电镀工艺-电镀镍.ppt

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1、1电镀工艺学电镀工艺学电镀镍电镀镍 2概概概概述述述述 镍镍镍镍是是是是一一一一种种种种带带带带微微微微黄黄黄黄的的的的银银银银白白白白色色色色金金金金属属属属，具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的导导导导电电电电性性性性能和导热性能。能和导热性能。能和导热性能。能和导热性能。基本物理特性：基本物理特性：基本物理特性：基本物理特性：密度：密度：密度：密度：8.98.9 g/cm g/cm3 3；原子量：原子量：原子量：原子量：58.70 58.70 熔点：熔点：熔点：熔点：1452 1452 电极电位为电极电位为电极电位为电极电位为:0 0 NiNi2 2 0.2500.250 V V 电

2、化当量：电化当量：电化当量：电化当量：NiNi2 2 1.0951.095 g/(Ah)g/(Ah)基基基基本本本本化化化化学学学学特特特特性性性性：镍镍镍镍在在在在有有有有机机机机酸酸酸酸中中中中很很很很稳稳稳稳定定定定，在在在在硫硫硫硫酸酸酸酸、盐盐盐盐酸酸酸酸中中中中溶溶溶溶解解解解很很很很慢慢慢慢，在在在在浓浓浓浓硝硝硝硝酸酸酸酸中中中中处处处处于于于于钝钝钝钝化化化化状状状状态态态态，但但但但在在在在稀稀稀稀硝硝硝硝酸酸酸酸中中中中则则则则不不不不稳稳稳稳定。定。定。定。第七章第七章第七章第七章 电镀镍电镀镍3 镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定，在空气中形成透镍在空气中或在潮湿空气中

3、比铁稳定，在空气中形成透明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化后电势更正，镍镀层是阴极镀层。后电势更正，镍镀层是阴极镀层。镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过25m时，才是时，才是无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也有镀有镀50 m以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀

4、或用来修复被以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被磨蚀的零部件。磨蚀的零部件。在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅次在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的10左右左右 4 自自1843年年R班班特特格格尔尔（RBottger）发发明明镀镀镍镍以以来来，至至今今已已有有一一百百多多年年的的历历史史，随随着着生生产产的的发发展展和和科科学学技技术术的的进进步步，各各种种镀镀镍镍电电解解液液不不断断出出现现和和完完善善。1916年年OPWatts提提出出了了著著名名的的瓦瓦特特型型镀镀镍镍

5、电电解解液液，镀镀镍镍工工艺艺进进入入工工业业化化阶阶段段，瓦瓦特特型型镀镀镍镍电电解解液液至至今今仍仍是是光光亮亮镀镀镍镍、封封闭闭镍镍等等电解液的基础。电解液的基础。5 第第二二次次世世界界大大战战以以后后（1945），随随着着汽汽车车工工业业的的迅迅速速发发展展，半半光光亮亮镀镀镍镍和和光光亮亮镀镀镍镍工工艺艺发发展展很很快快，然然而而，光光亮亮镍镍经经镀镀络络后后，其其耐耐腐腐蚀蚀性性能能远远不不如如暗暗镍镍抛抛光光和和半半光光亮亮镍镍的的好好，所所以以促促进进了了人人们们从从镀镀层层体体系系，耐耐腐腐蚀蚀机机理理、快快速速腐腐蚀蚀试试验验方方法法和和镀镀层层质质量量评评价价标标准准等

6、等方方面面从从事事研研究究。美美国国哈哈夏夏诺诺（Har-shaw）化化学学公公司司的的双双层层镀镀镍镍工工艺艺和和美美国国尤尤迪迪莱莱特特（Udylite）公公司司三三层层镀镀镍镍工工艺艺的的问问世世，就就是是这这些些研研究究工工作作的的杰杰出出成成果果之之一一。60年年代代初初期期在在西西欧欧（荷荷兰兰的的NV丽丽塞塞奇奇公公司司）及及美美国国的的尤尤迪迪莱莱特特公公司司几几乎乎同同时时开开发发出出一一种种弥弥散散镀镀层层（复复合合镀镀层层镍镍封封闭闭）。在在镍镍的的复复合合镀镀层层上上再再镀镀铬铬，形成微孔铬以提高镀层的耐腐蚀性能。形成微孔铬以提高镀层的耐腐蚀性能。6 镀镀镍镍的的类类型

7、型很很多多。若若以以镀镀液液种种类类来来分分，有有硫硫酸酸盐盐、硫硫酸酸盐盐一一氯氯化化物物、全全氯氯化化物物、氨氨磺磺酸酸盐盐、柠柠檬檬酸酸盐盐、焦焦磷磷酸酸盐盐和和氟氟硼硼性性盐盐等等镀镀镍镍。由由于于镍镍在在电电化化学学反反应应中中的的交交换换电电流流密密度度(i0)比较小比较小，在单盐镀液中，就有，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化较大的电化学极化。以以镀镀层层外外观观来来分分，有有无无光光泽泽镍镍(暗暗镍镍)、半半光光亮亮镍镍、全全光光亮亮镍、缎面镍、黑镍等。镍、缎面镍、黑镍等。以以镀镀层层功功能能来来分分，有有保保护护性性镍镍、装装饰饰性性镍镍、耐耐磨磨性性镍镍、电电铸铸(低应力低

