淺談鍍鎳溶液的維護及保養

陳仙花

（廈門宏發電聲股份有限公司,福建廈門 361021）

淺談鍍鎳溶液的維護及保養

陳仙花

（廈門宏發電聲股份有限公司,福建廈門 361021）

0 前言

鍍鎳層既可作為裝飾性鍍層,又可作為功能性鍍層,因此,應用越來越廣泛。作為功能性鍍層的鍍鎳層,鍍液主要組分及添加劑的質量濃度的控制和鍍液雜質的控制構成了鍍液維護及保養的兩大重點。科學地做好鍍液的維護及保養,有利于提高鍍鎳層的質量。本人結合生產實踐談談如何做好硫酸鹽體系鍍鎳液的維護及保養。

1 鍍鎳液組分的控制

鍍鎳液的組分包含鍍液主要組分和鍍液添加劑。下面分別介紹兩大類組分的控制。

1.1 鍍鎳液主要組分的控制

硫酸鹽體系鍍鎳液的主要組分有主鹽硫酸鎳、輔助鹽及陽極活化劑氯化鎳和起穩定p H值作用的緩沖劑硼酸。

鍍鎳液主要組分的控制是指對主要組分的質量濃度的分析檢測和補加控制。現在普遍采用手工滴定法和自動電位滴定法控制鍍鎳液主要組分的質量濃度。日常分析時,需要結合生產實際制定合理的分析周期。因為分析周期太長,會出現鍍液主要成分的質量濃度偏低,不利于確保各組分的質量濃度始終保持在工藝規范內;若分析周期太短,則分析工作量大,耗費過多的人力和物力。

另外,日常分析需要特別注意以下兩點:（1）取樣時需測量記錄鍍液的液位,以便于準確地核算鍍液的體積,從而可以準確地計算需要補加的量。（2）鍍鎳液大都需要加溫使用,鍍液取樣后若未及時分析,待鍍液溫度降至室溫后,往往會出現結晶;分析時需加溫至使用溫度,使各組分處于已溶解的狀態,分析結果才會更準確,否則易造成分析結果低于實際情況。

1.2 光亮/半光亮鍍鎳液添加劑的控制

（1）憑經驗添加

傳統法,按“少加勤加”的原則憑經驗添加。此方法易出現添加劑比例失調,鍍層質量不穩定等問題,且極易出現不同滾桶零件的色澤明顯不一致的現象。

（2）赫爾槽試驗

用赫爾槽進行模擬試驗,以判斷添加劑不足或過量,并計算需要補加添加劑的量。此方法試驗操作簡單、所需鍍液體積小、試驗效果好,被手工線普遍采用,但無法在線連續檢測,不適用于自動化控制。

（3）化學分析

依據對應添加劑的化學分析方法,化學滴定分析各類添加劑的消耗量,再根據分析結果計算補加量。此方法僅適用于已摸索出添加劑化學分析方法的添加劑。

（4）安培·小時添加系統

該系統通過自動累積計算生產的安培·小時確定添加劑的補加量,再由計量泵自動往鍍液中補加按一定比例混合均勻的多種添加劑。此方法可在線控制,故被自動化生產線普遍采用,且較科學,但無法確定各添加劑的具體的質量濃度。

（5）添加劑監測儀

采用美國推出的CVS電鍍溶液分析儀,可在線或離線監測分析鍍液中添加劑的質量濃度,再根據監測結果計算添加劑的補加量。此方法科學、簡便,可在線或離線監控,既適用于自動化生產線控制,也適用于手工線控制,但目前一次性投入設備價格較上述控制方法的高,且適用的添加劑類別有限。

2 鍍鎳液雜質的控制

鍍鎳液的雜質主要有金屬雜質和有機雜質兩大類。兩類雜質的質量濃度達到各自的限值后,都對鎳鍍層有著較大的影響。因此,做好這兩類雜質的控制有利于提高鎳鍍層的質量。

2.1 鍍鎳液金屬雜質的控制

2.1.1 金屬雜質的類型及其來源

鍍鎳液中主要的金屬雜質有鐵、銅、鋅、鉻等。這些金屬雜質主要來源于以下4個方面:（1）陽極材料中的金屬雜質;（2）生產過程中金屬零件的帶入;（3）陽極桿維護時金屬雜質的帶入;（4）鍍液主要成分原材料雜質的帶入等。

