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黑镍

黑镍镀层呈黑色,具有很强的消光能力,常应用于光学仪器和摄影设备等某些有特殊要求的行业,黑镍镀层对太阳能有着较高的吸收率,可用于太阳能集热板。

近来,在国内的装饰应用方面呈上升趋势,尤其在钟表、灯具、皮革饰件等方面广泛流行。

黑镍镀层比较硬,耐磨性及耐蚀性较差,而且直接在钢铁件上镀黑镍,镀层与基体的结合力差,经抛光后颜色会变浅。

一般是在光亮镀镍层上闪镀一层较薄的黑镍层(只有2㎜左右),再进行镀后涂漆或浸油处理,从而获得典雅、别具一格的枪黑色镍光亮镀层。

黑镍镀层可由Ni—Zn合金镀液,Ni—Sn合金镀液获得。

在Ni—Zn黑镍镀层中,含有较高的非金属相,如镍的硫化物,锌的硫化物和有机物等的混合物,硫化物的形成,是由于硫氰酸根在阴极上还原游离出硫离子,现镀液中镍离子、锌离子形成,在阴极上与镍共沉积,至于黑色是镀层中存在黑色硫化镍所致,或者镀层结构本身所呈现的颜色。

从黒镍镀液中镀得的黑镍镀层,含镍40——60%、锌20——30%、硫10——15%、有机物10%左右。

硫氰酸盐的分解产物则是镀层中有机物的主要来源。

浅谈黑镍电镀[摘要]:介绍Zn-Ni黑镍电镀的工艺配方、流程及操作注意事项等。

给出了单镍电镀黑镍新工艺。

[关键词]:黑镍Zn-Ni合金1、前言在仪器、仪表、光学和电子工业中,有相当数量的零件要求黑化,消除反光和改变热性能,而黑镍电镀则可满足工艺要求。

黑镍工艺应用较多的是Zn-Ni合金。

目前,黑镍更多地应用于高档五金件的仿古电镀。

本文参见了国内最新研究资料,详述了Zn-Ni合金电镀黑镍的工艺配方,操作规程及注意事项等。

介绍了最新的单盐电镀黑镍新工艺。

2、典型工艺配方配方一:硫酸镍100 g/L硫酸锌50 g/L硫氰酸铵55 g/L硼酸30g/L硫酸镍铵50g/L三乙醇胺1ml/LpH值 4.5~5.5温度35~40。

CDK 0.4~0.6A/dm2配方二:硫酸镍110~120 g/L硫酸锌25~40 g/L硫酸钠40~50 g/L硫氰酸铵20~25 g/L硼酸25~35 g/L温度25~30。

CDK 0.1~0.5A/dm2配方三:硫酸镍90~120 g/L硫酸锌40~60 g/L硫酸铵20~30 g/L硫氰酸铵25~35 g/L硼酸25~35 g/LpH值5~6温度30~35。

C3、溶液成分及参数的作用及影响3.1硫氰酸盐,是提供黑镍镀液中硫和有机质的重要原料,当溶液中硫氰酸盐含量不足时,镀出黑镍层呈灰色且粗糙,结合力降低。

3.2硫酸镍、主盐、与硫氰酸根离子中的S反应生成黑色的Nis,在黑镍中,含Ni约40%~60%。

3.3硫酸锌、主盐、黑镍中含锌约20%~35%,由于Zn、Ni与S 的参与,镀出的镍呈黑色,所以溶液中各组分的比例甚为严格,当各组分比例失调时,镀出的黑镍层即会失去真黑,如锌与镍的比值过小时,镀层呈浅黄色,出现条纹,镀层结合力降低,锌与镍比值过大时,镀层呈灰色,为保持比值稳定,应采用不溶性阳极。

3.4硫酸盐、导电盐、提高镀液导电性,可用硫酸钠,或硫酸铵等。

3.5硼酸、缓冲剂,保持镀液pH值稳定。

3.6温度、黑镍电镀最适宜的温度范围为20~30。

C,温度过高镀层呈浅黄色至棕色,深镀能力降低。

3.7PH值PH值一般在5~6左右,PH值过高,含有氢氧化物沉淀生成,使锌离子和镍离子的有效浓度降低,导致镀层脱落。

PH 值过低,镀层发脆,结合力差,难以获得纯正的黑色镀层,PH值过低时,可用碳酸锌或碳酸镍调整。

4 操作注意事项4.1带电入槽,一般中途不能断电4.2挂具应退去镀层再用,以免接触不良,得不到黑色镀层,而是彩色镀层。

4.3采用阴极移动可驱除镀层表面氢气泡,以防止镀层出现针孔。

4.4为防止工件中途断电,镀黑镍件不宜采取挂具,可采取弹夹方式,也可采取紧扎方式吊镀。

5 黑镍镀后处理5.1钝化铬酐(CrO3) 2.5g/LPH值 1.5~5温度10~30。

C时间10~20S5.2 喷漆为提高黑镍层的黑度,提高抗蚀性,钝化后应涂覆一层保护涂料,所用保护涂料须具备:透明无色,与金属表面结合力好,硬度高,耐磨及抗腐蚀性能优良,常用有丙烯酸清漆,聚氨酯渍漆及阴极电泳漆等。