8、应力)镍、高应力镍、镍封等。镍、高应力镍、镍封等。7表表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途类型镀液组成含量/gL-1pH值温度/Dk/Adm-2主要用途硫酸盐氯化物NiSO46H2ONiCl2 6H2OH3BO333045381.54.545652.510多数镍电解液的基础，可用于预镀，滚镀，镀厚镍等硬镍NiSO46H2ONH4ClH3BO318025305.65.943602.010硬度可达HV350 500用作耐磨镀镍氯化物NiCl2 6H2OH3BO3300282.050702.510用于镀厚镍，修复磨损工具、电铸；高硬力镍的基础液硫

9、酸盐NiSO46H2OH3BO33004035462.510主要用于印刷线路镀金前的底层电镀（采用不溶性阳极）氨磺酸盐Ni(NH2S03)2H3BO345030354060230用于镀厚镍和电铸镍，镀层内应力低8表表8-1 部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途类型镀液组成含量/gL-1pH值温度/Dk/Adm-2主要用途氟硼酸盐Ni(BF4)2HBFH3BO330045054030402.63.53050410可用于镀厚镍和电铸镍镀层内应力低，排出物对环境有污染焦磷酸盐Ni2P2O7Na4P2O710H2OKCl(NH4)3C6H5O77080200

10、25010151520810506024镀液呈微碱性，主要用于锌压铸件上直接镀镍9 1 1 普通镀镍普通镀镍普通镀镍普通镀镍 普普通通镀镀镍镍即即镀镀暗暗镍镍。根根据据使使用用目目的的不不同同，通通常常又又可可分分为为预预镀镀镍镍和和常常规规镀镀镍镍两两类类。即即使使同同样样是是预预镀镀液液，也也因因基基体体材材料情况不同而采用不同的组分。料情况不同而采用不同的组分。1镀液的组成及操作条件镀液的组成及操作条件 采采用用预预镀镀镍镍的的目目的的，主主要要是是为为了了保保证证镀镀层层与与基基体体有有良良好好的的结结合合力力，因因而而，要要根根据据基基体体材材料料的的特特性性而而选选用用不不 同同的

11、的预预镀液。镀液。对对预预镀镀层层不不要要求求过过厚厚，但但结结晶晶应应细细致致，以以保保证证整整个个镀镀层层体系表面平滑、光洁。体系表面平滑、光洁。10预镀液的组成及操作条件预镀液的组成及操作条件 成分及操作条件 配 方弱酸性预镀液强酸性冲击预镀液 中性预镀液硫酸镍NiSO46H2O /gL-1氯化钠NaCl /gL-1硼酸H3BO3 /gL-1硫酸钠Na2SO4 /gL-1十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na /gL-1氯化镍NiCl26H2O /gL-1盐酸HCl(38%)/mLL-1柠檬酸钠Na3C6H5O72H2O /gL-1硫酸镁MgS047H2O /gL-1pH值温度 /阴极电流

12、密度 /Adm-1时间 /min120150712304560800.0515.05.625350.81.53524026012013010355202412018010201523010206.67.035400.51.246适用的基体材料钢铁不锈钢锌合金及铝合金经浸锌处理的表面11 镀暗镍工艺，主要用于电镀某些只要求保持本色的零件，镀暗镍工艺，主要用于电镀某些只要求保持本色的零件，或仅考虑防腐蚀作用而不需考虑外观装饰的零件。暗镍镀液或仅考虑防腐蚀作用而不需考虑外观装饰的零件。暗镍镀液也用于电铸等方面。常规的暗镍镀液组成及操作条件也用于电铸等方面。常规的暗镍镀液组成及操作条件暗镍镀液的组成及

13、操作条件 成分及操作条件配 方常温镍液瓦特镍滚镀镍硫酸镍NiSO46H2O /gL-1氯化钠NaCl /gL-1氯化镍NiCl26H2O /gL-1硼酸H3BO3 /gL-1硫酸钠Na2SO4 /gL-1硫酸镁MgSO47H2O /gL-1十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na /gL-1 pH值温度 /阴极电流密度 /Adm-21502508103035608050804.85.415350.81.5250320405035450.050.13.84.445601320025081240504.04.6455011.512 1916年，由年，由OPWatts提出的镀镍溶液原配方为：提出的镀镍溶

14、液原配方为：硫酸镍硫酸镍 240g/L 氯化镍氯化镍20g/L 硼酸硼酸20g/L 这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺，而且是目前许多这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺，而且是目前许多如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、缎面镍等镀镍的基础电解如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、缎面镍等镀镍的基础电解液。液。132镀液中主要成分的作用及操作条件对镀层性能的影镀液中主要成分的作用及操作条件对镀层性能的影响响 (1)硫酸镍硫酸镍 是镀液的主要成分，是镍离子的来源，在是镀液的主要成分，是镍离子的来源，在暗镍镀液中，一般含量是暗镍镀液中，一般含量是150g/L300g/L。硫酸镍含量。硫酸镍含量低，镀液分散能力好，镀层结晶

