普通電鍍鎳需要哪些工藝條件，在其過程中出現(xiàn)的常見故障該怎么解決，今天就這兩個(gè)問題進(jìn)行探討，我們不放進(jìn)來了解一下。

電鍍普通鎳所用鍍液的主要成分是硫酸鎳、氯化鎳(氯化鈉)、硼酸等。鍍液不僅可以直接沉積出色澤均勻的暗鎳鍍層，同時(shí)也是其他鍍鎳溶液的基礎(chǔ)溶液。像半光亮鎳、光亮鎳、高硫鎳、緞狀鎳、鎳封等工藝都是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

鍍液組成及工藝條件
根據(jù)用途不同，電鍍普通鎳所用鍍液可分為低濃度的預(yù)鍍液、普通鍍液、瓦特鍍液和滾鍍液等。低濃度的預(yù)鍍液具有良好的分散能力，所得鍍層與鋼鐵基體和隨后的鍍銅層結(jié)合良好。普通鍍液導(dǎo)電性好，可在較低溫度下電鍍，節(jié)省能源，使用比較方便。瓦特鍍液具有較快的沉積速度，成分簡(jiǎn)單，操作方便。滾鍍液具有良好的導(dǎo)電性和覆蓋能力，能夠滿足小零件電鍍的特定要求。電鍍普通的鍍液組分及工藝條件見表1。

表1 電鍍普通鎳的鍍液組分及工藝條件

鍍液的配制
鍍液的配制比較簡(jiǎn)單，可先將計(jì)算量的硫酸鎳、氯化鎳或氯化鈉放入備用槽中，加入約1/2水量，加熱、攪拌至完全溶解。在另一非金屬容器中，將計(jì)算量的硼酸用熱水溶解，由于硼酸的溶解度較低，因而溶解時(shí)應(yīng)充分?jǐn)嚢?，待全部溶化后，倒入上述已溶解好的鎳鹽溶液中。

如要添加導(dǎo)電鹽，也可分別溶解后倒入鎳鹽溶液中。隨后加活性炭1~2g/L,攪拌60min左右，靜置過濾，加水至規(guī)定體積后，調(diào)整pH值，即可試鍍。

應(yīng)該注意的是，配槽用的硫酸鎳及氯化鎳的純度應(yīng)相對(duì)較高，特別是銅、鋅、鉛等金屬雜質(zhì)的含量要盡可能低，[敏感詞]都在0.005%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下，同時(shí)要[敏感詞]避免使用殘留有硝酸根的鎳鹽。

鍍液中各成分的作用

(1)鎳鹽  電鍍鎳所用的主鹽大多為硫酸鎳。因?yàn)榱蛩岣粫?huì)在電極上反應(yīng)，非常穩(wěn)定，而且硫酸鎳價(jià)廉易得，在水中的溶解度大，因而是理想的鎳鹽。工業(yè)用硫酸鎳有六水和七水兩種規(guī)格，前者鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.3%,后者鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.9%,目前含六個(gè)結(jié)晶水的硫酸鎳居多。

鍍液中硫酸鎳的質(zhì)量濃度一般為150～300g/L。一般來說，鎳鹽含量低，鍍液分散能力好，鍍層結(jié)晶細(xì)致，易拋光，但陰極極限電流密度和電流效率較低，沉積速度慢，在零件的邊角和[敏感詞]容易出現(xiàn)粗糙或燒焦現(xiàn)象;鎳鹽含量高，鍍液允許采用的電流密度較高，沉積速度較快，但鍍液的帶出損失也相應(yīng)增多。

(2)緩沖劑  簡(jiǎn)單地說，緩沖劑就是在鍍液中具有穩(wěn)定pH值作用的物質(zhì)。在鍍鎳過程中，鍍液的pH值必須保持在一定范圍內(nèi)，一般為3.8~5.6。pH值過低，H?易于放電，降低陰極電流效率，鍍層容易產(chǎn)生針孔;pH值過高，鍍液混濁，陰極附近金屬離子以金屬氫氧化物的形式存在，夾雜在鍍層中使鍍層的力學(xué)性能惡化，外觀粗糙。

