【正文】 (5)用過濾機(jī)把鍍液從預(yù)備槽里過濾到鍍槽中 ， 加入十二烷基硫酸鈉攪拌均勻后 ， 即可試鍍 。 (3)維持液溫在 50℃ 左右 ， 用稀硫酸降低 pH值至 ，加 H2O2(30％ )3mL/L， 攪拌 1h， 提高液溫至 65 ℃ ~70 ℃ ，維持 2h， 使殘余 H2O2分解 。 20 3． 鍍鎳的電極反應(yīng) (1)陰極反應(yīng) 鍍鎳時(shí) ， 陰極上的主反應(yīng)是鎳離子還原 Ni2++2e=Ni 由于暗鎳鍍液為微酸性 ， 因此 ， 陰極上還有 H+離子還原為 H2↑的副反應(yīng)發(fā)生 2 H+ +2e= H2↑ 21 (2) 陽極反應(yīng) 鍍鎳時(shí)，陽極上的主反應(yīng)為金屬鎳的電化學(xué)溶解： Ni－ 2e=Ni2+ 當(dāng)陽極電流密度過高，鍍液中又缺乏陽極活化劑時(shí)，將會(huì)發(fā)生陽極鈍化，并有析出氧氣的副反應(yīng)： 2H2O － 4e = O2↑+4H+ 加入 C1離子可以防止陽極鈍化，但也可能發(fā)生析出氯氣的副反應(yīng)： 2C1 － 2e = Cl2 ↑ 22 4． 暗鎳鍍液的配制 (以瓦特鎳為例 ) (1)在預(yù)備槽中放入所需 1/2的水量 ， 加入計(jì)算過的硫酸鎳 、 氯化鎳等 ， 邊加溫 、 邊攪拌至全部溶解 。 若其他條件相同 ， 通常提高鍍液溫度 ， 可使用較大的電流密度而不致燒焦 ， 同時(shí)鍍層硬度低 ， 韌性較好 。 添加導(dǎo)電鹽的鍍液可以在常溫下電鍍 。 因此 ，對(duì)瓦茨液來說 ， pH值一般應(yīng)控制在 ～ ， 通常 只有在常溫條件下 使用的鍍液才允許使用較高的 pH值 。 當(dāng)其他條件一定時(shí) ， 鍍液 pH值低 ， 溶液導(dǎo)電性增加 ， 陰極極限電流密度上升 ， 陽極效率提高 ， 但陰極效率降低 。 為了防止陽極泥進(jìn)入鍍液 ， 產(chǎn)生毛刺 ， 一般用陽極袋屏蔽 。 鎳陽極種類很多 ， 常用的有電解鎳 ， 鑄造鎳 、 含硫鎳 、 含氧鎳等 。 對(duì)使用壓縮空氣攪拌鍍液的體系 ， 為了減少泡沫 ， 也可加入如辛基硫酸鈉或 2乙基已烷基硫酸鈉等低泡潤(rùn)濕劑 。 為了防止針孔產(chǎn)生 ， 應(yīng)向鍍液中加入少量潤(rùn)濕劑 ， 如十二烷基硫酸鈉 。 17 (5) 潤(rùn)濕劑 在電鍍過程中 ， 陰極上往往發(fā)生著析氫副反應(yīng) 。 一般來說 ， 鍍鎳液中主鹽濃度較高 ， 因此 ， 主鹽兼起著導(dǎo)電鹽的作用 。它們加入后 ， 最大的特點(diǎn)是使鍍暗鎳能在常溫下進(jìn)行 。除硼酸外 ， 其他如檸檬酸 、 醋酸以及它們的堿金屬鹽類也具有緩沖作用 ， 但以硼酸的緩沖效果最好 。 15 (3) 硼酸 在鍍鎳時(shí) ， 由于氫離子在陰極上放電 ， 會(huì)使鍍液的 pH值逐漸上升 ， 當(dāng) pH值過高時(shí) ， 陰極表面附近的氫氧根離子會(huì)與金屬離子形成氫氧化物夾雜于鍍層中 ， 使鍍層外觀和機(jī)械性能惡化 。在常溫暗鎳鍍液中 ， 可用氯化鈉提供氯離子 。 但氯離子含量不能過高 ， 否則會(huì)引起陽極過腐蝕或不規(guī)則溶解 ， 產(chǎn)生大量 陽極泥 ， 懸浮于鍍液中 ， 使鍍層粗糙或形成毛刺 。 14 (2) 氯化鎳或氯化鈉 只有硫酸鎳的鍍液 ， 通電后鎳陽極的表面很易鈍化 ， 影響鎳陽極的正常溶解 ， 鍍液中鎳離子含量迅速減少 ， 導(dǎo)致鍍液性能惡化 。 13 2．鍍液中主要成分的作用及操作條件對(duì)鍍層性能的影響 (1)硫酸鎳 是鍍液的主要成分，是鎳離子的來源，在暗鎳鍍液中，一般含量是 150g/L～ 300g/L。