15、细致，易抛光，但阴极低，镀液分散能力好，镀层结晶细致，易抛光，但阴极电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢，硫酸镍含量电流效率和极限电流密度低，沉积速度慢，硫酸镍含量高，允许使用的电流密度大，沉积速度快，但镀液分散高，允许使用的电流密度大，沉积速度快，但镀液分散能力稍差。能力稍差。14 (2)氯化镍或氯化钠氯化镍或氯化钠 只只有有硫硫酸酸镍镍的的镀镀液液，通通电电后后镍镍阳阳极极的的表表面面很很易易钝钝化化，影影响响镍镍阳阳极极的的正正常常溶溶解解，镀镀液液中中镍镍离离子子含含量量迅迅速速减减少少，导导致致镀镀液液性性能能恶恶化化。加加入入氯氯离离子子，能能显显著著改改善善阳阳极极的的溶溶解解性

16、性，还还能能提提高高镀镀液液的的导导电电率率，改改善善镀镀液液的的分分散散能能力力，因因而而氯氯离离子子是是镀镀镍镍液液中中不不可可缺缺少少的的成成分分。但但氯氯离离子子含含量量不不能能过过高高，否否则则会会引引起起阳阳极极过过腐腐蚀蚀或或不不规规则则溶溶解解，产产生生大大量量阳阳极极泥泥，悬悬浮浮于于镀镀液液中中，使使镀镀层层粗粗糙糙或或形形成成毛毛刺刺。因因此此，氯氯离离子子含含量量应应严严格格控控制制。在在常常温温暗暗镍镍镀镀液液中中，可可用用氯氯化化钠钠提提供供氯氯离离子子。但但有有人人对对镀镀镍镍层层结结构构的的研研究究表表明明，镀镀液液中中钠钠离离子子影影响响镍镍镀镀层层的的结结构

17、构，使使镀镀层层硬硬而而脆脆，内内应应力力高高，因因此此，在在其其他他镀镀镍镍液液中中为为避避免免钠钠离离子子的影响，一般用氯化镍为宜。的影响，一般用氯化镍为宜。15(3)硼硼酸酸 在在镀镀镍镍时时，由由于于氢氢离离子子在在阴阴极极上上放放电电，会会使使镀镀液液的的pH值值逐逐渐渐上上升升，当当pH值值过过高高时时，阴阴极极表表面面附附近近的的氢氢氧氧根根离离子子会会与与金金属属离离子子形形成成氢氢氧氧化化物物夹夹杂杂于于镀镀层层中中，使使镀镀层层外外观观和和机机械械性性能能恶恶化化。加加入入硼硼酸酸后后，硼硼酸酸在在水水溶溶液液中中会会解解离离出出氢氢离离子子，对对镀镀液液的的pH值值起起缓

18、缓冲冲作作用用，保保持持镀镀液液pH值值相相对对稳稳定定。除除硼硼酸酸外外，其其他他如如柠柠檬檬酸酸、醋醋酸酸以以及及它它们们的的碱碱金金属属盐盐类类也也具具有缓冲作用，但以硼酸的缓冲效果最好。有缓冲作用，但以硼酸的缓冲效果最好。硼酸含量硼酸含量过低过低，缓冲作用太弱，缓冲作用太弱，pH值不稳定值不稳定 过高过高，因硼酸的溶解度小，在室温时容易析出，因硼酸的溶解度小，在室温时容易析出，16 (4)导导电电盐盐 硫硫酸酸钠钠和和硫硫酸酸镁镁是是镀镀镍镍液液中中良良好好的的导导电电盐盐。它它们们加加入入后后，最最大大的的特特点点是是使使镀镀暗暗镍镍能能在在常常温温下下进进行行。另另外外，镁镁离离子

19、子还还能能使使镀镀层层柔柔软软、光光滑滑、增增加加白白度度。一一般般来来说说，镀镀镍镍液液中中主主盐盐浓浓度度较较高高，因因此此，主主盐盐兼兼起起着着导导电电盐盐的的作作用用。含含氯氯化化镍镍的的镀镀液液，其其导导电电率率更更高高，因因此此，目目前除低浓度镀镍液外，一般不另加导电盐。前除低浓度镀镍液外，一般不另加导电盐。17 (5)润湿剂润湿剂 在在电电镀镀过过程程中中，阴阴极极上上往往往往发发生生着着析析氢氢副副反反应应。氢氢的的析析出出，不不仅仅降降低低了了阴阴极极电电流流效效率率，而而且且由由于于氢氢气气泡泡在在电电极极表表面面上上的的滞滞留留，会会使使镀镀层层出出现现针针孔孔。为为了了

20、防防止止针针孔孔产产生生，应应向向镀镀液液中中加加入入少少量量润润湿湿剂剂，如如十十二二烷烷基基硫硫酸酸钠钠。它它是是一一种种阴阴离离子子型型的的表表面面活活性性剂剂，能能吸吸附附在在阴阴极极表表面面上上，降降低低了了电电极极与与溶溶液液间间界界面面的的张张力力，从从而而使使气气泡泡容容易易离离开开电电极极表表面面，防防止止镀镀层层产产生生针针孔孔。对对使使用用压压缩缩空空气气搅搅拌拌镀镀液液的的体体系系，为为了了减减少少泡泡沫沫，也也可可加加入入如如辛辛基基硫硫酸酸钠钠或或2-乙乙基基已已烷烷基基硫硫酸酸钠钠等低泡润湿剂。等低泡润湿剂。18 (6)镍镍阳阳极极 除除硫硫酸酸盐盐型型镀镀镍镍时