鍍液的常用緩沖劑是硼酸，它是一種弱酸，在水溶液中會(huì)發(fā)生水解。其水解反應(yīng)為

當(dāng)鍍液的pH值上升時(shí)，硼酸即離解補(bǔ)充H?;當(dāng)鍍液的pH值降低時(shí)，由于同離子效應(yīng)，反應(yīng)向左進(jìn)行，使H?含量減小。因此硼酸可以用來穩(wěn)定鍍液的pH值。硼酸的緩沖作用僅在一定pH值范圍內(nèi)有效，因而鍍液的pH值在3.8～5.6之間為宜。硼酸的添加量為25~50g/L,如含量過低，緩沖作用不明顯，pH值不穩(wěn)定，并易發(fā)生針孔;含量過高，因硼酸溶解度低而會(huì)結(jié)晶析出，造成浪費(fèi)，還會(huì)影響鍍層質(zhì)量。

硼酸除了具有緩沖效果外，還能使鍍層結(jié)晶細(xì)致，不易燒焦。在采用高電流密度操作時(shí)，應(yīng)該采用硼酸含量較高的鍍液。

(3)陽(yáng)極活化劑  為了解決鎳陽(yáng)極在溶解過程中容易鈍化的問題，一般都采用氯化物為陽(yáng)極活化劑。氯離子的主要作用是降低陽(yáng)極極化，使陽(yáng)極溶解正常。氯離子還能增加鍍液的導(dǎo)電性，使鍍層表面光滑、結(jié)晶細(xì)致、覆蓋能力和分散能力得到改善。

實(shí)用的鍍液一般都采用氯化鎳作為陽(yáng)極活化劑，這樣一方面氯離子可以作為陽(yáng)極去極化劑，另一方面鎳離子可以作為鎳的供給源，兩者都是有效成分，這樣就使鍍液的組分簡(jiǎn)單、管理方便，不導(dǎo)入能引起鍍層晶格歪扭和硬度增高的鈉離子，因而具有一舉多得的作用。但氯化鎳成本較高，因而在我國(guó)目前還有一部分工廠用氯化鈉作為陽(yáng)極活化劑。 

通常氯化物含量低時(shí)，難以使陽(yáng)極活化，但過高則會(huì)造成陽(yáng)極過蝕，產(chǎn)生大量陽(yáng)極泥渣，造成鍍層毛刺。因此，應(yīng)按工藝要求嚴(yán)格控制。

(4)導(dǎo)電鹽  為了提高鍍液的導(dǎo)電能力，有時(shí)還在鍍液中添加硫酸鈉、硫酸鎂等導(dǎo)電鹽。硫酸鎂的導(dǎo)電能力雖然不如硫酸鈉，但在較高的pH值時(shí)，能改善鍍液的分散能力，使所得的鍍層光滑、柔軟、呈銀白色。

添加導(dǎo)電鹽的缺點(diǎn)是由于在鍍液中引入了Na?離子等異種金屬離子，它們的含量積累到一定程度時(shí)，就會(huì)對(duì)鍍層的物理力學(xué)性能帶來不良影響。由于目前鍍液中Na?離子還沒有除去的有效方法，因此通常不推薦使用鈉鹽。

(5)防針孔劑  雖然電鍍鎳時(shí)的陰極電流效率較高，但在實(shí)際生產(chǎn)中仍會(huì)有少量的H?參與放電，在陰極以氫氣的形式析出。盡管所產(chǎn)生的氫氣大部分以氣體的形式逸出溶液，但仍有少量氫氣泡吸附在陰極表面，使溶液與電極之間的界面張力增加，氫氣泡就容易滯留在這些地方而造成鍍層針孔。

