电镀NI的论文Word文件下载.docx
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②硬度高、耐磨性良好。
电镀镍层的硬度仅为l60～180HV，而化学镀镍层的硬度一般为400～700HV，经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度，故耐磨性良好，更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。
③化学稳定性高、镀层结合力好。
在大气中以及在其他介质中，化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。
与通常的钢铁、铜等基体的结合良好，结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。
④由于化学镀镍层含磷（硼）量的不同及镀后热处理工艺的不同，镀镍层的物理化学特性，如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化，是其他镀种少有的。
所以，化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。
2项目开展方案
2.1镀液配制
镀液组成及工艺条件
含量
硫酸镍（NiSO4·
7H2O）／g·
L－1
次磷酸钠（NaH2PO2·
H2O）／g·
醋酸钠（CH3COOHNa）／g·
丙酸（CH3CH2COOH）／g·
乳酸（C3H6O3）／g·
硫尿/mg.L-1
26
28
10
2
33
4
pH值
温度／℃
沉积速度／μm·
h－1
4.5
85
化学镀镍溶液必须用蒸馏水或去离子水配制，配制程序一般为：
1按配制镀液的体积分别称量出计算量的各种药品；
2将各种药品分别预先溶解好，并过滤，由于镍盐在室温水中溶解速度很慢，所以需用热水并在不断搅拌下溶解。
3在镀槽中注入约1/2计算量的蒸馏水，依次加入预先溶解好并经过过滤的络合剂，金属主盐；
4加入缓冲剂，加速剂等组分；
5在搅拌条件下加入预先溶解好并过滤的还原剂；
6测量pH值，并在搅拌下用50%氨水或10%硫酸调整到工艺规定范围；
7补充蒸馏水到计算量；
8加入稳定剂。
配制溶液时应注意不能将主盐及还原剂的浓溶液混合，以避免分解。
2．2镀液稳定性的检测
通过煎沸法测量化学镀液的稳定性，把200亳升的化学镀镍液放在电炉上煎沸，沸腾一定时间，考察镀液是否分解。
煎沸30分钟也不分解，则说明镀液的稳定性好。
否则，镀液的稳定性差。
2．3镀液起镀温度的确定
从低温逐渐提高镀液温度，当镀液加热到某一温度时，把制好的铁试样放进镀液中，如果有反应（有气泡外溢），则说明在该温度已经开始发生化学镀反应，该温度即为起镀温度。
本项目，加热温度分为四个档次50℃、60℃、70℃、80℃、90℃。
2．4化学镀镍工艺
样品准备——机械抛光——有机溶剂除油——化学除油——热水洗——冷水洗——活化——冷水洗——去离子水洗——化学镀镍——水洗——吹干
2．5镀层性能检测方法
2.5.1孔隙率检测
贴滤纸法检测镀层孔隙率。
a.试样准备。
将试样待检测部位用有机溶剂或氧化镁膏仔细擦拭脱脂，并用蒸馏水洗净，最后用滤纸吸干或放在清洁的空气中晾干。
若电镀或化学镀后紧接着进行检测的式样，可不必脱脂。
b.根据受检试样的基体和镀层种类，将滤纸浸入表15－9种选定的检测试液中，待滤纸浸透后，取出贴于受检试样的检测部位表面上，滤纸与镀层表面之间不得残留空气泡，同时可不断补加检测试液，直至规定时间后，揭下滤纸，用蒸馏水冲洗干净，置于洁净的玻璃板上晾干，即可计算孔隙率。
c.为显示直至铜或黄铜基体上的孔隙，将带有孔隙斑点的滤纸，冲洗后放在洁净的玻璃板上，然后用质量分数为4％的亚铁氰化钾溶液均匀地滴于滤纸上。
经此处理后，显示试液与镍层作用的黄色斑点消失，留下的是至钢铁基体的蓝色斑点和至铜底层或基体的红色斑点。
冲洗后放在洁净的玻璃上干燥，即可检查和计算镀层的孔隙率。
d为显示直至镍层的孔隙，将带有孔隙痕迹的滤纸放在洁净的玻璃板上，并在上面均匀滴加成分的二甲基乙二醛氨水溶液：
二甲基乙二醛2g
氨水（质量分数为25％）500ml
蒸馏水稀释至1L
经此处理后，滤纸上显示直至镍层的黄色斑点变为红褐色斑点，用水洗涤并干燥后，直至钢铁基体和铜底层的孔隙所显示的斑痕颜色消失，便可检查和计算镀层至镍层的孔隙率。