21、时使使用用不不溶溶性性阳阳极极外外，其其他他类类型型镀镀液液均均采采用用可可溶溶性性阳阳极极。镍镍阳阳极极种种类类很很多多，常常用用的的有有电电解解镍镍，铸铸造造镍镍、含含硫硫镍镍、含含氧氧镍镍等等。在在暗暗镍镍镀镀液液中中，可可用用铸铸造造镍镍，也也可可将将电电解解镍镍与与铸铸造造镍镍搭搭配配使使用用。为为了了防防止止阳阳极极泥泥进进入入镀液，产生毛刺，一般用阳极袋屏蔽。镀液，产生毛刺，一般用阳极袋屏蔽。(7)pH值值 一一般般情情况况下下，暗暗镍镍镀镀液液的的pH值值可可控控制制在在4.55.4范范围围内内，对对硼硼酸酸缓缓冲冲作作用用最最好好。当当其其他他条条件件一一定定时时，镀镀液液p

22、H值值低低，溶溶液液导导电电性性增增加加，阴阴极极极极限限电电流流密密度度上上升升，阳阳极极效效率率提提高高，但但阴阴极极效效率率降降低低。如如瓦瓦茨茨液液的的pH值值在在5以以上上时时，镀镀层层的的硬硬度度、内内应应力力、拉拉伸伸强强度度将将迅迅速速增增加加，延延伸伸率率下下降降。因因此此，对对瓦瓦茨茨液液来来说说，pH值值一一般般应应控控制制在在3.84.4较较适适宜宜，通通常常只只有在常温条件下有在常温条件下使用的镀液才允许使用较高的使用的镀液才允许使用较高的pH值。值。19 (8)温温度度 根根据据暗暗镍镍镀镀液液组组成成的的不不同同，镀镀液液的的操操作作温温度度可可在在1560 的的

23、范范围围内内变变化化。添添加加导导电电盐盐的的镀镀液液可可以以在在常常温温下下电电镀镀。而而使使用用瓦瓦茨茨液液的的目目的的是是为为了了加加快快沉沉积积速速度度，因因此此，可可采采用用较较高高的的温温度度。若若其其他他条条件件相相同同，通通常常提提高高镀镀液液温温度度，可可使使用用较较大的电流密度而不致烧焦，同时镀层硬度低，韧性较好。大的电流密度而不致烧焦，同时镀层硬度低，韧性较好。(9)阴阴极极电电流流密密度度 在在瓦瓦茨茨液液中中，通通常常阴阴极极电电流流密密度度的的变变化化，对对镀镀层层内内应应力力的的影影响响不不显显著著，从从生生产产效效率率考考虑虑，只只要要镀镀层层不不烧烧焦，一般都

24、希望采用较高的电流密度。焦，一般都希望采用较高的电流密度。203镀镍的电极反应镀镍的电极反应 (1)阴极反应阴极反应 镀镍时，阴极上的主反应是镍离子还原镀镍时，阴极上的主反应是镍离子还原 Ni2+2e=Ni 由由于于暗暗镍镍镀镀液液为为微微酸酸性性，因因此此，阴阴极极上上还还有有H+离离子子还还原原为为H2的副反应发生的副反应发生 2 H+2e=H221 (2)阳极反应阳极反应 镀镍时，阳极上的主反应为金属镍的电化学溶解：镀镍时，阳极上的主反应为金属镍的电化学溶解：Ni2e=Ni2+当阳极电流密度过高，镀液中又缺乏阳极活化剂时，将当阳极电流密度过高，镀液中又缺乏阳极活化剂时，将会发生阳极钝化，

25、并有析出氧气的副反应：会发生阳极钝化，并有析出氧气的副反应：2H2O 4e=O2+4H+加入加入C1-离子可以防止阳极钝化，但也可能发生析出氯离子可以防止阳极钝化，但也可能发生析出氯气的副反应：气的副反应：2C1-2e=Cl2 22 4暗镍镀液的配制暗镍镀液的配制(以瓦特镍为例以瓦特镍为例)(1)在在预预备备槽槽中中放放入入所所需需1/2的的水水量量，加加入入计计算算过过的的硫硫酸镍、氯化镍等，边加温、边搅拌至全部溶解。酸镍、氯化镍等，边加温、边搅拌至全部溶解。(2)在在另另一一容容器器中中溶溶解解计计算算所所需需的的硼硼酸酸，可可适适当当提提高高液温，至硼酸全部溶解后倒入已溶解好的镍盐溶液中

26、。液温，至硼酸全部溶解后倒入已溶解好的镍盐溶液中。(3)维维持持液液温温在在50左左右右，用用稀稀硫硫酸酸降降低低pH值值至至3.5，加加H2O2(30)3mL/L，搅搅拌拌1h，提提高高液液温温至至65 70 ，维持，维持2h，使残余，使残余H2O2分解。分解。23 (4)加加化化学学纯纯活活性性炭炭3g/L，搅搅拌拌1h，用用稀稀氢氢氧氧化化钠钠溶液调节溶液调节pH值到值到5，搅拌，搅拌1h，待活性炭沉淀。，待活性炭沉淀。(5)用用过过滤滤机机把把镀镀液液从从预预备备槽槽里里过过滤滤到到镀镀槽槽中中，加加入十二烷基硫酸钠搅拌均匀后，即可试镀。入十二烷基硫酸钠搅拌均匀后，即可试镀。应应先先用