2.1.2 金屬雜質對鎳鍍層的影響

各類金屬雜質對鎳鍍層的影響為:

（1）鐵的質量濃度＞0.05 g/L時,鐵的氫氧化物會沉淀夾雜在鍍層中使鍍層發脆,氫氧化鐵的堿式鹽有利于氫氣泡在陰極上的停留而引起鍍層針孔,增加鍍層的孔隙率。

（2）銅的質量濃度達到0.01～0.05 g/L時,零件低電流密度區會產生暗黑色粗糙的鍍層,更多的銅雜質會使整個鍍層黑色粗糙甚至呈海綿狀。

（3）鋅的質量濃度≥0.02 g/L時,鍍層的內應力顯著增大,并且發脆,鋅雜質更多時,鍍層出現黑色條紋。

（4）鉻的質量濃度≥0.01 g/L時,陰極電流效率顯著降低,鍍層發黑而脆,彎曲時呈粉末狀脫落,結合力差;大于等于0.1 g/L時,鍍不出鎳層。

2.1.3 金屬雜質的分析

鍍鎳液中金屬雜質的質量濃度可以采用 ICP（電感耦合等離子體原子發射光譜儀）定期分析檢測。

2.1.4 金屬雜質的去除

鍍鎳液中金屬雜質的去除方法及各種方法的優缺點為:

（1）金屬雜質除雜劑處理

可在生產的過程中直接補加金屬雜質除雜劑,以排除金屬雜質對電鍍的干擾。此方法簡便,效率高,且不影響生產,但金屬雜質并未被去除,只是被掩敝,會與鍍層金屬一起沉積至鍍層中,影響鍍層的性能。

（2）弱電解除雜處理

主槽液弱電解,即:在停產的情況下,在鍍槽中掛入瓦楞鐵板作為陰極,開啟小電流進行較長時間的弱電解除雜處理。此方法需停產,會影響生產,但可去除多種類型的金屬雜質（鐵雜質除外）。在線弱電解,即:在線側另配一個弱電解副槽,實現不停產在線連續弱電解循環處理鍍液。此方法不用停產,被自動化生產線普遍采用,同時也適用于手工生產線,能去除多種類型的金屬雜質,但對鐵雜質的去除效果也不明顯。

（3）雙氧水除鐵雜質處理

將鍍液p H值降至3左右,在攪拌下加入1～2 mL/L的質量分數為30%的雙氧水,鍍液加熱到60 ℃,攪拌1～2 h;再調整p H值至5.5以上,繼續攪拌并保溫1～2 h,靜置過夜,過濾;最后將p H值調至工藝規范。該方法去除鍍鎳液中的鐵雜質效果明顯,但一般不單獨進行處理,往往會與鍍鎳液中的有機雜質一起進行雙氧水-活性炭聯合處理。

2.2 鍍鎳液有機雜質的控制

2.2.1 有機雜質的來源

鍍鎳液中的有機雜質主要來源于生產過程中鍍液有機添加劑的分解。

2.2.2 有機雜質對鍍層的影響

各種有機雜質引起的故障是不同的,例如:有的使鍍層亮而脆,有的（如動物膠）使鍍層產生針孔、起皮等故障。

2.2.3 有機雜質的質量濃度的分析

前面提到的美國推出的CVS電鍍溶液分析儀,既可以在線或離線監測分析鍍液中添加劑的質量濃度,也可以分析鍍鎳液中有機雜質的質量濃度。

2.2.4 有機雜質的去除

鍍鎳液中有機雜質較多時,往往結合金屬雜質,特別是鐵雜質的去除,采用雙氧水-活性炭或高錳酸鉀-活性炭聯合去除法去除鍍液中的有機雜質和金屬雜質。具體方法可以查閱《電鍍手冊》等相關的專業書籍。

3 結語

鍍鎳液的維護和保養除了要做好上述兩大類工作之外,還須做好鍍液主要成分和添加劑材料雜質的控制、鍍液用水的監控以及前道滾光磨料的選擇等。從源頭做好雜質的“不帶入”,生產過程中做好雜質的“不產生”,全方位的做好鍍鎳液的維護和保養,方可確保鎳鍍層的質量。

TQ 153

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1000-4742（2011）04-0044-02

2010-08-24