6、黑镍在仿古铜工艺中应用电镀黑镍常用于高档装饰五金的仿古铜电镀(仿青古铜、红古铜),其典型电镀工艺如下:6.1锌基合金压铸件抛光→三氯乙烯除脂→上挂→化学除油→水洗超声波清洗→水洗→电解除油→酸洗→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗→焦磷酸盐镀铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗→酸性光亮镀铜→回收→水洗a、镀黑镍→水洗→钝化→水洗→干燥→拉丝→喷漆(红古铜)b、仿金→回收→水洗→黑镍→水洗→钝化→水洗→干燥→拉丝→喷漆→干燥(青古铜)6.2钢铁件(铜件)抛光→超声波清洗→上挂→化学除油→阴极电解除油→阳极电解除油→水洗→酸洗→水洗→预镀碱铜回收→水洗→H2SO4活化→水洗(红古铜、青古铜与锌基合金件相同)7、单盐电镀黑镍新工艺传统的黑镍工艺存在的主要问题是镀液稳定性差,色度不均匀,不易控制,中原电镀技术实业公司与有关科研部门合作,开发了新型单盐黑镍新工艺,该工艺优点是:镀液稳定性好,且金属含量低,镀层色泽均匀,易控制,提高了生产效率。

工艺规范:硫酸镍20 g/L硫酸钠30 g/L硫氰酸钾10 g/L硼酸30 g/L有机胺1号8~10 ml/L有机胺2号1~1.5 ml/LDK 0.2~0.6 A/dm2温度35~40。

C时间0.5~5分钟电镀黑镍从黑镍镀渡中镀得的黑镍镀层,大致上含镍40%~60%、锌20%~30%、硫10%~15%、有机物10%左右。

在电镀过程中,硫氰酸离子中的硫转变为硫离子,并与镍生成黑色的硫化镍。

硫氰酸盐的分解产物则是镀层中有机物的主要来源。

黑镍镀层具有很好的消光性能,常用于光学仪器和摄影设备零部件。

黑镍镀层对太阳的辐射有着较高的吸收率,可用于太阳能集热板。

80年代以后,以装饰为目的黑镍层和转化层,使黑镍层的应用领域不断扩大,黑镍层的耐磨性和耐腐蚀性能较差,而且直接在钢铁件上镀黑镍,镀层与基体的结合能力较差。

因此在正常生产过程中,一般都是先镀亮镍或暗镍然后再镀黑镍或者用镀锌层或镀铜层做中间层。

黑镍镀层很薄,若底层光亮,能获得带光泽的黑色镀层,若底色为无光泽表面,则黑镍为无光泽的暗黑色。

为了增加其耐磨性和耐腐蚀性能,一般在镀黑镍之后可进行浸油或涂漆处理。

电镀黑镍的工艺规范,列于表1-1和表1-2。

工艺规范含量[g.L¯¹]&配方1 含量[g.L¯¹]&配方1硫酸镍[NiSO₄.7H₂O]70~100 100~120硫酸锌[ZnSO₄.7 H₂O]40~50 22~25硫氰酸铵[NH₄SCN]25~35硫氰酸钾[KSCN]30~35硼酸[H₃BO₃]25~35 20~30硫酸镍铵[NiSO₄.(NH)₄SO₄.6H₂O]40~60硫酸钠[Na₂SO₄]20~25PH值 4.5~5.5 5.8~6.2温度/℃30~36 18~30阴极电流密度/A.dm¯² 0.1~0.4 0.1~0.15表1-2滚镀黑镍工艺规范工艺规范含量[g.L¯¹]氯化镍[NiCI₂.6H₂O]67.5氯化铵[NH₄CI]67.5氯化钠[NaCI]22.5氯化锌[ZnCI₂.7H₂O]11.25酒石酸钾钠[NaKC₄H₄O₆.4H₂O]11.25温度/℃24~30PH值 6.0~6.3配制镀液:将药品溶解后混匀,澄清,过滤,分析和校正,试镀合格后即可生产。

镀黑镍时应注意:1)要接通电源后入槽,中途不能断电2)挂具一般使用2~3头次后应退去镀层再用,以免接触不良3)铸钢件及某些底层金属应先镀铜,再镀锌,最后再镀黑镍,这样效果较好。

常见故障及纠正方法如表1-3故障现象不生原因及纠正方法镀层起皮脱落1)表面油污没有除尽2)锌含量过高3)PH值过高镀层有彩色1)硫氰酸铵含量低2)导电不良3)电流密度太低或镀的时间太短长时间镀层呈黄褐色,不变黑有条纹1)硫酸锌含量低2)温度过高3)导电不良或电流密度太小镀层泛白色1)镀液粘度大,将镀液分批以5/g.L¯¹活性炭处理2)氢气泡吸附在零件上,采用阴极移动镀层粗糙或发花不均匀1)温度过低,电流密度过大2)基体过腐蚀3)锌中间镀层粗糙电镀diàndù[electroplate; galvanization] 电镀:利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。

可以起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

电镀的概念就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。

电镀时,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。

为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。

电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

电镀作用利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。

电镀层比热浸层均匀,一般都较薄,从几个微米到几十微米不等。

通过电镀,可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。

镀层大多是单一金属或合金,如锌、镉、金或黄铜、青铜等;也有弥散层,如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等;还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。

电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料,但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。

电镀原理在盛有电镀液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的正极和负极联接。

电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。

通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。

阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。

在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。

电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。

电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。

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