27、用蒸蒸馏馏水水溶溶解解并并煮煮沸沸数数分分钟钟直直至至溶溶液液呈呈透透明明状状后待用，切不可以粉状物直接加入镀液后待用，切不可以粉状物直接加入镀液24 5暗镍镀层的质量检验暗镍镀层的质量检验 (1)外外观观，应应是是结结晶晶细细致致，呈呈略略带带淡淡黄黄色色彩彩的的银银白白色色。不不应应有有烧烧焦焦、裂裂纹纹、起起泡泡、脱脱皮皮、暗暗魔魔、麻麻点点及及条条纹纹等等缺缺陷。不应有未镀上的地方陷。不应有未镀上的地方(夹具印除外夹具印除外)。(2)厚厚度度检检查查 镀镀层层厚厚度度可可用用千千分分尺尺，深深度度规规等等直直接接测测量量，也也可可按按GB6462规规定定用用显显微微镜镜法法测测定定，或

28、或按按GB4955规规定用阳极溶解库仑法测定。定用阳极溶解库仑法测定。(3)结结合合力力 按按GB5270规规定定试试验验后后，镀镀层层与与基基体体、镀镀层层与底层之间结合良好，不应有任何分离。与底层之间结合良好，不应有任何分离。25(4)孔孔隙隙率率 钢钢铁铁零零件件上上镀镀镍镍层层孔孔隙隙率率试试验验方方法法为为：将将有有一一定定湿湿强强度度的的滤滤纸纸条条浸浸入入一一微微热热(约约35)的的、含含50g/L氯氯化化钠钠和和50g/L明明胶胶的的溶溶液液中中，然然后后将将其其干干燥燥备备用用。试试验验时时，先先将将滤滤纸纸浸浸入入含含50g/L氯氯化化钠钠和和1g/L非非离离子子型型润润湿

29、湿剂剂的的溶溶液液中中。然然后后取取出出滤滤纸纸，将将其其紧紧密密地地贴贴附附在在净净化化后后待待试试验验的的镍镍表表面面上上，用用氯氯化化钠钠溶溶液液保保持持滤滤纸纸润润湿湿，经经10min后后，取取下下滤滤纸纸，立立刻刻将将其其浸浸入入到到含含10g/L的的铁铁氰氰化化钾钾溶溶液液中中，取取出出观观察察滤滤纸上的蓝色印痕，进行评级。纸上的蓝色印痕，进行评级。262 2 光亮镀镍光亮镀镍光亮镀镍光亮镀镍 光光亮亮镀镀镍镍镀镀液液在在目目前前镀镀镍镍工工艺艺中中应应用用最最普普遍遍、最最广广泛泛。它它的的特特点点是是依依靠靠不不同同光光亮亮剂剂的的良良好好配配合合，能能够够在在镀镀液中直接获得

30、全光亮并具有一定整平性的镀层，液中直接获得全光亮并具有一定整平性的镀层，现现代代光光亮亮镀镀镍镍工工艺艺，绝绝大大多多数数是是在在瓦瓦茨茨型型镀镀镍镍液液中中加入光亮剂而获得的。加入光亮剂而获得的。271镀镍光亮剂镀镍光亮剂 根根据据光光亮亮剂剂的的作作用用，一一般般将将镀镀镍镍光光亮亮剂剂分分成成两两类类，即即初初级级光光亮亮剂剂(或或称称第第一一类类光光亮亮剂剂)和和次次级级光光亮亮剂剂(或或称称第第二二类类光光亮亮剂剂)。(1)初初级级光光亮亮剂剂 具具有有显显著著细细化化镀镀层层晶晶粒粒的的作作用用，使使镀镀层层产产生生柔柔和和的的光光泽泽，但但不不能能产产生生镜镜面面光光泽泽。镀镀液

31、液中中加加入入初初级级光光亮亮剂剂后后，会会使使镀镀层层出出现现压压应应力力，加加入入量量适适当当，可可以以抵抵消消原原来来镀镀暗暗镍镍时时产产生生的的张张应应力力。另另外外镀镀层层中中添添加加次次级级光光亮亮剂剂后后，也也会会产产生生张张应应力力，因因此此，初初级级光光亮亮剂剂也也能能抵抵消消次次级级光光亮亮剂剂所所产产生生的的张张应应力力。如如果果两两种种光光亮亮剂剂的的量量配配合合得得当当，能能大大大大降降低低镀镀层层的内应力，从而提提高镀层的韧性和延展性。的内应力，从而提提高镀层的韧性和延展性。28 初初级级光光亮亮剂剂对对阴阴极极极极化化的的影影响响比比较较小小，当当浓浓度度较较低低

32、时时，一一般般使使阴阴极极超超电电势势增增加加 5 mV45 mV；浓浓度度提提高高时时，超超电电势势不不再再明明显显增增加加。初初级级光光亮亮剂剂大大都都含含有有 结结构构的的有有机机含含硫硫化化合合物物。它它们们的的不不饱饱键键大大多多在在芳芳香香基基上上，如如苯苯环环、萘萘环环、常见的有：常见的有：29苯亚磺酸苯亚磺酸1,3,6萘三磺酸萘三磺酸邻磺酰苯酰亚邻磺酰苯酰亚胺（糖精）胺（糖精）（简称（简称BSI）对甲苯磺酰胺对甲苯磺酰胺双苯磺酰亚胺双苯磺酰亚胺（简称（简称BBI）30 其其中中糖糖精精是是使使用用最最广广泛泛的的镀镀镍镍初初级级光光亮亮剂剂，后后来来出出现现的的双双苯苯-磺磺酰

