光亮镀镍故障处理光亮, 镀镍, 故障装饰性电镀中光亮镀镍大多采用pH = 4 左右的瓦特型镀液。
瓦特型镀镍液是以硫酸镍、氯化镍和硼酸为基础溶液,加入一些添加剂(如1 ,42丁炔二醇、糖精和十二烷基硫酸钠等) ,可得到结晶细致、韧性好、耐蚀性强的光亮镀层[1 ] 。
但是,镀液在使用过程中难免会产生很多杂质,如添加剂的分解物、油类及异金属的混入,从而造成故障。
随着电镀规模的发展,需要迅速而准确地判断现场故障的产生,并及时处理,以提高生产效率。
现将光亮镀镍故障现象,原因及处理方法,介绍如下。
1 光亮度不好1. 1 镀层呈白雾状1. 1. 1 产生原因(1) 镀液温度过高(60 ℃以上时) ;(2) pH 值过高或过低;(3) 硫酸镍含量过高;(4) 硼酸含量过低;(5) 次级光亮剂丁炔二醇不足。
1. 1. 2 处理方法(1) 降低镀液温度至正常工艺规范。
(2) 调节pH 值。
pH 值过高, 用质量分数为10 %的稀硫酸,在搅拌下缓缓加入镀液,使pH 值调至工艺规范;pH 值过低,用质量分数为5 %的氢氧化钠或碳酸镍溶液,调整至正常范围。
pH 值与镀液中硫酸镍浓度有关,如硫酸镍含量在工艺下限时,可用较高pH 值(4. 5～5. 1) ;硫酸镍含量在工艺上限时,应控制pH 值在较低的范围(pH = 3. 8～4. 1) ,可得到较软的镍镀层。
pH 值过高时,有氢氧化物(碱式盐) 沉淀夹杂在镀层,往往出现白雾及其它疵病;pH 值过低,则镀层光亮度比高pH 值的差。
(3) 适当稀释镀液,并补充其它成分。
(4) 按分析结果,添加硼酸至工艺规范。
(5) 用霍尔槽试验,适当添加丁炔二醇。
次级光亮剂质量差,如红褐色的丁炔二醇一次加入量多也会使镀层出现白雾现象。
此外,还应当判断雾状是出现在哪个镀层上,如在最外镀层上,经过擦拭又可以去掉,这往往是镀镍后清洗水不洁造成的;如果雾状出现在镀镍层下,则除油不彻底,抛光膏没有除净,酸洗后零件有污垢或有置换铜,镀件在各槽转移时有部分出现干涸现象[2 ] 。
这就要采取相应措施加以排除。
1. 2 镀层发花1. 2. 1 产生原因(1) 使用了质量差的糖精(初级光亮剂) ;(2) 十二烷基硫酸钠量不足或质量不好;(3) 镍盐含量过低,阳极面积小或钝化。
1. 2. 2 处理方法(1) 检查糖精原料的纯度。
合格的糖精纯度为99 % ,劣质糖精含有大量白糖而分解,使镀层出现发花,应停止使用。
(2) 适当添加十二烷基硫酸钠。
一般按镀液配制时所用量的1P2 (约0. 04 gPL) 加入镀液,经试镀后酌情补充。
光亮镀镍液中十二烷基硫酸钠含量不足时,不但产生针孔,而且常常出现发花现象,尤其是在光亮剂含量偏低时,工件从槽中取出后有明显憎水现象。
此时在镀前处理正常情况下补充十二烷基硫酸钠“, 发花”现象就可以消失[3 ] 。
(3) 按分析添加硫酸镍和氯化镍;检查阳极镍板面积并补充镍板,或取出极板进行清洗,使之活化。
一般情况下,采用增加(或减少) 金属镍阳极来调节镀液中的镍离子含量,它比添加硫酸镍的方法更为经济、稳定,并对镀层质量有益。
1. 3 低电流密度区呈黑灰色雾状1. 3. 1 产生原因(1) 镀液中铜、锌金属杂质积累过多;(2) 有硝酸根存在。
1. 3. 2 处理方法(1) 对铜、锌杂质一般可用电解法去除。
先将镀液pH 值调低到3 ,然后用大于阳极面积的瓦楞铁板或金属网作为阴极,在搅拌下,用0. 2 APdm2 阴极电流密度进行电解。
