電 鍍 黑 鎳 工 藝

1、<p>　　電 鍍 黑 鎳 工 藝</p><p><b>　　一、配方和工作規(guī)范</b></p><p>　　硫酸鎳70～100g/l</p><p>　　硫酸鋅40～50g/l</p><p>　　硼酸25～35g/l</p><p>　　硫氰酸鉀25～35g/l</p

2、><p>　　硫酸鎳銨40～60g/l</p><p>　　PH4.5～5.5</p><p><b>　　時(shí)間根據(jù)需要</b></p><p>　　電流密度Dk0.1～0.4A/dm2</p><p><b>　　溫度30～36℃</b></p><

3、;p>　　陰極 鎳板 </p><p>　　陰極移動(dòng) 需要</p><p><b>　　二、溶液配制</b></p><p>　　1. 往槽中加入所需體積約 1/2 的去離子水或純凈水, 加熱至40～50℃, 加入硫酸鎳使其溶解,攪拌。</p>&l

4、t;p>　　2. 在另外的小容器中, 用少量熱純凈水?dāng)嚢枞芙饬蛩徜\, 溶解后攪拌加入槽內(nèi)。</p><p>　　3. 用近沸的少量純凈水在另外的小容器中攪拌加入所需量的硼酸, 溶解后攪拌加入槽內(nèi)。</p><p>　　4. 在另外的小容器中盛入少量熱純凈水, 加入所需量的硫酸鎳銨, 攪拌溶解后, 在攪拌下加入槽內(nèi)。</p><p>　　5. 加雙氧水1～2ml

5、/l, 攪拌后加熱至50℃, 保溫2h, 使雙氧水分解。</p><p>　　6. 加入1～2g/l的活性炭, 攪拌15min, 靜置8h, 然后過(guò)濾。</p><p>　　7. 在另一容器內(nèi)用少量純凈水將計(jì)算量的硫氰酸鉀, 攪拌溶解后, 在攪拌下加入槽內(nèi)。</p><p>　　8. 補(bǔ)充純凈水至所需體積, 并將槽內(nèi)溶液攪拌均勻。</p><p&

6、gt;　　9. 測(cè)定pH值, 用氨水調(diào)高, 用10%稀硫酸或鹽酸調(diào)低。至pH =4.5 。必要時(shí)進(jìn)行化學(xué)分析。</p><p>　　10. 試鍍成功后, 即可投入生產(chǎn)。</p><p><b>　　三、生產(chǎn)注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1. 鍍黑鎳時(shí), 工件要帶電入槽, 中途不能斷電。</p><p>　　2.

7、掛具使用2～3次后, 應(yīng)用鹽酸退去鍍層后再使用, 以免電接觸不良, 造成脫皮。</p><p>　　3. 鋼鐵工件鍍黑鎳之前, 應(yīng)先鍍銅、黃銅或鋅、要有一定的厚度, 以便提高工件抗蝕性和避免拉絲漏底, 至少鍍5μm, 延長(zhǎng)黑鎳不變色時(shí)間。</p><p>　　4. 陰極要不斷移動(dòng), 防止泛白點(diǎn)。</p><p>　　5. 當(dāng)溶液的PH過(guò)低, 黑鎳層結(jié)合不牢, 有白色

8、斑點(diǎn), PH值過(guò)高時(shí)鍍層易于脫落。所以應(yīng)嚴(yán)格控制PH值。</p><p>　　6. 電流控制要適當(dāng), 如電流密度過(guò)高, 鍍層燒焦粗糙喪失光亮度, 易于發(fā)脆剝落； 當(dāng)電流密度較小時(shí), 鍍層呈彩虹色, 有時(shí)呈黃褐色有條紋的鍍層。</p><p>　　7. 保持鎳離子與鋅離子之比: Ni2+:Zn2+=(4.5～5.5):1的范圍, 以便獲得外觀質(zhì)量良好的黑鎳鍍層。鋅高時(shí)鍍層呈灰色； 鋅低時(shí),