33、酰亚亚胺胺，除除具具有有与与糖糖精精相相似似作作用用，即即细细化化晶晶粒粒，使使镀镀层层产产生生压压应应力力，提提高高镀镀层层的的韧韧性性及及与与基基体体的的结结合合力力之之外外，还还能能增增加加镀镀液液对对杂杂质质的的容容忍忍度度，扩扩大大光光亮亮电电流流密密度度范范围围等等作作用用，但但价价格格较较贵贵。初初级级光光亮亮剂剂参参与与电电极极反反应应后后，分分子子中中的的硫硫被被还还原原成成硫硫化化物物，以以硫硫化化镍镍(NiS或或Ni:S3)的形式进入镀层，是镀层中含硫的来源。的形式进入镀层，是镀层中含硫的来源。31 (2)次级光亮剂次级光亮剂 必必须须与与初初级级光光亮亮剂剂配配合合使使

34、用用，才才能能获获得得具具有有镜镜面面光光泽泽和和延延展展性性良良好好的的镍镍镀镀层层，若若单单独独使使用用，虽虽然然可可获获得得光光亮亮镀镀层层，但但光光亮亮区区电电流流密密度度范范围围狭狭窄窄，镀镀层层张张应应力力和和脆脆性性大大。有有些些次次级级光光亮亮剂剂还还兼兼具具整整平平作作用用，对对基基体体表表面面原原有有的的微微细细粗粗糙糙处处(包包括括抛抛光光过过程程中中产产生生的的丝丝痕痕)起起到到补补漏漏、填填平平作作用用。次次级级光光亮亮剂剂能能大大幅幅度度提提高高阴阴极极极极化化，有有的的可可达达数数百百毫毫伏伏；因因此此，能能较较好好地地改改善善镀镀液液的的分分散散能能力力。次次级

35、级光光亮亮剂剂种种类类很很多多，特特征征是是分分子子中中存存在在着着不不饱饱和和基基团，常见的有团，常见的有32 目前，市场上出售的次级光亮剂，多半属组合型。中目前，市场上出售的次级光亮剂，多半属组合型。中间体中多数是炔醇与环氧化合物的缩合物及氮杂环化合间体中多数是炔醇与环氧化合物的缩合物及氮杂环化合物的衍生物。表物的衍生物。表84列出了部份中间体的名称及在镀液列出了部份中间体的名称及在镀液中的参考用量。中的参考用量。33部分中间体的名称及在镀液中的参考用量部分中间体的名称及在镀液中的参考用量 名 称 简 称 用 途 参考用量/gL11，4丁炔二醇 BOZ弱型次级光剂 0.10.2二乙氧基丁炔

36、二醇 BEO中强型次级光剂 0.020.05丙氧基丁炔二醇 BMP中强型次级光剂 0.050.15乙氧基丙炔醇 PME强次级光剂，整平剂 0.010.03丙氧基丙炔醇 PAP强次级光剂，整平剂 0.010.03二乙基丙炔胺 DEF强次级光剂，整平剂 0.0010.01硫酸丙烷吡啶 PPS 光亮剂、特效整平剂 0.10.334 1,4 丁丁炔炔二二醇醇的的环环氧氧合合成成物物，价价格格较较低低，具具有有光光亮亮和和弱弱整整平平作用，镀层脆性小，是用得较多的一种次级光亮剂。作用，镀层脆性小，是用得较多的一种次级光亮剂。丙丙炔炔醇醇与与环环氧氧的的化化合合物物，有有很很好好的的光光亮亮和和整整平平作

37、作用用，只只须须很少用量即可产生明显的效果。很少用量即可产生明显的效果。炔炔胺胺类类具具有有良良好好的的光光亮亮整整平平作作用用，用用量量极极少少就就能能起起明明显显的的效果。效果。吡吡啶啶衍衍生生物物具具有有优优异异的的整整平平能能力力，尤尤其其在在高高、中中电电流流密密度度区区，即即使使在在镀镀层层很很薄薄的的情情况况下下，也也有有较较好好的的整整平平能能力力，但但它它的脆性较大，用量必须控制。的脆性较大，用量必须控制。35 辅辅助助光光亮亮剂剂的的有有机机物物。它它们们的的特特点点是是，在在分分子子中中既既含含有有初初级级光光亮亮剂剂的的C-S基基团团，又又含含有有次次级级光光亮亮剂剂的

38、的CC基基团团。它它们们在在单单独独使使用用时时，并并不不能能得得到到光光亮亮镀镀层层，但但与与其其它它光光亮亮剂剂配配合合使用时，有如下几方面的作用：使用时，有如下几方面的作用：改善镀层的覆盖能力；改善镀层的覆盖能力；降低镀液对金属杂质的敏感性，减少针孔；降低镀液对金属杂质的敏感性，减少针孔；缩短获得光亮和整平镀层所需的电镀时间，即所谓出光速缩短获得光亮和整平镀层所需的电镀时间，即所谓出光速度加快，有利于采用厚铜薄镍工艺；度加快，有利于采用厚铜薄镍工艺；降低次级光亮剂的消耗量降低次级光亮剂的消耗量36部分辅助光亮剂中间体的名称、分子式及参考用量部分辅助光亮剂中间体的名称、分子式及参考用量 名

