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>　　時間根據需要</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 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, 用少量熱純凈水攪拌溶解硫酸鋅, 溶解后攪拌加入槽內。</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。</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。</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, 然后過濾。</p><p>　　7. 在另一容器內用少量純凈水將計算量的硫氰酸鉀, 攪拌溶解后, 在攪拌下加入槽內。</p><p>　　8. 補充純凈水至所需體積, 并將槽內溶液攪拌均勻。</p><p&

6、gt;　　9. 測定pH值, 用氨水調高, 用10%稀硫酸或鹽酸調低。至pH =4.5 。必要時進行化學分析。</p><p>　　10. 試鍍成功后, 即可投入生產。</p><p><b>　　三、生產注意事項</b></p><p>　　1. 鍍黑鎳時, 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, 延長黑鎳不變色時間。</p><p>　　4. 陰極要不斷移動, 防止泛白點。</p><p>　　5. 當溶液的PH過低, 黑鎳層結合不牢, 有白色

8、斑點, PH值過高時鍍層易于脫落。所以應嚴格控制PH值。</p><p>　　6. 電流控制要適當, 如電流密度過高, 鍍層燒焦粗糙喪失光亮度, 易于發(fā)脆剝落； 當電流密度較小時, 鍍層呈彩虹色, 有時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, 以便獲得外觀質量良好的黑鎳鍍層。鋅高時鍍層呈灰色； 鋅低時,

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

10、十二烷基硫酸鈉O.1g/l, 可使鍍層細致和提高鍍層結合力。但滾鍍不宜加或加低泡潤濕劑。</p><p>　　11. 黑鎳溶液操作溫度應低于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黑鎳的影響</p>

11、<p>　　1. 金屬鹽，鎳和鋅是溶液主鹽</p><p><b>　?、?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, 實際電解過程中, 鋅和鎳可共析, 但還需滿足鍍層色黑, 細致、均勻和平整光或消光的裝飾效果。鎳沉積時, 有強極化作用, 以細晶參與

12、沉積, 而鋅還原極化作用小, 以粗晶出現。如何改變這不和諧的過程, 選用弱配位絡合劑NH3與鎳離子形成弱絡合離子, 使兩者絡合但電極電位負移值不等的方式, 提高陰極極化, 從而達到降低Ni2+的超極化和Zn2+的去極化現象, 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, 在短時間內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, 都能獲得外觀質量較好的鍍層, 不會因Dk大(0.2～2A/dm2 ) 、 溫度低而燒焦剝落；Dk小、溫度低。出現鍍層呈彩虹色。若比值>5:1 以上, 溶液中鎳濃度高、鋅含量相對低, 鍍液不穩(wěn)定,鍍層色調由深轉淺, 甚者出現金屬光澤的灰黃色, 且有彩虹和氣流條紋出現。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>　　③硫酸鎳含量</b></p><p>　　硫酸鎳含量低于60g/l, 鍍層帶微黃色, 而且鍍層結合不牢, 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, 鍍層呈金屬灰色； 在15g/l時, 鍍層從灰逐步轉黑； 在 35～40g/l時, 則得到滿意的均勻黑色。當達到45g/l時, 鍍層惡化, 并有條紋。硫酸鋅最高含量控制在40g/l為宜。實際生產中, 硫酸鎳與硫酸鋅比例控制在2:1為最佳。</p><p>　　2. 導電鹽兼絡合劑氯離子和錢離子</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浮動, 加得得當, 可調節(jié)鍍層中鎳、鋅含量, 提高氫氧化物沉淀的臨界值。含量過高, 鋅陰極極化過大, 使鎳、鋅離子共析帶來困難, 鍍層合金比例隨著鎳含量的增加顯灰黃色； 含量低時, 鍍層粗糙易脫落, 有條痕, 結合力差, 不易發(fā)色。氯離子和銨離子對陰

17、、陽極有明顯活化作用, 使陽極正常溶解, 改善陰極鍍層的結合力。</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程反應, 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)定絡合物, 并協(xié)同酒石酸根離子與鎳和鋅離子形成絡合物, 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, 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鍍層黑度有直接關系。 其含量低時, 鍍層發(fā)灰、粗糙, 呈彩虹色； 含量高時, 鍍層發(fā)花, 結合力差, 有脆性, 這同含硫和有機物夾雜改變鍍層結構有關。由于硫氰離子受熱易分解, 操作時應密切注意溫度對其含量的變化。</p><p>　　硫氰酸鉀含量低于5g/l時, 鍍層是無光灰色； 提高到10g/l, 鍍層形成灰黑色, 最佳含量為20g/l。 若超過20g/l時， 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, 還有大量氫氣生成, 降低了電流效率, 并使PH值波動。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值的偏差導致鍍層結合力差、有白色斑點、氫氧化物沉淀而產生毛刺等不良影響, 抑制PH值變動的緩沖劑是必要的。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>　　經試驗證明: 硫酸鎳銨含量低于10g/L, 所得鍍層無光、粗糙； 在30g/l時, 獲得良好沉積黑色； 在40g/l時, 黑色均勻, 光亮平滑； 當提高到45g/l時, 發(fā)現有不均勻現象。在實際生產中, 控制硫酸鎳銨在30～40g/l為宜。</p><p>&