9、鍍層呈淺黃色, 不易變黑, 并且有條紋, 結(jié)合力也差。</p><p>　　8. 硫氰酸鹽含量低時(shí), 鍍層發(fā)灰粗糙, 有時(shí)呈彩色； 硫氰酸鹽含量過(guò)高時(shí), 鍍層發(fā)花, 結(jié)合力降低。</p><p>　　9. 保持氮離子與銨離子有足夠的含量(上限), 以保持導(dǎo)電性能和絡(luò)合性能正常。</p><p>　　10. 當(dāng)工件表面易形成氣流或白色斑點(diǎn)時(shí), 可加入適量的潤(rùn)濕劑, 如

10、十二烷基硫酸鈉O.1g/l, 可使鍍層細(xì)致和提高鍍層結(jié)合力。但滾鍍不宜加或加低泡潤(rùn)濕劑。</p><p>　　11. 黑鎳溶液操作溫度應(yīng)低于35℃, 以免硫氰化物和銨離子受熱分解, 使鍍層粗糙。</p><p>　　12. 鍍黑鎳前的銅、鎳、鋅等中間鍍層要光亮, 才能使所獲得的黑鎳層黑而光亮。</p><p>　　四、各成分及工藝條件對(duì)黑鎳的影響</p>

11、<p>　　1. 金屬鹽，鎳和鋅是溶液主鹽</p><p><b>　　① 鎳和鋅的共沉積</b></p><p>　　鎳和鋅之間電極電位相差懸殊, 鎳電極電位為+O.23V, 鋅電極電位為-0.76V, 似乎難在陰極共析, 實(shí)際電解過(guò)程中, 鋅和鎳可共析, 但還需滿足鍍層色黑, 細(xì)致、均勻和平整光或消光的裝飾效果。鎳沉積時(shí), 有強(qiáng)極化作用, 以細(xì)晶參與

12、沉積, 而鋅還原極化作用小, 以粗晶出現(xiàn)。如何改變這不和諧的過(guò)程, 選用弱配位絡(luò)合劑NH3與鎳離子形成弱絡(luò)合離子, 使兩者絡(luò)合但電極電位負(fù)移值不等的方式, 提高陰極極化, 從而達(dá)到降低Ni2+的超極化和Zn2+的去極化現(xiàn)象, 創(chuàng)造其共析平衡。雖然主鹽濃度低, 仍可采用大Dk, 電流效率較高, 深鍍、均鍍能力強(qiáng), 在短時(shí)間內(nèi)獲得一定厚度的裝飾性黑鎳的效果。</p><p><b>　?、?主鹽濃度比值&l

13、t;/b></p><p>　　在鎳:鋅比值在(4.5:1)～(5.5:1)的范圍內(nèi), 都能獲得外觀質(zhì)量較好的鍍層, 不會(huì)因Dk大(0.2～2A/dm2 ) 、 溫度低而燒焦剝落；Dk小、溫度低。出現(xiàn)鍍層呈彩虹色。若比值>5:1 以上, 溶液中鎳濃度高、鋅含量相對(duì)低, 鍍液不穩(wěn)定,鍍層色調(diào)由深轉(zhuǎn)淺, 甚者出現(xiàn)金屬光澤的灰黃色, 且有彩虹和氣流條紋出現(xiàn)。若比值<3.5:1, 情況相反, 只能得到黑

14、色、粗糙、疏松鍍層。</p><p><b>　?、哿蛩徭嚭?lt;/b></p><p>　　硫酸鎳含量低于60g/l, 鍍層帶微黃色, 而且鍍層結(jié)合不牢, 易擦掉。硫酸鎳含量大于 120g/l, 鍍層顯粗糙。</p><p><b>　?、芰蛩徜\含量</b></p><p>　　硫酸鋅含量低于10g

15、/l時(shí), 鍍層呈金屬灰色； 在15g/l時(shí), 鍍層從灰逐步轉(zhuǎn)黑； 在 35～40g/l時(shí), 則得到滿意的均勻黑色。當(dāng)達(dá)到45g/l時(shí), 鍍層惡化, 并有條紋。硫酸鋅最高含量控制在40g/l為宜。實(shí)際生產(chǎn)中, 硫酸鎳與硫酸鋅比例控制在2:1為最佳。</p><p>　　2. 導(dǎo)電鹽兼絡(luò)合劑氯離子和錢(qián)離子</p><p>　　氯離子和銨離子分別與鎳離子(Ni2+) 和鋅離子(Zn2+)形成K穩(wěn)