39、名 称称 分子式分子式 简简 称称 参考用量参考用量/gL1烯丙基磺酸钠乙烯磺酸钠炔丙基磺酸钠 CH2=CHCH2SO3Na CH2=CHSO3Na HCCCH2SO3Na AVS VS PS 310 24 0.0050.15 其中其中炔丙基磺酸钠炔丙基磺酸钠改善镀液在低电流密度区的整平能力，改善镀液在低电流密度区的整平能力，分散能力和抗杂质影响方面的效果尤为显著。分散能力和抗杂质影响方面的效果尤为显著。37 (3)有机光亮剂的消耗有机光亮剂的消耗 镀镍有机光亮剂的消耗主要发生在镀镍有机光亮剂的消耗主要发生在电镀过程中的分解。如前所述，初级光亮剂多半含有电镀过程中的分解。如前所述，初级光亮剂多

40、半含有CS基团，基团，次级光亮剂则一般含有不饱和键，辅助光亮剂则二者兼有。它次级光亮剂则一般含有不饱和键，辅助光亮剂则二者兼有。它们的分解是通过两极上的反应进行的。们的分解是通过两极上的反应进行的。初级光亮剂的初级光亮剂的CS键在阴极上新生镍的催化作用下与原子键在阴极上新生镍的催化作用下与原子氢作用而分解的现象，称为氢解。例如苯亚磺酸的氢解：氢作用而分解的现象，称为氢解。例如苯亚磺酸的氢解：苯磺酰胺的氢解：苯磺酰胺的氢解：分解产物中所含的分解产物中所含的SO2，可以继续被氢还原为硫化物，并以，可以继续被氢还原为硫化物，并以硫化镍的形式进入镀层：硫化镍的形式进入镀层：SO2S2 NiS(或或Ni

41、2S3)38 次级光亮剂中不饱和键会与阴极上的氢进行加成反应而称次级光亮剂中不饱和键会与阴极上的氢进行加成反应而称为氢化，例如，为氢化，例如，1,4丁炔二醇在阴极上加氢后形成丁烯二醇：丁炔二醇在阴极上加氢后形成丁烯二醇：丁烯二醇可继续氢化成丁二醇：丁烯二醇可继续氢化成丁二醇：这些氢化物会对镀层产生不利影响，如引起镀层脆性增加，低这些氢化物会对镀层产生不利影响，如引起镀层脆性增加，低电流密度区发暗等。电流密度区发暗等。另外，有机光亮剂也会在阳极上被氧化而消耗。另外，有机光亮剂也会在阳极上被氧化而消耗。39 2光亮镀镍液光亮镀镍液 (1)镀液组成及操作条件镀液组成及操作条件 常见的光亮镀镍液的组成

42、及操作条件：常见的光亮镀镍液的组成及操作条件：暗镍镀液的组成及操作条件 成分及操作条件配 方1硫酸镍NiSO46H2O /gL-1氯化钠NaCl /gL-1氯化镍NiCl26H2O /gL-1硼酸H3BO3 /gL-1光亮剂 /gL-1糖精 /gL-1十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na /gL-1 pH值温度 /阴极电流密度 /Adm-2搅拌 r/min280 3408 10405030 35适量1 30.10.23.5 4.555 650.8 1.5122040 (2)镀液组成及操作条件的影响与暗镍不同之处：镀液组成及操作条件的影响与暗镍不同之处：光光亮亮镀镀镍镍液液中中，必必须须加加入入

43、光光亮亮剂剂，而而且且光光亮亮剂剂中中必必须须包包括括初初级级光光亮亮剂剂和和次次级级光光亮亮剂剂两两类类(有有时时还还加加入入一一定定量量的的辅辅助助光光亮亮剂剂)。初初级级光光亮亮剂剂(或或称称柔柔软软剂剂)经经常常用用的的是是糖糖精精，也也有有以以糖糖精精为为主主，再再复复配配一一些些其其它它成成分分；次次级级光光亮亮剂剂晶晶牌牌虽虽多多，但但都都是是以以提提高高镀镀层层的的光光亮亮度度和和整整平平性性为为目目的的。次次级级光光亮亮剂剂的的质质量量和价格差别较大，可以根据产品要求，谨慎选择。和价格差别较大，可以根据产品要求，谨慎选择。从从操操作作条条件件比比较较来来看看，光光亮亮镀镀镍镍

44、的的pH值值比比暗暗镍镍的的要要低低，温温度度则则比比暗暗镍镍高高，加加上上采采用用搅搅拌拌镀镀液液的的措措施施，故故允允许许用用的的电电流密度比暗镍大，因此沉积速度也比暗镍快。流密度比暗镍大，因此沉积速度也比暗镍快。41 3)虽虽然然电电解解镍镍和和铸铸造造镍镍是是常常用用的的阳阳极极材材料料，但但对对光光亮亮镍镍来来说说，含含硫硫镍镍阳阳极极具具有有更更好好的的效效果果。它它不不仅仅溶溶解解电电压压低低，溶溶解解性性能能好好，而而且且阳阳极极中中所所含含的的微微量量硫硫，随随阳阳极极溶溶解解而而进进入入镀镀液液，可可以把镀液中铜杂质等沉淀，有净化镀液中某些金属杂质的作用。以把镀液中铜杂质等

