐蚀性4.孔隙率与防护性能5.
4、耐磨性高耐磨性是化学镀镍的重要性质，影响化学镀镍的耐磨性原因有许多，有镀层的硬度、塑性、粗糙度、与基体的结合力、镀层与镀层接触的物体的相似性、热处理等。由于化学镍镀层厚度均匀，硬度高，耐磨性和耐蚀性好等综合性的物理化学性能，化学镀镍被广泛应用。典型的碳钢和低合金钢工件化学镀镍工艺流程如下：()有机溶剂脱脂将工件浸在汽油中，以除去工件表面上非皂化的油脂。()电解脱脂钢铁工件脱脂溶液配方见表6-1。1.碳钢和低合金钢化学镀镍工艺流程表6-1钢铁工件脱脂溶液配方表6-2操作条件()冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。()腐蚀钢铁金属氧化皮处理溶液配方见表6-3。表6-3钢铁金属氧化皮处理溶液配方和
5、操作条件()冷水清洗(6)去离子水清洗室温，2min。(7)化学镀镍按化学镀镍工艺规范。表6-4闪镀镍溶液配方和操作条件2.铸铁工件化学镀镍前预处理铸铁有许多种类，常见的有灰铸铁（碳的质量分数在2%4%）。()有机溶剂脱脂将工件浸在汽油中，以除去工件表面上非皂化的油脂。(2)电解脱脂将工件浸在汽油中，通电，以除去工件表面上非皂化的油脂。(3)热水清洗7080，2min。(4)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(5)浸酸活化稀硫酸，体积分数为10%，室温，1530min。(6)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(7)去离子水洗室温，2min。(8)化学镀镍按化学镀镍工艺规范。由于不锈钢、
6、高镍铬合金钢工件表面有一层钝化膜，若按常规钢铁工件的预处理方法进行，化学镀镍层的结合力差。在次磷酸钠为还原剂的化学镀镍溶液中，铜属于非催化性金属。1)用已活化的具有催化活性的金属如铁丝，接触进入镀槽中的铜及铜合金工件。3.不锈钢、高合金钢工件化学镀镍前预处理4.铜及铜合金工件的化学镀镍工艺流程2)铜及铜合金工件带电入槽，阳极为镍板，铜及铜合金工件为阴极，槽电压为12V，时间为3060s。3)铜及铜合金工件预浸氯化钯溶液催化活化。4)闪镀镍，见表-4。典型的铝及铝合金工件预处理工序如下，有关预处理化学溶液组成及操作条件见表 5。()化学脱脂见表-5。(2)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(
7、3)酸洗见表-。(4)浸锌见表-5。5.铝及铝合金工件化学镀镍前预处理(5)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(6)退锌见表-5。(7)浸锌见表-5。(8)预镀镍活化见表-5。(9)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(0)去离子水清洗室温，2min。(1)化学镀镍按化学镀镍工艺规范。表6-5铝及铝合金化学镀镍前预处理溶液组成及操作条件典型的镁及镁合金工件预处理工序如下，有关预处理溶液化学组成及操作条件见表6。6.镁及镁合金工件化学镀镍前预处理()化学脱脂见表6-。(2)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(3)酸洗见表6-。(4)活化见表6-。(5)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2mi
8、n。(6)浸锌见表6-。(7)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(8)预镀铜见表6-。(9)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(0)去离子水清洗室温，2min。(1)预镀镍活化见表6-。(2)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(3)去离子水清洗室温，2min。(4)化学镀镍按化学镀镍工艺规范。表6-镁及镁合金化学镀镍前预处理溶液组成及操作条件钛的密度接近铝，其强度和耐蚀性优良，可通过化学镀镍表面改性提高其耐磨性和可焊性。()有机溶剂脱脂将工件浸在汽油中，以除去工件表面上的非皂化油脂。(2)电解脱脂同碳钢。(3)酸洗见表6-7。(4)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(5)浸蚀见