16、很低的絡(luò)合離子, 如1中所敘, 適量提高兩者的陰極極化, 克服超極化和去極化現(xiàn)象, Ni-Zn共沉積的陰極極化曲線為Ni2+和Zn2+相輔相成地共析提供平衡。氯離子和銨離子含量可在較大范圍內(nèi)浮動(dòng), 加得得當(dāng), 可調(diào)節(jié)鍍層中鎳、鋅含量, 提高氫氧化物沉淀的臨界值。含量過(guò)高, 鋅陰極極化過(guò)大, 使鎳、鋅離子共析帶來(lái)困難, 鍍層合金比例隨著鎳含量的增加顯灰黃色； 含量低時(shí), 鍍層粗糙易脫落, 有條痕, 結(jié)合力差, 不易發(fā)色。氯離子和銨離子對(duì)陰

17、、陽(yáng)極有明顯活化作用, 使陽(yáng)極正常溶解, 改善陰極鍍層的結(jié)合力。</p><p>　　3. 發(fā)黑劑硫氰化物</p><p>　　溶液中硫氰化物參與陰極過(guò)程反應(yīng), 分解出硫化物, 能與鎳和鋅離子生成硫化物, 使鍍層呈黑色。 發(fā)黑劑不與金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物, 并協(xié)同酒石酸根離子與鎳和鋅離子形成絡(luò)合物, 起到有效控制金屬離子濃度, 保持溶液穩(wěn)定性, 尤其是鋅離子有效濃度的同時(shí), 共同在陰極還原

18、起發(fā)黑劑作用。 所以控制硫氰化物含量對(duì)鍍層黑度有直接關(guān)系。 其含量低時(shí), 鍍層發(fā)灰、粗糙, 呈彩虹色； 含量高時(shí), 鍍層發(fā)花, 結(jié)合力差, 有脆性, 這同含硫和有機(jī)物夾雜改變鍍層結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于硫氰離子受熱易分解, 操作時(shí)應(yīng)密切注意溫度對(duì)其含量的變化。</p><p>　　硫氰酸鉀含量低于5g/l時(shí), 鍍層是無(wú)光灰色； 提高到10g/l, 鍍層形成灰黑色, 最佳含量為20g/l。 若超過(guò)20g/l時(shí)， 則鍍層發(fā)花、

19、不牢并有條紋。</p><p><b>　　4. 緩沖劑硼酸</b></p><p>　　伴隨金屬離子陰極還原的同時(shí), 還有大量氫氣生成, 降低了電流效率, 并使PH值波動(dòng)。為保持電解液PH值在一定范圍, 使Dk在較寬幅度變化, 避免PH值的偏差導(dǎo)致鍍層結(jié)合力差、有白色斑點(diǎn)、氫氧化物沉淀而產(chǎn)生毛刺等不良影響, 抑制PH值變動(dòng)的緩沖劑是必要的。加入硼酸可穩(wěn)定鍍液的PH

20、值在一定工作范圍以獲得良好的鍍層。 銨離子的存在, 對(duì)緩解溶液和金屬兩相界面雙電層中PH值急驟變化起緩沖作用。</p><p>　　經(jīng)試驗(yàn)證明: 硫酸鎳銨含量低于10g/L, 所得鍍層無(wú)光、粗糙； 在30g/l時(shí), 獲得良好沉積黑色； 在40g/l時(shí), 黑色均勻, 光亮平滑； 當(dāng)提高到45g/l時(shí), 發(fā)現(xiàn)有不均勻現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中, 控制硫酸鎳銨在30～40g/l為宜。</p><p>&