L1 pH值 溫度 / ℃ 陰極電流密度 /A7H2O /gL1 硫酸鈉 Na2SO4 /g6H2O /gL1 氯化鈉 NaCl /g常規(guī)的暗鎳鍍液組成及操作條件 暗鎳鍍液的組成及操作條件 成分及操作條件 配 方 常溫鎳液 瓦特鎳 滾鍍鎳 硫酸鎳 NiSO4dm1 時(shí)間 /min 120~150 7~12 30~45 60~80 ~1 ~ 25~35 ~ 3~5 240~260 120~130 10~35 5~20 2~4 120~180 10~20 15~230 10~20 ~ 35~40 ~ 4~6 適用的基體材料 鋼鐵 不銹鋼 鋅合金及鋁合金經(jīng)浸鋅處理的表面 11 鍍暗鎳工藝，主要用于電鍍某些只要求保持本色的零件，或僅考慮防腐蝕作用而不需考慮外觀裝飾的零件。7H2O /g2H2O /gL1 鹽酸 HCl(38%) /mLL1 氯化鎳 NiCl2L1 硫酸鈉 Na2SO4 /gL1 氯化鈉 NaCl /g 10 預(yù)鍍液的組成及操作條件 成分及操作條件 配 方 弱酸性預(yù)鍍液 強(qiáng)酸性沖擊預(yù)鍍液 中性預(yù)鍍液 硫酸鎳 NiSO4 1． 鍍液的組成及操作條件 采用預(yù)鍍鎳的目的 ， 主要是為了保證鍍層與基體有良好的結(jié)合力 ， 因而 ， 要根據(jù)基體材料的特性而選用不 同的預(yù)鍍液 。 根據(jù)使用目的不同 ， 通常又可分為預(yù)鍍鎳和常規(guī)鍍鎳兩類 。dm2 主要用途 氟硼酸鹽 Ni(BF4)2 HBF H3BO3 300～ 450 5～ 40 30～ 40 ～ 30~50 4~10 可用于鍍厚鎳和電鑄鎳鍍層內(nèi)應(yīng)力低 ， 排出物對(duì)環(huán)境有污染 焦磷酸鹽 Ni2P2O7 Na4P2O76H2O H3BO3 300 40 3～ 5 46 ~10 主要用于印刷線路鍍金前的底層電鍍（ 采用不溶性陽極 ） 氨磺酸鹽 Ni(NH2S03)2 H3BO3 450 30 3～ 5 40～ 60 2～ 30 用于鍍厚鎳和電鑄鎳 ， 鍍層內(nèi)應(yīng)力低 8 表 81 部分鍍鎳電解液的成分，操作條件及主要用途 類型 鍍液組成 含量 /g6H2O NH4Cl H3BO3 180 25 30 ~ 43~60 ~10 硬度可達(dá) HV350~ 500用作耐磨鍍鎳 氯化物 NiCl26H2O NiCl2L1 pH值 溫度 /℃ Dk /A 以鍍層功能來分 ， 有保護(hù)性鎳 、 裝飾性鎳 、 耐磨性鎳 、 電鑄 (低應(yīng)力 )鎳 、 高應(yīng)力鎳 、 鎳封等 。 由于鎳在電化學(xué)反應(yīng)中的 交換電流密度 (i0)比較小 ， 在單鹽鍍液中 ， 就有 較大的電化學(xué)極化 。 6 鍍鎳的類型很多 。麗塞奇公司 ） 及美國的尤迪萊特公司幾乎同時(shí)開發(fā)出一種彌散鍍層 （ 復(fù)合鍍層－鎳封閉 ） 。 美國哈夏諾（ Harshaw） 化學(xué)公司的雙層鍍鎳工藝和美國尤迪萊特（ Udylite） 公司三層鍍鎳工藝的問世 ， 就是這些研究工作的杰出成果之一 。 1916 年O． P． Watts提出了著名的瓦特型鍍鎳電解液 ， 鍍鎳工藝進(jìn)入工業(yè)化階段 ， 瓦特型鍍鎳電解液至今仍是光亮鍍鎳 、封閉鎳等電解液的基礎(chǔ) 。在工程領(lǐng)域里，也有鍍 50μ m以上的厚鎳層來防止鋼鐵件的腐蝕或用來修復(fù)被磨蝕的零部件。 ? 對(duì)鋼鐵基體來說，由于鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)比鐵正，鈍化后電勢(shì)更正，鎳鍍層是陰極鍍層。