45、沉淀，有净化镀液中某些金属杂质的作用。42 8.1.4 电镀多层镍电镀多层镍 对钢铁来说，镍镀层是阴极镀层，且多孔隙，故电对钢铁来说，镍镀层是阴极镀层，且多孔隙，故电镀镀单层镍只有靠增加镀层的厚度单层镍只有靠增加镀层的厚度来提高对基体材料的防来提高对基体材料的防护性。经过长期试验和研究发现，多层镍比单层镍对基护性。经过长期试验和研究发现，多层镍比单层镍对基体的防护性要好得多，且可减薄镀层厚度，节约材料和体的防护性要好得多，且可减薄镀层厚度，节约材料和工时。工时。431镀双层镍和三层镍镀双层镍和三层镍 所谓双层镍是在钢铁基体上先镀一层低硫所谓双层镍是在钢铁基体上先镀一层低硫(S0.005)的半光

46、亮镍，再在半光亮镍上镀一层含硫的半光亮镍，再在半光亮镍上镀一层含硫(0.04S0.15)，最最后后镀镀铬铬。因因为为高高硫硫镍镍层层中中的的含含硫硫量量比比光光亮亮镍镍更更高高，在在三三层层镍镍中中电电势势最最负负，当当腐腐蚀蚀介介质质通通过过铬铬、光光亮亮镍镍、高高硫硫镍镍的的孔孔隙隙，到到达达半半光光亮亮镍镍表表面面时时，半半光光亮亮镍镍与与高高硫硫镍镍之之间间的的电电势势差差比比双双层层镍镍更更大大，而而且且相相对对于于光光亮亮镍镍来来说说，高高硫硫镍镍是是阳阳极极镀镀层层，它它能能牺牺牲牲自自己己，保保护护光光亮亮镍镍和和半半光光亮亮镍镍不不受受腐腐蚀蚀，从从而而进进一一步步延延缓缓腐

47、腐蚀蚀介介质质沿沿垂垂直直方方向向穿穿透透的的速速度度。所所以以三三层层镍镍的的防护性比双层镍更为优越。防护性比双层镍更为优越。4647 1 镍铬 2 镍镍铬 3 镍镍镍铬 4 镍封闭铬多层镍腐蚀机理示意图多层镍腐蚀机理示意图（日（日 小慕秀夫，大谷和弘小慕秀夫，大谷和弘1963）冲击镍：含硫0.10.248 1 Ni-Cr（1）2 Cu-Ni-Cr（1）3 Ni-Ni-Cr（3）4 Ni-Ni-Ni-Cr（3）72h气体试验后的外观（日（日 小慕秀夫，大谷和弘小慕秀夫，大谷和弘1963）49电镀双层NiCr（经过2.5年大气腐蚀后）的腐蚀位置，说明表明光亮Ni层中含硫的影响0.4Cu0.65

48、半光亮Ni0.25光亮Ni0.01Cr光亮Ni含S 0.17 左；0.05 右美美 W.H.Safranek Metal Progress Vol.82,No.4 1962鼓泡50Cr亮亮Ni半亮半亮Ni上 Zn0.65半光亮Ni0.55光亮Ni0.01Cr下 Zn0.9 半光亮Ni0.3 光亮Ni0.01Cr35 醋酸，15硝酸侵蚀美美 W.H.Safranek Metal Progress Vol.82,No.4 1962（500倍）510.4 Cu 0.4 Cu 0.8 亮Ni 0.5 无S半亮Ni0.01Cr 0.3 亮Ni 0.01Cr压铸件试片压铸件试片CASS试验试验（美 M.M

49、.Beckwith Plating Vol.47,No.4 1960）521.3 亮Ni 1.0 无S半亮Ni0.01Cr 0.3 亮Ni 0.01Cr钢试片Corrodkote试验（美 M.M.Beckwith Plating Vol.47,No.4 1960）531.0 亮Ni 0.7 无S半亮Ni0.01Cr 0.3 亮Ni 0.01Cr钢试片 室外暴露试验（美 M.M.Beckwith Plating Vol.47,No.4 1960）540.4 Cu 0.4 Cu 0.5 无S半亮Ni 0.8 亮Ni 0.3 亮Ni0.01Cr 0.01Cr压铸件室外暴露试验（美 M.M.Beckw

50、ith Plating Vol.47,No.4 1960）55 2 多层镍镀液的组成及操作条件多层镍镀液的组成及操作条件半亮镍，高硫镍镀液组成及操作条件半亮镍，高硫镍镀液组成及操作条件 成分及操作条件 配 方 半光亮高硫镍硫酸镍NiSO46H2O/gL1氯化镍NiCl26H2O/gL1硼酸H3BO3/gL1十二烷基硫酸钠/gL1半光亮镍添加剂/mLL1高硫镍添加剂/mLL1温度/t pH值 阴极电流密度/Adm2搅拌厚度/m 240280 3540 3540 0.10.2 适量 4560 4.24.8 35 需要 总厚度的 60 28030035403540 0.10.2 适量 4560 33