21、lt;b>　　5. 潤(rùn)濕劑</b></p><p>　　在陰極還原過(guò)程中, 由于使用的陰極電流密度比較小, 如Dk=0.1～0.2A/dm2, 一般不會(huì)產(chǎn)生大量氫氣, 加之液中有一定濃度的銨離子起活化陰極表面作用, 并配有陰極移動(dòng), 可防止氫氣泡吸附在陰極表面, 避免形成氣流條紋或白色斑點(diǎn), 大多數(shù)電解液配方中都有未加潤(rùn)濕劑, 然而因溶液黏度較大和析氫量較大, 適量加入潤(rùn)濕劑可提高陰極親水性、驅(qū)

22、趕氫氣泡。如添加十二烷基硫酸鈉0.1g/l。</p><p><b>　　6. PH值</b></p><p>　　控制鍍液PH值是穩(wěn)定溶液的措施之一。pH值可在4～5.5范圍內(nèi)浮動(dòng), 最佳為4.5～4.8。pH值升高, 鍍層中含鎳量有增加趨勢(shì), 對(duì)總合金成分比例影響不大；當(dāng)pH>6時(shí), 溶液中鎳離子和鋅離子會(huì)趨于形成氫氧化物沉淀, 溶液中有效金屬離子濃度降低,

23、 溶液渾濁, 鍍層毛刺, 同時(shí)堿性溶液使基體顯鈍態(tài), 鍍層易剝落而影響結(jié)合力；當(dāng)pH<3.5時(shí), 陰極析氫加劇, 影響Dk上限, 也會(huì)導(dǎo)致結(jié)合力差、鍍層產(chǎn)生白色斑點(diǎn)和氣流痕。調(diào)高pH值用氨水, 降低pH值用10%稀鹽酸或硫酸。在滾鍍黑鎳中, pH值在4.5～5.8范圍內(nèi)都能獲得良好鍍層。當(dāng) pH>6時(shí), 鍍液會(huì)渾濁, 有沉淀生產(chǎn), 導(dǎo)致鍍層發(fā)脆不牢； 當(dāng)pH<4時(shí), 鍍層呈灰色或微黃色； 最佳pH值為5.5。</

24、p><p><b>　　7. 電流密度</b></p><p>　　電流密度變化明顯, 影響鍍層成分比例, 從而改變鍍層質(zhì)量。 Dk趨大, 鋅鍍出速率增大, 鎳放電還原受鋅充斥而受阻, 勢(shì)必使鍍層中鎳含量下降而鋅含量增多, 當(dāng)pH值由低變高, 鍍層轉(zhuǎn)向粗糙甚至燒焦, 色澤由黑轉(zhuǎn)變至黃, 氫離子激烈析出, 氣流痕增多。反之, Dk 由大變小, 由于鎳析出量增大, 鍍層中鎳所

25、占比例由小到大, 必然引起色澤由濃變淺, 直至色灰不均勻、彩色出現(xiàn)。就黑鎳工藝要求而言, 既需鍍層有一定厚度, 又不允許黑度不足、色澤不一致、達(dá)不到裝飾效果。嚴(yán)格控制Dk, 但鍍層組成比值達(dá)到平衡, 避免色差、粗糙、燒焦等疵病產(chǎn)生。電流密度控制在O.2～0.5A/dm2為宜。電流密度過(guò)高, 鍍層粗糙呈粉末狀。8. 溫度</p><p>　　溫度對(duì)鍍層沉積的影響與電流密度相反。溫度升高, 各種離子在溶液中擴(kuò)散加速,

26、 使雙電層中鎳離子相對(duì)增多, 相對(duì)減少有效活化鋅離子, 給鋅離子在電極獲得電子還原帶來(lái)難度。鍍層中鎳鋅金屬比例因而變化, 造成不良后果。雖然升高溫度可采用大電流密度, 提高陰極電流效率, 并使鎳離子極化增強(qiáng), 然后達(dá)到Ni2+和Zn2+放電平衡, 但溶液中某些組分揮發(fā), 水解加速, pH值不穩(wěn)定, 鎳氨離子水解過(guò)甚, 惡化鍍液；溫庫(kù)過(guò)低,陰極電流效率Dk下降, Dk范圍變窄, 鍍層易粗糙、燒焦。溫度控制在30～40℃為宜。溫度過(guò)高, 硫

