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化学镀镍液的稳定性研究 
时间:2015-11-04

众所周知,在电镀镍时金属离子的不足是靠阳极镍溶解来补充的,而化学镀镍时,每时每刻镍离子的消耗若无处补给,镀液会逐渐不平衡,需要加镍盐补充镍离子的不足。

随着化学镀的进行,还原剂的含量也会发生变化,一方面反应过程消耗还原剂,另一方面还原剂也会被氧化生成有害物质。例如以次磷酸盐作还原剂的酸性镀液,次磷酸盐被氧化生成亚磷酸盐是不可避免的,而亚磷酸盐对化学镀镍是有害物质。此外,镀液尚有自然分解、PH值随时改变等问题。

因此,可以说化学镀镍液从一开始使用就存在自然分解、 值变化、主盐浓度减少、还原剂浓度减少诸多问题,随时影响化学镀镍液的稳定性。这也可以说是化学镀镍工艺难以掌握的原因所在。以上是说明化学镀镍液不稳定的根源,具体地分析镀液不稳定的原因,还与镀液的配制方法、各成分比例、镀前工件处理、操作工艺条件等因素有关。

1.关于镀液自然分解现象

化学镀镍液使用与不使用都会发生自然分解现象,出现这种情况若不及时采取有效措施,则自然分解会越来越快。自然分解的表面现象是镀液产生大量气泡,严重时溶液会呈现泡沫状,这时会使镀层发黑,或镀层生成许多形状不规则的黑色粒状沉淀物,使生产无法进行下去。除了镀液生成气泡外,镀液的颜色开始变淡。因此当发现镀液生成气泡、颜色变淡,这就显示了镀液已发生自然分解,应尽快进行处理,如补加络合剂等,使其不再继续分解。

2.镀液的成分配比影响

(1)次磷酸盐浓度的影响 如果镀液中次磷酸盐浓度过高,虽可以提高沉积速度,但会造成镀液的自然分解,尤其对于酸性镀液,且当 PH值偏高时,镀液自然分解的趋势就会愈严重。当次磷酸盐浓度过高时,加速了镀液内部的还原作用,这时如存在其他不稳定因素(局部温度过高、在加热器附近或有混浊沉淀物等)特别容易诱发镀液自然分解。

此外,溶液中次磷酸盐含量过高,容易产生亚磷酸盐的沉淀。因为当次磷酸盐含量过高时且 值也偏高时,亚磷酸镍的允许浓度(称为极限浓度,高于此浓度即会生成沉淀)就大大降低,在较低浓度下就会发生沉淀,使镀液处于不稳定状态。

(2 )镍盐浓度的影响 如果溶液中镍盐浓度偏高,且 PH值也较高时,就容易生成亚磷酸镍和氢氧化镍沉淀,使溶液混浊,极易发生自发分解现象。

(3)络合剂含量的影响 络合剂应选择合适,既能充分地络合镍离子,又能提高镀液中亚磷酸镍的沉淀点。试验表明,当镀液中镍盐浓度、温度、PH值一定时,亚磷酸镍在溶液中的溶度积也是一定的。这时如果溶液中络合剂浓度偏低,同样能降低亚磷酸镍的允许浓度,使镀液不稳定。

(4) 值调整剂含量的影响 在镀液中其他成分不变的条件下,如果过高地增加值调整剂的浓度,容易产生亚磷酸镍及氢氧化镍沉淀;同时也易加速还原剂的分解。

亚磷酸盐的允许浓度与溶液 值有着密切的关系,石桥等人试验结果证明,当PH=4.0时,极限浓度为 0.25mol/L; PH=5.0时,极限浓度为0303mol/L ; PH=6时,极限浓度为0.003mol/L。说明PH值越高,亚磷酸盐浓度的允许极限浓度越低。因此,可以看出,当酸性镀液的pH值高于5后,镀液稳定性变坏。

在酸性镀液加入乳酸,在碱性镀液加入柠檬酸盐,不仅对镍离子有络合作用,而且有提高亚磷酸盐极限浓度的作用。

3.镀液配制方法的影响

还原剂:次磷酸盐在配制时加得过快或未完全溶解,都会使局部的次磷酸盐含量过高,而产生亚磷酸镍沉淀,造成镀液不稳定。

加碱过快:配制溶液时或生产过程中调 值时,加碱时不能过快,否则会使镀液局部的 值过高,容易产生氢氧化镍沉淀。

配制溶液时的顺序:配制溶液时顺序不当也会造成镀液不稳定,前面已论述按一定顺序加配溶液的重要性。

镀前处理的影响:镀前处理是电镀工作者十分重视的工序,它不仅影响电镀件的质量,同时还会影响到镀液的稳定性。因为将镀前处理的酸性或碱性溶液带入镀槽,会污染镀液,并会使化学镀镍液的pH值发生变化。如果将其他具有催化活性的金属杂质带入镀液,就可能成为溶液自发分解的触发剂。因此镀件在进入镀槽前必须清洗干净,尤其是需要用钯盐活化后才能进行化学镀镍的非金属零件,若未将钯金属离子清洗干净而将其带入镀槽,将在其上优先还原出镍,沉淀在镀液中,对镀液稳定性影响极大。

4.操作工艺方法的影响

局部过热:化学镀镍槽如果采用电炉、蒸汽直接加热,就会使镀液局部过热(温度超过96度),且当pH值偏高时,很容易引起镀液自然分解。

镀液负荷:镀液的负荷过高或过低,尤其在负荷过低时对槽液稳定性影响较大,因为此时沉积速度过高,所获得的镀层比较疏松,镍结晶颗粒可能从镀层上脱落到镀液中,而形成自催化还原中心,促使溶液自发分解。

工装:使用的工装夹具,应进行防蚀保护,以防止镀液对其腐蚀,否则一旦挂具被腐蚀,势必会增加镀液的杂质,而影响镀液的稳定性。



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