·40 ·Mar. 2007 Electroplating &Pollution Control Vol. 27 No. 2 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.(2) 硝酸根的质量浓度在0. 2 gPL 以上时,将pH值调至1～2 ,温度70 ℃,用1～2 APdm2 阴极电流密度电解3 h 左右,逐步降低到0. 2 APdm2 ,继续电解,直到正常为止。
NO-3 含量过高时,会使整个镀层变灰变黑,以致镀不上镍层。
1. 4 高电流密度区烧焦或部分烧焦1. 4. 1 产生原因(1) 有机杂质积累过多;(2) 阴极电流密度过大;(3) 镀件与挂钩接触不良。
1. 4. 2 处理方法(1) 采用高锰酸钾处理。
先将镀液加温到70 ℃,用稀硫酸调pH 值至2. 0～2. 5 ;将计量的高锰酸钾(约0. 3～1. 0 gPL) 用热水溶解,在强烈搅拌下间歇式(相隔15 min) 加入镀液,静置8 h 以上。
如果镀液呈红色,可用双氧水退除。
但有一类有机物用此法难以去除,如动物胶类的有机杂质,可用单宁酸0. 03～0. 50 gPL 加入到镀液中,经过10 min 左右就会有絮状物出现,再经8 h 以上充分沉淀,同时最好还用活性炭处理,就能完全去除所有有机杂质[4 ] 。
(2) 降低阴极电流密度。
(3) 整修或更换新的挂具。
2 粗糙和毛刺2. 1 镀层粗糙、毛刺2. 1. 1 产生原因(1) 阴极电流密度过大;(2) 阳极面积严重不足;(3) 镀液中氯离子含量过高。
2. 1. 2 处理方法(1) 降低阴极电流密度。
(2) 增加阳极镍板面积。
一般阳极与阴极的面积比例控制在2∶1 左右为宜。
(3) 稀释部分镀液,并补充其它成分。
镀镍液中加入氯化镍(钠) 以提供必要的氯离子,促使阳极镍板正常溶解。
但氯离子的含量不能过高,否则就会使阳极不规则地溶解,阳极泥增多,造成镀层粗糙毛刺。
2. 2 高电流密度区粗糙、毛刺,严重时烧焦2. 2. 1 产生原因(1) 阴极电流密度过大;(2) pH 值过高;(3) 硼酸含量过高;(4) 固体微粒混入。
2. 2. 2 处理方法(1) 降低阴极电流密度。
(2) 调低pH 值至工艺规范。
(3) 对镀液进行过滤,将过量硼酸滤去。
(4) 检查过滤机、阳极袋,并过滤镀液,除去机械类微粒杂质。
2. 3 镀件下面有毛刺2. 3. 1 产生原因(1) 镀液混浊;(2) 在打捞槽中的零件时搅混了镀液。
2. 3. 2 处理方法(1) 对镀液进行过滤。
(2) 待搅混的槽液静置,或电解一段时间后开始镀产品。
2. 4 毛刺在镀件上面,镀几槽后自行消失2. 4. 1 产生原因在新调整pH 值时,没有搅拌或不充分,或者加入冷的回收液(水) 。
2. 4. 2 处理方法调节pH 值时,必须充分搅拌均匀,最好安排在下班时进行;加回收液也应当进行搅拌,使镀液温度一致。
3 针孔与麻点3. 1 针孔穿至底金属( 如铜镀层)3. 1. 1 产生原因(1) 前处理不良,镀件表面附有油污;(2) pH 值过高。
3. 1. 2 处理方法(1) 从镀镍的前道工序中查找原因,采取相应措施,如加强除油、除锈、清洗及镀前活化工序。
(2) 调低pH 值至工艺规范。
镀液的pH 值过高,阴极附近会出现碱式盐的沉淀,它有助于氢气泡停留在阴极表面,使镀层产生针孔等其它缺陷。
3. 2 针孔、麻点较多较大,分布较均匀3. 2. 1 产生原因(1) 镀液中有固体微粒及悬浮物;(2) 有机杂质积累过多。