h) ? 基本化學(xué)特性： 鎳在有機(jī)酸中很穩(wěn)定 ， 在硫酸 、 鹽酸中溶解很慢 ， 在濃硝酸中處于鈍化狀態(tài) ， 但在稀硝酸中則不穩(wěn)定 。1 電鍍工藝學(xué) 電鍍鎳 2 ?概述 鎳是一種帶微黃的銀白色金屬 ， 具有良好的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能 。 ? 基本物理特性： 密度： g/cm3； 原子量： 熔點(diǎn)： 1452 ℃ 電極電位為 : φ0 Ni2＋ ＝ － V 電化當(dāng)量： Ni2＋ ＝ g/(A 第七章 電鍍鎳 3 ? 鎳在空氣中或在潮濕空氣中比鐵穩(wěn)定，在空氣中形成透明的鈍化膜而不再繼續(xù)氧化，耐蝕性好。 ? 鎳鍍層孔隙率較高，只有當(dāng)鍍層厚度超過 25μm時(shí)，才是無孔的，所以，一般不單獨(dú)作為鋼鐵的防護(hù)性鍍層，而是作為防護(hù)裝飾性鍍層體系的中間層和底層。 ? 在電鍍中，由于鎳鍍層具有很多優(yōu)異性能，其加工量?jī)H次于鋅鍍層而居第二位，其消耗量約占鎳總產(chǎn)量的 10％左右 4 自 1843年 R． 班特格爾 （ R． Bottger） 發(fā)明鍍鎳以來 ，至今已有一百多年的歷史 ， 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 ， 各 種 鍍 鎳 電 解 液 不 斷 出 現(xiàn) 和 完 善 。 5 第二次世界大戰(zhàn)以后 （ 1945） ， 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 ， 半光亮鍍鎳和光亮鍍鎳工藝發(fā)展很快 ， 然而 ， 光亮鎳經(jīng)鍍絡(luò)后 ， 其耐腐蝕性能遠(yuǎn)不如暗鎳拋光和半光亮鎳的好 ，所以促進(jìn)了人們 從鍍層體系 ， 耐腐蝕機(jī)理 、 快速腐蝕試驗(yàn)方法和鍍層質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 等方面從事研究 。 60年代初期在西歐 （ 荷蘭的 N． V 在鎳的復(fù)合鍍層上再鍍鉻 ，形成微孔鉻以提高鍍層的耐腐蝕性能 。 若以鍍液種類來分 ， 有硫酸鹽 、 硫酸鹽一氯化物 、 全氯化物 、 氨磺酸鹽 、 檸檬酸鹽 、 焦磷酸鹽和氟硼性鹽等鍍鎳 。 以鍍層外觀來分 ， 有無光澤鎳 (暗鎳 )、 半光亮鎳 、 全光亮鎳 、 緞面鎳 、 黑鎳等 。 7 表 81 部分鍍鎳電解液的成分，操作條件及主要用途 類型 鍍液組成 含量 /gdm2 主要用途 硫酸鹽－ 氯化物 NiSO4 6H2O H3BO3 330 45 38 ～ 45～ 65 ～ 10 多數(shù)鎳電解液的基礎(chǔ) ， 可用于預(yù)鍍 ，滾鍍 ， 鍍厚鎳等 硬鎳 NiSO4 6H2O H3BO3 300 28 50～ 70 ～ 10 用于鍍厚鎳 ， 修復(fù)磨損工具 、 電鑄；高硬力鎳的基礎(chǔ)液 硫酸鹽 NiSO4L1 pH值 溫度 /℃ Dk /A10H2O KCl (NH4)3C6H5O7 70～ 80 200～ 250 10～ 15 15～ 20 8～ 10 50～ 60 2～ 4 鍍液呈微堿性 ， 主要用于鋅壓鑄件上直接鍍鎳 9 1 普通鍍鎳 普通鍍鎳即鍍暗鎳 。 即使同樣是預(yù)鍍液 ， 也因基體材料情況不同而采用不同的組分 。 對(duì)預(yù)鍍層不要求過厚 ， 但結(jié)晶應(yīng)細(xì)致 ， 以保證整個(gè)鍍層體系表面平滑 、 光潔 。6H2O /gL1 硼酸 H3BO3 /gL1 十二烷基硫酸鈉 C12H25S