21、lt;b>　　5. 潤濕劑</b></p><p>　　在陰極還原過程中, 由于使用的陰極電流密度比較小, 如Dk=0.1～0.2A/dm2, 一般不會產生大量氫氣, 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, 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, 大多數電解液配方中都有未加潤濕劑, 然而因溶液黏度較大和析氫量較大, 適量加入潤濕劑可提高陰極親水性、驅

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范圍內浮動, 最佳為4.5～4.8。pH值升高, 鍍層中含鎳量有增加趨勢, 對總合金成分比例影響不大；當pH>6時, 溶液中鎳離子和鋅離子會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, 同時堿性溶液使基體顯鈍態(tài), 鍍層易剝落而影響結合力；當pH<3.5時, 陰極析氫加劇, 影響Dk上限, 也會導致結合力差、鍍層產生白色斑點和氣流痕。調高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范圍內都能獲得良好鍍層。當 pH>6時, 鍍液會渾濁, 有沉淀生產, 導致鍍層發(fā)脆不牢； 當pH<4時, 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, 從而改變鍍層質量。 Dk趨大, 鋅鍍出速率增大, 鎳放電還原受鋅充斥而受阻, 勢必使鍍層中鎳含量下降而鋅含量增多, 當pH值由低變高, 鍍層轉向粗糙甚至燒焦, 色澤由黑轉變至黃, 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。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、達不到裝飾效果。嚴格控制Dk, 但鍍層組成比值達到平衡, 避免色差、粗糙、燒焦等疵病產生。電流密度控制在O.2～0.5A/dm2為宜。電流密度過高, 鍍層粗糙呈粉末狀。8. 溫度</p><p>　　溫度對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散加速,

26、 使雙電層中鎳離子相對增多, 相對減少有效活化鋅離子, 給鋅離子在電極獲得電子還原帶來難度。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, 然后達到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, 鎳氨離子水解過甚, 惡化鍍液；溫庫過低,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, 而對鍍層色澤、韌性和硬度而言, 要求比厚度更嚴格一些。一般而論, 隨著施鍍時間的延長, 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, 導電性漸降

28、, 達到一定厚度后過大電阻使通過的有效電流變小, 此時繼續(xù)延長時間, 對鍍層實際增厚并無意義。保證鍍層有效厚度后, 增加時間利少弊多。掛鍍黑鎳時間短的為1～3min, 長的為5～8min, 也有10～20min的, 滾鍍黑鎳短的5～15min, 長的40～60min,根據溶液成分和工藝規(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, 避免鍍層出現氣流痕、針孔和白點, 但不能運動過烈, 造成工件接觸電阻增大、導電不良, 導致工件鍍層不良或無鍍層。陰極移動為12次/min, 滾筒轉速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，車間酸堿氣體污染嚴重, 會很快變色發(fā)花, 下一道噴涂清漆時間過長, 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>　　時間 10～20s</p><p>　　通過以上后處理, 零件經水洗后干燥, 可防止工序間變色, 效果良好。</p><p><b>　　2. 涂保護清漆</b></p><p>　　零件經拉絲(或砂光)后即可進行涂清漆, 保護鍍黑鎳零件經久不變色。但是光學產品中有些

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固化型。</p><p>　　A. 室外環(huán)境比較惡劣的, 要選用硅樹脂型涂料。</p><p>　　B. 室內環(huán)境比較

33、溫和的, 可選用丙烯酸樹脂自干型涂料。</p><p>　　C. 光學儀器不要求光亮的, 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60～70℃, 而且時間不宜過長, 如lO～15min 。不可使用超過100℃高溫固化的涂料, 如聚氨醋樹脂涂料。</p><p>

34、<b>　　六、常見故障</b></p><p><b>　　內部資料系列之</b></p><p><b>　　電鍍黑鎳工藝</b></p><p><b>　　指</b></p><p><b>　　導</b></p>