3. 2. 2 处理方法(1) 过滤镀液,除去微粒杂质及悬浮物。
(2) 参照上述相关处理方法除去。
3. 3 针孔、麻点较小,分布均匀3. 3. 1 产生原因镀液中十二烷基硫酸钠含量过低。
2007 年3 月电镀与环保第27 卷第2 期( 总第154 期) ·41 ·© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.3. 3. 2 处理方法按工艺规范适当添加十二烷基硫酸钠。
3. 4 针孔、麻点呈癣状,大多在镀件下面3. 4. 1 产生原因镀液中铁杂质积累过多。
3. 4. 2 处理方法去除铁杂质最有效的处理方法,是用质量分数为30 %的双氧水2～4 mLPL ,将镀液中二价铁氧化成三价铁;再用质量分数为5 %的氢氧化钠或碳酸镍溶液调高pH 值至5. 5～6. 0 ,静置8 h 以上,使Fe3 + 成为Fe (OH) 3 沉淀,过滤除去。
如果不能停产,可用电解法,增大阴极面积,用0. 1 APdm2 阴极电流密度电解处理一段时间,问题得到缓解。
3. 5 针孔、麻点在镀件棱边和面向阳极的一面3. 5. 1 产生原因(1) 阴极电流密度过大;(2) 金属杂质积累过多;(3) 硼酸含量过低。
3. 5. 2 处理方法(1) 降低阴极电流密度。
(2) 参照上述相关处理方法除去。
(3) 根据化学分析结果添加硼酸。
镀液中硼酸含量过低,必然使pH 值升高,产生氢氧化物,与镍层一起沉积,使镀层出现针孔、麻点。
光亮镀镍层产生针孔与麻点的基本原因,是镀镍时阴极有氢气析出,吸附在镀件表面上,阻碍镀层金属的沉积。
如果氢气泡在镀件上停留的时间长, 就形成针孔;停留的时间短,就形成麻点[5 ] 。
因此, 针孔、麻点往往混杂在一起。
4 结合力不良4. 1 整个镀层从基体脱落4. 1. 1 产生原因(1) 工件前处理不良;(2) 钢铁件阴极除油或化学浸蚀的时间长,基体渗氢,电镀后氢气外溢。
4. 1. 2 处理方法(1) 加强对工件在预镀前的除油、除锈和清洗工序,确保基体表面洁净。
(2) 适当缩短阴极电解除油、酸洗时间,防止工件基体渗氢。
4. 2 镀镍层起泡、脱皮4. 2. 1 产生原因(1) 复杂零件或挂具涂料绝缘层破裂而夹带溶液引起起泡;(2) 镀液中十二烷基硫酸钠含量过高。
4. 2. 2 处理方法(1) 对于复杂零件,操作时必须认真清洗所夹带的溶液;整修绝缘层破裂的挂具。
(2) 采用粉状活性炭3 gPL ,将镀液进行大处理除去过量十二烷基硫酸钠。
据文献[6 ] 论述:油污带入镀液时,由于十二烷基硫酸钠分子的定向排列,能将油污包围成一层吸附膜,此时,油污进入胶束内部的憎水基之间,成球形或层状胶束。
随着十二烷基硫酸钠浓度升高,这些吸附有油污的胶束数量也增多,在电镀过程中它们被夹杂在镀层中就会起泡。
4. 3 镀层脱皮至底铜层4. 3. 1 产生原因(1) 工件镀铜(包括氰化物镀铜、酸铜) 后,清洗不干净或在空气中存放时间长,表面氧化;(2) 镀液中糖精含量过高(指镍层粉状脱落) ;(3) 丁炔二醇过多(指镍层块状脱落) 。
4. 3. 2 处理方法(1) 加强镀铜后清洗和镀镍之前的活化工序;尽可能缩短镀铜件在空气中的停留时间。
(2) 低电流密度电解处理,或用活性炭吸附。
(3) 参照上述相关处理方法除去。
4. 4 镀层从边缘脱落4. 4. 1 产生原因(1) 拉应力大;(2) 阴极电流密度过大;(3) 铁杂质和有机物多。