在電鍍鎳時(shí)常用的防針孔劑是十二烷基硫酸鈉和乙基己基硫酸鈉。鍍液中增加這些表面活性劑后，降低了鍍液的表面張力，增加了鍍液對(duì)工件表面的潤(rùn)濕作用。當(dāng)固體表面被液體潤(rùn)濕之后，氣體難以滯留于陰極表面而脫離陰極，針孔就被消除。十二烷基磺酸鈉的用量一般為0.01~0.2g/L。過氧化氫雖然也有防針孔作用，但其原理與潤(rùn)濕劑不同。因?yàn)檫^氧化氫是一種氧化劑，它使陰極反應(yīng)形成的H得到氧化，從而抑制氫氣泡的產(chǎn)生?？諝鈹嚢柰瑯右部梢允箽錃馀莶灰诇粼陉帢O表面，所以也是一種防針孔方法。

工藝條件的影響

(1)溫度升高  鍍液溫度，可以增加鹽類的溶解度和電導(dǎo)率，同時(shí)增加鎳離子向陰極的擴(kuò)散速度。溫度高的鍍液，可以采用較高的電流密度，因而可以加快沉積速度，這是因?yàn)樘岣咤円簻囟群?，離子的擴(kuò)散速度增加，陰極極化減小的緣故。另一方面，提高鍍液溫度，鍍層的內(nèi)應(yīng)力降低，鍍層柔韌而有延展性。但是提高鍍液的溫度會(huì)使鍍液的蒸發(fā)量增加，同時(shí)鎳鹽也容易水解，生成氫氧化鎳沉淀。特別是溶液中的鐵雜質(zhì)水解后，生成的氫氧化鐵會(huì)使鍍層產(chǎn)生針孔、毛刺。因此，使用高溫、高電流密度操作的鍍液，硼酸含量應(yīng)高一些。

(2)電流密度  鍍液陰極極限電流密度的大小，與鍍液含量、溫度、pH值、攪拌等因素有關(guān)。濃度、溫度升高，攪拌程度加強(qiáng)，以及pH值降低，可采用較高的電流密度。在正常電流密度范圍內(nèi)，隨著電流密度的升高，電流效率增加。因而在可能條件下，應(yīng)采用較高的電流密度。

(3)pH值  pH值對(duì)鎳的沉積過程和所獲得的鍍層的力學(xué)性能有很大的影響。一般來說，pH值高，鍍液分散能力好，陰極電流效率高，但鍍層容易夾入氫氧化鎳等雜質(zhì)，導(dǎo)致鍍層粗糙發(fā)脆。因此，只有在使用較低的電流密度時(shí)，才允許使用較高的pH值。

當(dāng)pH值較低時(shí)，可以提高操作電流密度，增強(qiáng)鍍液的導(dǎo)電性，提高陽(yáng)極電流效率，但氫氣析出量增多，陰極電流效率降低，鍍層容易產(chǎn)生針孔。但相應(yīng)地提高鎳鹽含量和操作溫度，采用較高的電流密度就可以彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。目前鍍液的pH值大多控制在3.8~5.6之間。

(4)攪拌  攪拌鍍液，可使陰極擴(kuò)散層中的鎳離子不斷得到補(bǔ)充，因而可以防止產(chǎn)生濃差極化;攪拌還可使鍍液成分和溫度分布均勻，提高電流密度上限，加快沉積速度;同時(shí)也有利于工件表面氫氣泡的析出，減少鍍層針孔。

攪拌形式可采用陰極移動(dòng)、空氣攪拌和鍍液循環(huán)等。但不論采用何種攪拌形式，都要注意掛具與陰極導(dǎo)電棒之間的接觸，同時(shí)要防止掛具上工件的漂浮、斷電及脫落，以免造成鍍層結(jié)合不良。

