镀镍知识介绍

    镍是银白色微黄的金属﹐具有铁磁性﹐密度8.9/g.cm-2﹐熔点为14530C。金属镍易溶于稀硝酸﹐难溶于盐酸和硫酸﹐在硝酸中处于钝化状态。在空气中镍与氧作用﹐表面迅速生成一极薄的钝化膜﹐能抵抗大气、碱和一些酸的腐蚀。镍与强碱不发生作用。
    镀镍层结晶细小，容易抛光。镍的标准电极电位为-0.25V，比铁的标准电极电位正。镍表面钝化后，电极电位更正，因而铁基体上的镀镍层是阴极镀层。镀镍层的孔隙率高，只有当镀层厚度超过25μm时才基本上无孔。因此薄的镀镍层不能单独用来作为防护性镀层，而常常是通过组合镀层，如铜/镍/铬、镍/铜/镍/铬或双层镍、三层镍/铬来达到既能防护又能装饰的双重目的。
    镀镍的应用很广，可分为防护装饰性和功能性两方面。
    作为防护装饰镀层，镍可以镀覆在低碳钢、锌铸件、某些铝合金、铜合金等表面上，保护基体材料不受腐蚀，并通过抛光暗镍层和直接镀光亮镍的方法获得光亮的镀镍层，达到装饰的目的。另外，也有在光亮镍镀层上镀一层金，或镀一薄层仿金镀层，并覆以透明的有机覆盖层，从而获得金色装饰层，或在光亮镍镀层上浸、喷仿金涂料，或经化学或电化学处理得到各种色调的转化膜层、多彩色调的金属镀层、涂层，近十年来得到很快的发展和应用。镀镍层作为防护装饰镀层，广泛的应用在自行车、缝纫机、钟表、家用电器、日用五金制品、仪表、汽车、摩托车、照相机等的零部件上。
    镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。
    镀镍液的类型主要有硫酸盐型、氯化物型、氨基磺酸盐型、柠檬酸盐型、氟硼酸盐型等。其中以硫酸盐型（低氯化物）即称之谓Watts（瓦特）镀镍液在工业上的应用最为普遍。几种不同镀镍溶液中所获得的镀镍层的物理性质，如表2-3-45所列。氨基磺酸盐型、氟硼酸盐型适用于镀厚镍或电铸。柠檬酸盐型适用于在锌压铸件上直接镀镍。这几种镀液的成本比较高。

◆ 普通镀镍(暗镀)

    1.普通电镀又称暗镍工艺﹐根据镀液的性能和用途﹐普通镀镍可以分为低浓度的预液﹐普通镀液﹐瓦特液和滚镀液等。
    预镀液﹕经预镀可保证层与铜铁基体和随后的镀铜层结合力良好。
    普通液﹕该镀液的导电性好﹐可在较低温度下电镀﹐节省能源﹐使用比较方便。
    瓦特液﹕满足小零件的电镀﹐但镀液必须要有良好的导电性和覆盖能力。
    2.镀液配制方法
　 根据容积计算好所需要的化学药品﹐分别用热水溶解﹐混合在一个容器中﹐加蒸馏水稀释到需体积﹐静置到所需体积﹐静置澄清﹐用虹汲法或过滤法把镀液引入镀槽﹐再加入已经溶解的十二基硫酸钠溶液﹐搅拌均匀﹐取样分析﹐经调整试镀合格后﹐即可生产。
    3.镀镍用阳极
    镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件﹐镍的含量>99%﹐不纯的阳极导致镀液污染﹐使镀层的物理性能变坏。
    在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种﹕1.含碳镍阳极﹐2.含氧镍阳极﹐3.含硫镍阳极。

◆ 光亮镍

    镀光亮镍有很多优点﹐不仅可以省去繁重的拋光工序﹐改善操作条件﹐节约电镀和拋光材料﹐还能提高镀层的硬度﹐便于实现自动化生产﹐但是光亮镀镍层中含硫﹐内应力和脆性较大﹐耐蚀性不如镀暗镍层﹐为了克服这些缺点﹐可采用多层镀镍工艺﹐使镀层的机械性能和耐蚀性得到显著的改善。