9、表6-7。(6)冷水清洗两次逆流漂洗，室温，2min。(7)预镀镍活化见表6-7。7.钛及钛合金工件化学镀镍前预处理表6-7钛及钛合金工件化学镀镍前预处理溶液组成及操作条件(8)去离子水清洗室温，2min。(9)化学镀镍按化学镀镍工艺规范。(1)工艺流程镀覆前验收有机溶剂脱脂装挂化学脱流动冷水洗化学镀镍流动冷水洗后续处理。(2)工艺规范(次磷酸盐化学镀镍)酸性溶液配方和操作条件硫酸镍2535g/L)碱性溶液配方和操作条件硫酸镍30g/L(3)镀液配制1.以次磷酸为还原剂的化学镀镍1)准确称取计算量的镍盐(如硫酸镍)、还原剂(如次磷酸钠)、络合剂(如柠檬酸钠)、缓冲剂(如硼酸钠)，分别用少量去离
10、子水溶解。2)将完全溶解的镍盐溶液在不断搅拌条件下倒入溶解好的络合剂溶液中。3)将完全溶解的还原剂溶液在剧烈搅拌条件下倒入按2)配置好的溶液中。4)将完全溶解好的缓冲剂溶液在不断搅拌条件下倒入按3)配置好的溶液中。5)用去离子水将上述溶液稀释至计算体积。6)用氨水或氢氧化钠稀溶液调整上述溶液的H值。7)仔细过滤上述溶液。8)取样化验，合格后即可加温生产。(4)镀液成分和工艺参数的影响)镍盐：为镀液的主要成分。)次磷酸钠：为还原剂。当Ni2+/H2PO=0304时，沉积速度达到最高值，即2030g/L硫酸镍应加3040g/L的次磷酸钠。)络合剂：随着反应的进行，亚磷酸盐将不断积累，当H2PO的含
11、量高到一定程度时，就会有亚磷酸镍沉淀析出，将成为潜在的促进溶液自然分解的因素。)pH值：镀液的pH值对化学镀镍过程的影响可概括如下：H值增大时，沉积速度随之提高；反之沉积速度减慢。)镀液温度：镀液温度影响化学镀镍的沉积速度，沉积速度随着镀液温度增大而增大，必须保持镀液工作温度的相对恒定，沉积层中含磷量随着镀液温度变化，镀液温度波动大，就会产生分层的片状沉积。.镀前预处理不彻底，加强镀前预处理(5)化学镀镍常见故障现象、产生原因和排除方法(见表6-)表6-化学镀镍常见故障现象、产生原因和排除方法(1)工艺规范)氨基硼烷化学镀镍溶液成分和操作条件氯化镍2448g/L)肼化学镀镍溶液成分和操作条件硫
12、酸镍14g/L(2)镀镍配制1)将镍盐、络合剂、还原剂分别溶解。2.以硼氢化物为还原剂的化学镀镍2)将完全溶解的镍盐溶液在不断搅拌条件下倒入溶解好的络合剂溶液中。3)将完全溶解的还原剂溶液在剧烈搅拌条件下倒入按2)配制好的溶液中。4)将完全溶解好的缓冲剂溶液在不断搅拌条件下倒入按3)配制好的溶液中。5)用去离子水稀释上述溶液至计算体积。6)用酸液或碱液调整溶液的H值。7)过滤溶液取样化验，合格后即可加温生产。1.化学镍镀层后处理目的化学镍镀层的后处理一般具有以下几个目的：消除镀覆过程中吸附的氢，降低镀层内应力，提高镀层与基体的结合强度。在化学镀镍过程中，镀层会产生应力，过高的拉应力会导致镀层开
13、裂、起皮甚至脱落，这样会大大降低镀层的结合力，有时还会增加孔隙率。表6-消除不同金属基体应力的热处理工艺2.消除镀层内应力的热处理工艺表6-消除高强度钢镀层氢脆的热处理工艺1.普通工件退除工艺规范(见表-)表-普通钢铁工件上不合格化学镍镀层退除溶液成分和操作条件(单位：)2.精密工件上化学镍镀层的退除工艺规范(见表-)表6-1精密工件上不合格化学镍镀层的退除溶液成分和操作条件(单位：)不锈钢和镍基合金上不合格化学镍镀层的退除，可采用11的稀硝酸溶液在室温下退除。表6-1铜及铜合金工件上不合格镍镀层的退除溶液成分和操作条件(单位：)铝及铝合金上不合格化学镍镀层的退除，可采用11的稀硝酸溶液在室温下退除。1.化学退镀工艺2.电解退镀工艺(见表-)表6-1铝及铝合金上不合格化学镍镀层退除溶液成分和操作条件(单位：)