雜質(zhì)的影響與去除

(1)鐵  鐵是鍍液中最常見的雜質(zhì)，它來源于工件落入后的腐蝕溶解以及不通孔或管狀工件的帶入等。鐵雜質(zhì)的存在，會(huì)使鍍層的孔隙增多，脆性增加，耐蝕性降低。當(dāng)鐵的質(zhì)量濃度大于0.1g/L時(shí)，鍍液就會(huì)混濁，有絮狀懸浮物出現(xiàn)，它們沉積在陽(yáng)極袋周圍，堵塞袋孔，影響陽(yáng)極正常溶解。在鍍液中的鐵雜質(zhì)，常以低價(jià)形式存在。為了便于沉淀，必須在酸性條件下，用過氧化氫或高錳酸鉀使低價(jià)鐵氧化至高價(jià)鐵，高價(jià)鐵便以氫氧化鐵的形式沉淀下來，可以用過濾的方法除去。

(2)銅  除藥品和陽(yáng)極不純外，銅的積累主要是由于鍍銅工件落入鍍液及銅質(zhì)導(dǎo)電棒的腐蝕溶解等所引起的。由于銅的電勢(shì)比鎳高，當(dāng)積累到一定程度，鐵質(zhì)工件掛入鍍槽時(shí)，未通電前銅即以置換銅的形式析出，影響鍍層的結(jié)合力。銅雜質(zhì)的影響，主要是引起低電流密度區(qū)域的鍍鎳層發(fā)暗，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)海綿狀的疏松鍍層。銅雜質(zhì)的去除，可采用0.1～0.3A/dm2的陰極電流密度電解，或用QT去銅劑使其沉淀后過濾除去。

(3)鉻  鉻雜質(zhì)的混入，主要是由于掛具清洗不良或絕緣層破損，以及鉻霧飛散等造成。鉻雜質(zhì)對(duì)電鍍鎳的影響是比較明顯的，即使有微量鉻雜質(zhì)的存在，也會(huì)使鍍鎳層發(fā)暗，覆蓋能力降低，鍍層脆性增加，結(jié)合力不良，嚴(yán)重時(shí)陰極大量析氫，鎳不沉積。鉻雜質(zhì)的去除是先把六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，常用的還原劑是二亞硫酸鈉，即保險(xiǎn)粉，還原后使三價(jià)鉻生成氫氧化鉻沉淀，過濾除去。過量的保險(xiǎn)粉可用過氧化氫除去。

(4)鋅  鋅雜質(zhì)的帶入主要是鋅鑄件或黃銅工件落入鍍槽，或凈化處理時(shí)不適當(dāng)?shù)貞?yīng)用了鋅含量較高的工業(yè)活性炭所致。鋅雜質(zhì)的存在會(huì)使鍍鎳層產(chǎn)生條紋，鍍液覆蓋能力降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成黑色的鍍層。除去方法可采用0.2~0.4A/dm2的小電流密度電解，也可調(diào)整pH值在6.2左右用碳酸鈣沉淀除去，此時(shí)鋅將形成氫氧化鋅與硫酸鈣同時(shí)沉淀，過濾除去。

(5)硝酸根  硝酸根的來源主要是硫酸鎳的純度不高。它的存在會(huì)使鍍鎳層發(fā)脆、發(fā)灰、發(fā)黑，同時(shí)電流效率顯著下降。硝酸根的除去比較困難，一般是在pH值為1~2的酸性條件下，先用1A/dm2的電流密度電解，然后再以0.2A/dm2的電流密度電解，直至鍍層正常。

(6)有機(jī)雜質(zhì)  有機(jī)雜質(zhì)的來源，除了化學(xué)原料不純而帶入之外，主要來自添加劑的分解產(chǎn)物。有機(jī)雜質(zhì)的危害是使鍍鎳層產(chǎn)生針孔、發(fā)花等故障。它的去除是用2~3g/L活性炭吸附除去。由于各類活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附性不同，因此一般鍍鎳槽的凈化處理，要選用粉末狀化學(xué)純或醫(yī)藥用活性炭進(jìn)行。

常見故障及處理方法

電鍍普通鎳的常見故障及處理方法見表2。

在普通電鍍鎳工藝中，影響鎳層的質(zhì)量與電流、ph值、攪拌程度以及鍍液的雜質(zhì)（鐵、銅、鉻）等相關(guān)，需要具體問題具體分析并采取相應(yīng)的措施。