e.检测外层铬镀层的孔隙时，必须在镀铬后放置30min以上再进行。
在镀铜的钢铁工件、铜及其合金工件的多孔性镀层上检测孔隙时，显示直至铜及其合金的孔隙痕迹不完全印在滤纸上，应注意计算试样表面的红褐色斑点。
f.孔隙率的检查与计算。
在自然光或灯光下，直接观察滤纸上所显示的有色斑点。
检查时，用一快刻有厘米方格的有机透明玻璃板，放于显示孔隙斑点的滤纸上，分别计算在每一平方厘米方格内各种颜色斑点的数目，并将所有点数相加，得到孔隙斑点总数（n），根据试样被测部位镀层面积（S），计算镀层的孔隙率为
孔隙率（点数/cm2）＝n（点数）/S（cm2）
在计算孔隙数目时，一般是按：
腐蚀斑点直径在1mm以下，每点以1个孔隙计，腐蚀斑点直径1mm以上，3mm以下，每点3个孔隙计，腐蚀斑点直径在3mm以上，5mm以下，每点以10个孔隙计。
2.5.2耐蚀性检测（浓硝酸试验法）
方法如下：
①试样。
钢板，尺寸为50mm×
25mm×
2mm，按化学镀镍工艺镀镍，镀层厚20~25微米，不做烘烤或热处理。
②试剂。
浓硝酸（分析纯），1.42g/ml
③试验步骤。
<
1>
在50ml容量的玻璃杯中，倒入40ml浓硝酸。
2>
将试样沿长边一半浸入硝酸中，另一半暴露于空气中。
3>
试样浸入时开始计时，至镀层表面出现第一个变色点为止。
其持续时间以s为单位。
2.5.3镀层结合力检测
①检测方法与操作
a.弯曲试验法本法使用于薄片工件镀层结合力检测。
具体操作如下：
（a）将试样沿一个直径等于试样厚度的轴，受力弯曲180°
后，用4倍左右的放大镜观察试样弯曲部位，镀层不起皮，不离开，即镀层结合力合格。
否则为不合格。
或者反复弯曲180°
后，用5倍放大镜检测时，镀层虽发生龟裂，但不起皮，不离开，则镀层结合力合格。
（b）将试样用台虎夹持固定，采用工具使试样反复弯曲180°
，直至试样断裂，观察镀层断面的情况，必要时可用小刀挑镀层与基体的界面，如镀层不出现起皮后离开现象，即镀层结合力合格。
否则不合格。
2．6废液处理
量取废液→加热→添加浓度为15%的氢氧化钠至废液pH10~12→搅拌保温1小时→添加沉淀剂→过滤→温度下降到50摄氏度，用稀硫酸调节溶液pH-8.0→添加Ca（ClO）2粉末（W次氯酸钙：
W总p=3.5：
1.0的比例）→搅拌2小时→添加适量沉淀剂→沉淀过滤。
3、仪器设备
两孔恒温水浴锅一台、100mL烧杯4个、200mL烧杯3个、500mL烧杯1个、10mL和50mL量筒各1个、0.001g（或0.0001g）电子天平1台、0.2克天平1台、千分尺一把、pH计1台、1000瓦电炉1个、温度计2个、水洗瓶1个、镊子1套、滤纸、架台及铁架台用铁圈、玻璃漏斗、玻璃棒、药勺、半自动滴定管、移液管、吸耳球、试管刷、防酸手套、锯片一条、砂纸（100号~800号）各半张、4节1号干电池。
药品：
紫脲酸铵、氯化钠、氢氧化钠、EDTA、碳酸钠、磷酸钠、OP-10、盐酸、硫酸、硝酸、硫酸镍、次磷酸钠、丙酸、醋酸钠、乳酸、十二烷基硫酸钠、硫尿、铁氰化钾、氢氧化钙、双氧水、钨酸钠、助凝剂如聚合氯化铝、钢和铜试样若干。
4、实验结果及分析
4．1化学镀液稳定性检测及起镀温度的确定
通过煎沸法测量化学镀液的稳定性，把200亳升的化学镀镍液放在电炉上煎沸30分钟，未见镀液分解。
表明，镀液的稳定性极好。
检测了所配镀液的起镀温度，测试方法为：
表1起镀温度测试
序号
内容
现象
备注
1
镀液温度为50℃
无气泡，无反应
镀液温度不足
镀液温度为60℃
3
镀液温度为70℃
溶液变浑浊，有少量气泡
镀液可以使用
镀液温度为80℃
溶液变浑浊，有气泡
5
镀液温度为90℃
由表1可见，镀液的起镀温度为70℃
4．2钢和铜的化学镀镍
由于铜铸件不同于钢铁件，本身不具有催化活性，为此，铜铸件不能直接进行化学镀。
为了化学镀能够顺利进行，一切使铜铸件表面具有催化活性的方法都可以。
1.比如用铁片或铁丝在铜铸件表面进行引发，使铜基体表面迅速的生成一层较薄的镍（一般是非纯镍，还有其他元素，看还原剂是什么）层，由于镍具有催化活性，所以化学镀能够顺利的进行。
2.也可用氯化钯，盐酸，氯化锡等，经过活化，敏化处理，也有一步完成的（活化，敏化液在一起配制），使铜铸件表面生成一层较薄的钯，钯具有催化活性，放于正常的镀镍液中，便可进行化学镀镍。
3.采用某些有机物等。
4．3镀层的性能检测
4.3.1光亮度检测
A.目测光亮度评定法