◆ 高硫镍

    高硫镍一般含量为0.12~~0.25%。这种镍具有比铜、铜锡合、暗镍、光亮镍、半光亮镍、铬等都高的电化学活性。高硫镍镀层主要用于钢、锌合金基体的防保-装饰性组合镀层的中间层﹐其原理是上层这层高硫镍比下层半亮镍含硫量高﹐因而使两层间的电位差到100~~140mV﹐这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀﹐构成对钢铁基体的电化学保护作用。

◆ 镍封

    镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.01~~1um之间的不溶性固体微粒(SiO2等)﹐在适当的共沉积促进剂帮助下﹐使这些微粒与镍共沉积而形成复合镀镍层。当在这种复合镀镍层表上沉积铬层时﹐由于复合镀镍层表面上的固体微粒不导电﹐铬不能沉积在微粒表面上﹐因而在整个镀铬层上的形成大量微孔﹐即形成微孔铬层。由于表面存在大量微孔﹐可在很大程度上消除普通铬层中存的巨大内应力﹐因而减少了镀层的应力腐蚀﹐尤为重要的是铬层上的大量微孔﹐将铬层下面的镍层大面积地暴露出来﹐在腐蚀介质的作用下﹐铬与镍组成腐蚀电池﹐铬层为阴极﹐微孔处暴露的镍层为阳极而遭腐蚀﹐从而改变了大阴极小阳极的腐蚀模式﹐使得腐蚀电流几乎被分散到整个镀镍层上﹐从而防止了产生大而深的直贯基体金属的少量腐蚀沟纹和凹坑﹐并使镀层的腐蚀速度减小﹐且向横向发展﹐因而保护了基体金属﹐显著的提高了镀层的耐腐蚀性能。

◆ 缎面镍

    缎面镍又叫缎状镍。缎面镍与镍封工艺没有本质的区别。它具绸缎状的外观﹐镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光﹐因而人眼注视后不会觉得疲劳﹐可以作为避免光线反射的防眩镀层。这类镀层在汽车反光镜﹐车辆内部注视零件﹐医疗手朮器械﹐机床零件﹐眼镜镜框等表面已得到广泛应用。

◆ 高应力镍

    在特定的镀镍液中加入适量的添加剂﹐能获得应力较大的容易龟裂成微裂纹的镍层﹐这种镍层﹐叫做高应力镍。
    高应力镍是在光亮镍的表面上再镀一层1um左右的镍层。由于高应力镍的内应力大﹐所以在它的表面按常规再镀0.2~~0.3um的普通铬层后﹐在铬层与高应力镍应力的相互作用处﹐高应力镍层即产生大量微裂纹﹐并导致铬层表面也形成均匀的微裂纹。与镍封一样﹐铬层成为微间断铬﹐只是由高应力得到的是微间断铬﹐在腐蚀介质的作用下﹐这些裂纹部位殂成无数个微电池﹐使腐蚀电流分散在微裂纹处﹐从而使整个镀层的而蚀性能得到明显的提高
◆ 镀多层镍

    镀多层镍是在同一基体上﹐选用不同的镀液成分及工艺条件﹐获得二层或三层的镀镍层﹐目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上﹐增加镍层的耐蚀能力。目前在生产上应用较多的多层镍/铬组合层休系有
    双层镍 半光亮镍/光亮镍/铬
    三层镍 半光这镍/高硫镍/光亮镍/铬
    半光这镍/光亮镍/镍封/铬(微孔铬)
    半光这镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)

◆ 氨基磺酸盐镀镍

    氨基磺酸盐镀镍的主要优点是所得到的电镀层应力低﹐镀液沉积速度快﹐但价格较贵﹐用于电铸和印刷电路板镀金前镀镍。

◆ 柠檬酸盐镀镍

    柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀。主要的维护措施是﹕控制硫酸镍与柠檬酸盐之比在1﹕1.1~~1.2﹐温度不可过高﹐以防止柠檬酸盐分解﹐严格控制﹐pH值﹐零件入槽进采用冲击电流(2~3A/dm2)以保证结合力良好。