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硫元素与镍阳极和镍镀层影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-05-28  浏览次数:675

摘要:综述了硫元素对镍阳极的活化作用和硫元素对镍镀层的钝化作用。含硫镍阳极活性好,易溶解,省电;含硫镍镀层易钝化,不易套铬,不易镀仿金,真金。提出了使镀层含硫量高的两个主要因素,及已钝化镍镀层的活化方法。



    关键词:含硫镍阳极 高硫镍镀层 钝化



1 硫对镍阳极的活化作用



    镀光亮镍一般用电解镍极做阳极,溶解性差,容易钝化。含硫的镍阳极不易出现电化学钝化,容易溶解,活性高,含硫的质量分数在0.01%—0.04%为最佳。不同文献对含硫镍阳极的有点的论述如下:



    《防护装饰性镀层》P232含硫活性镍阳极,能使阳极溶解均匀。即使在没有氯化物的镀液中,也能使阳极效率达到100%。



    《使用电镀工艺》P167-168,采用纯度很高的电解镍阳极,电镀时很易钝化,含0.01%—0.015%的硫元素的镍阳极,溶解性好,活性强,可在大电流密度条件下操作。如Inco镍圆饼比普通电解镍板份的溶解电压低约1.5v,因而可节约电能。



    (美)《现代电镀》  P395及文献荣邦认为:含硫镍阳极,在无氧化物溶液中阳极电流密度高度40A/dm仍有安全活性,在含氧化物溶液中,阳极电流密度可使用到50A/dm.。



    半光亮镍含硫量0.001%—0.003%;高硫镍含硫量0.15%—0.3%;光亮镍含硫量0.05%—0.1%。三层镍在腐蚀介质中。先腐蚀含硫量最高的高硫镍层,其后是亮镍层,这也说明了硫元素对镍阳极,镍镀层有活化作用。



    普通电解镍板的临界钝化电流密度是多少?没有明确的文献记载,在含0.2—0.3mol/L的镀镍溶液中,阳极电流密度超过3A/dm就会钝化,从这点上判断,含硫镍阳极确实电化学活性高,有点不少,应该重视它的推广应用,还有相当一部分电镀长人在使用普通电解镍板。不利于节电降低成本。




2 硫元素对镍镀层的钝化作用



    亮镍层中含硫过多且分布不均匀会引起亮镍局部钝化,含硫越多,钝化越快。



    《使用电镀工艺》P214,装饰铬出现发花或呈灰暗色故障的原因之一,就是镀镍液中糖精含量高。



    《高亮镀镍》P38,P30,糖精超过68/L,易使镍层钝化,影响镀层结合力和随后的套铬,使铬层发花,白斑,黄斑。



    《实用电镀添加剂》P391,P374,P357初级光亮剂过亮,初级光亮剂(柔软性)与次级光亮剂(光泽剂)比例失调,前者过量一集镀液PH值太低,镀亮镍后未及时套铬,都会造成镍层钝化。这是因为这些因素使镍含硫量高,高硫镍层活性很强,电位比光亮镍负20mv左右,含硫量高的镍层套铬是有困难的,套铬后常可见铬层发花,露黄,零件边缘的铬层烧焦,零件中间出现黄膜,黄斑,白斑等缺陷。正因为高硫镍上不易套铬成功,三层镍工艺中,需镀光亮镍层来覆盖高硫镍层。



3 防止镍层钝化的措施



    有一些故障从表面上看,问题出在镀铬或镀仿金溶液,但怎么调整都无法恢复正常,实际上问题是却出在镀亮镍溶液。从亮镍层的外观上看不出明显的异样,实际上亮镍层活性不好,是呈钝化状态的。



    为防止钝太亮镍层的产生,避免不必要的损失,生产中要注意的问题主要有:



    ①柔软性和主光亮剂配比要合理,柔软剂糖精,苯亚硫酸钠,对甲苯硫酸铵,二苯磺基亚胺等,加入量多时,可试补加次级光亮剂(主光剂)来克服,或稀释镀液,如果还是不能克服,说明初级光亮剂(柔软剂)太多了,需少量活性炭吸附过滤掉一部分。



    ②控制亮镍溶液的PH值不能太低。从高硫镍镀液的原理可知,在镀液PH值低时,糖精之类硫化合物易电解还原析出硫,镀层含硫量下降,不易发生钝化。



    ③挂具出入镀亮镍槽时,应减小电流,槽压降至6—7以内,这样可减轻双性电极现象,防止镍层钝化。



    已钝化的亮镍层用稀H2SO4活化是没有效果的,为解决亮镍层的钝化问题:周弘认为,镍易钝化,镀后间隔一段时间再上镍上补镀镍则更为困难。应先除去镍镀层表面所形成的钝化膜,然后在原镍层上镀一层铜,再进行补镀亮镍。阳极处理除去镍层表面钝化膜的溶液和条件是,H2SO4 750%,甘油 60g/L,CRO3 50g/L,草酸10g/L,T=15—25度,DA=0.8—1.2A/dm.t=4S—7S,然后立即在1:3溶液中浸泡1S—3S以洗去残留CrO3,再进行水洗后,迅速置于氢化镀液中镀铜,Dk=0.1—0.2A/dm.t=5—10m:n,水洗后浸稀H2So4活性,水洗后按原镀镍工艺条件补镀镍。



 罗耀宗介绍在1.5%—4%的H2So4溶液中,阴极电解40s—2min,使已钝化的亮镍层活性。



    袁诗璞建议套铬前,在含氯化镍,盐酸的冲击镍溶液中闪镀几十秒,认真洗尽后再套铬。不足1um厚的闪镀镍层不会使亮镍层失光,而且在闪镀钝镍层上套铬比在亮镍层上容易得多(冲击镍镀层是不含硫的钝镍层)。



参考文献:
1.屠振密,韩书梅,杨哲龙,李宁,防护装饰性层,北京:化学工业出版社,2004年:232
2.李鸿章,张绍恭,张炳乾,宋子玉等,实用电镀工艺。北京:国防工业出版社。1990年:167—168,214
3. 储荣邦,张金梅,储春娟,镀镍技术的进展(Inco镀镍指南),上海电镀,1996年(1):13—23
4.陈天玉,光亮镀镍。北京:化学工业出版社,2007年:30—38
5. 张立茗,方景礼,袁国伟,沈品华,实用电镀添加剂。北京:化学工业出版社,2007年:357.374.391
6. 张弘伟,光亮镀镍时的PH值关系。上海电镀,1989(1):38
7.周弘:镍镀层的补镀方法,电镀与精饰,1994年,16(2):28
8.罗耀宗,阴极电解酸溶液在电镀中的应用,电镀与环保2000,20(6):37—38
9.袁诗璞,答读者问,电镀与精饰,2008,27(1):36



 

 
 
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