27、氰化物易分解, 鍍層呈淺黃色至棕色條紋；溫度低于30℃, 鍍層粗糙。</p><p><b>　　9. 時(shí)間</b></p><p>　　黑鎳鍍層以令人滿意的裝飾效果和高要求的物理性能為主, 而對(duì)鍍層色澤、韌性和硬度而言, 要求比厚度更嚴(yán)格一些。一般而論, 隨著施鍍時(shí)間的延長(zhǎng), 鍍層中非金屬相增大, 厚度的遞增, 非金屬屬性亦增大, 硬度提高, 脆性變大, 導(dǎo)電性漸降

28、, 達(dá)到一定厚度后過(guò)大電阻使通過(guò)的有效電流變小, 此時(shí)繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間, 對(duì)鍍層實(shí)際增厚并無(wú)意義。保證鍍層有效厚度后, 增加時(shí)間利少弊多。掛鍍黑鎳時(shí)間短的為1～3min, 長(zhǎng)的為5～8min, 也有10～20min的, 滾鍍黑鎳短的5～15min, 長(zhǎng)的40～60min,根據(jù)溶液成分和工藝規(guī)格而定。</p><p><b>　　10. 攪拌</b></p><p>　　陰

29、極移動(dòng)是鍍黑鎳工藝的攪拌方式、亦可用輕微的空氣攪拌,能有效降低氫氣泡的滯留, 避免鍍層出現(xiàn)氣流痕、針孔和白點(diǎn), 但不能運(yùn)動(dòng)過(guò)烈, 造成工件接觸電阻增大、導(dǎo)電不良, 導(dǎo)致工件鍍層不良或無(wú)鍍層。陰極移動(dòng)為12次/min, 滾筒轉(zhuǎn)速6～10r/min為宜。</p><p><b>　　五、鍍黑鎳層后處理</b></p><p>　　1. 工序間防變色處理</p>

30、<p>　　黑鎳鍍層比較硬, 但較薄, 抗蝕力較差, 一般在鍍黑鎳后因工序多，車(chē)間酸堿氣體污染嚴(yán)重, 會(huì)很快變色發(fā)花, 下一道噴涂清漆時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 次品率增高, 因此鍍黑鎳后處理是重要的。</p><p>　　后處理配方和工藝條件如下:</p><p>　　鉻酸2.5～5.Og/l</p><p>　　pH值 1.5～5.

31、0</p><p>　　時(shí)間 10～20s</p><p>　　通過(guò)以上后處理, 零件經(jīng)水洗后干燥, 可防止工序間變色, 效果良好。</p><p><b>　　2. 涂保護(hù)清漆</b></p><p>　　零件經(jīng)拉絲(或砂光)后即可進(jìn)行涂清漆, 保護(hù)鍍黑鎳零件經(jīng)久不變色。但是光學(xué)產(chǎn)品中有些

32、不允許上油、上清漆, 鈍化后處理要做得更好。</p><p><b>　?、?清漆的選擇</b></p><p>　　根據(jù)所使用的環(huán)境不同, 選用的清漆品種不同, 但各種品種必須是自干型或低溫自干型或化學(xué)固化型。</p><p>　　A. 室外環(huán)境比較惡劣的, 要選用硅樹(shù)脂型涂料。</p><p>　　B. 室內(nèi)環(huán)境比較

33、溫和的, 可選用丙烯酸樹(shù)脂自干型涂料。</p><p>　　C. 光學(xué)儀器不要求光亮的, 可選用溶劑性硝基清漆。</p><p>　?、?清漆干燥溫度的選擇</p><p>　　由于黑鎳承受溫度較低, 一般不超過(guò)60～70℃, 而且時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng), 如lO～15min 。不可使用超過(guò)100℃高溫固化的涂料, 如聚氨醋樹(shù)脂涂料。</p><p>

34、<b>　　六、常見(jiàn)故障</b></p><p><b>　　內(nèi)部資料系列之</b></p><p><b>　　電鍍黑鎳工藝</b></p><p><b>　　指</b></p><p><b>　　導(dǎo)</b></p>