一级（镜面光亮）—镀层表面光亮如镜，能清晰地看出面部五官和眉毛。
二级（光亮）—镀层表面有光亮，能看出面部和五官和眉毛，但眉毛部分发糊。
三级（无光亮）—镀层稍有亮度，仅能看出米啊不不五官轮廓。
四级（无光亮）—镀层基本上无光泽，看不清面部五官轮廓。
B.样本对照法
将被测工件在规定的条件下（与表面缺陷目测检测法相同），发福与标准光亮度样板比较，观察两者反光性能，对方被检镀层的反光性与某一标准光亮度样板相似时，该标准发亮样板的光亮度级别，即为被检镀层的光亮度级别。
4.3.2耐蚀性检测
◆基体金属质量
镀前必须了解工件材料的成分、状态、冶金质量及加工成型的过程，不适当的加工会造成应力、微裂纹。
工件上不应有折叠、焊屑、毛刺、孔洞及砂眼等缺陷。
◆镀前处理
基材上原有的润滑油（不饱和脂肪酸）或缓蚀剂膜是很难清洗净的，处理不好不仅会降低镀层结合力，还会产生针孔而降低耐蚀性。
◆镀液的组成
化学镀镍层的性能，尤其是耐蚀性与镀液关系十分密切，
◆电镀工艺
施镀过程中的杂质及悬浮物不仅增加表面粗糙度，同时也增加孔隙率而影响镀层的耐蚀性能。
◆镀后处理
试验表明200℃加热1h的热处理方法有益于改善镀层的耐腐蚀能力。
◆工艺各阶段的质量控制
对每道工艺处理液组成的合理性应经常给予分析调整以达最佳效果
4.3.3附着力检测
涂层附着力检测方法画格法
1）试验条件和试验的次数
在样板上至少进行三个不同位置试验。
如果三次结果不一致，差值超过一个单位等级，在三个以上不同位置重复上述试验，必要的话，则另用样板，并记下所有的试验结果。
2）样板的状态调节
除另有规定，在试验前，样板在GB9212规定的条件下至少放置16h。
3）切割数
切割图形每个方向的切割数应是6。
4）切割的间距
每个方向切割的间距应相等，且切割的间距取决于涂层厚度和底材的类型，如下所述：
0～60μm：
硬底材，1mm间距。
软底材，2mm间距。
61～120μm：
硬或软底材，2mm间距。
121～250μm：
硬或软底材，3mm间距。
用手工法切割涂层
1）将样板放置在坚硬、平直的物面上，以防在实验过程中样板的任何变形。
2）按下述规定的程序完成手工切割。
试验前，检查刀具的切割刀刃，并通过磨刃或更换刀片使其保持在良好的状态。
如果样板是木质材料或类似材料制成，则在木纹方向呈约45°
方向进行切割。
3）握住切割工具，使刀垂直于样板表面对切割刀具均匀施力，并采用适宜的间距导向装置，用均匀的切割速率在涂层上形成规定的切割数。
所有切割都应划透至底材表面。
如果不可能做到切透至底材是由于涂层太硬而造成的，则表明试验无效，并如实记录。
4）重复上述操作，再作相同数量的平行切割线，与原先切割线呈90°
角相交，以形成网格图形。
5）用软毛刷沿网格图形每一条对角线，轻轻地向后扫几次，再向前扫几次。
6）只有硬底材才另外施加胶粘带。
按均匀的速度拉出一段胶粘带，除去最前面的一段，然后剪下长约15mm的粘带。
把该胶粘带的中心点放在网格上方，方向与一组切割线平行，然后用手指把胶粘带在网格区上方的部位压平，胶粘带长度至少超过网格20mm。
为了确保胶粘带与图层接触良好，用手指尖用力蹭胶粘带。
透过胶粘带看到图层颜色全面接触是有效的显示。
在贴上胶粘带5min内，拿住胶粘带悬空的一端，并在尽可能接近60°
的角度，在0.5～1.0s内平稳地撕离胶粘带。
7）可将胶粘带固定在透明膜面上进行保留，以供参照用。
采用电动机驱动的刀具切割涂层
如果切割刀具采用电动机驱动的装置，务必遵守在手工操作步骤中规定的操作，特别是对于切割的间隔及试验次数。
结果的表示
1）结果按如下所述进行评定。
——软底材：
刷扫后立即进行；
——硬底材：
撕离胶粘带后立即进行。
2）在良好的照明环境中，用正常的或校正过的视力，或经有关双方商定，用目视放大镜仔细检查试验涂层的切割区。
在观察过程中，转动样板，以使试验面的观察和照明不局限在一个方向。
以类似方式检查胶粘带也是有效的。
3）按表1通过与图示比较，将试验面进行分级。
分级
说明
切割边缘完全平滑、无一格脱落
在切口交叉处有少许涂层脱落，但交叉切割面积受影响不能明显大于
5％
在切口交叉处和/或沿切口边缘有涂层脱落，收影响的交叉切割面积
明显大于5％，但不能明显大于15％
涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落，和/或在格子不同部位上
都分或全部剥落，受影响的交叉切割面积明显大于15％，但不能明显
大于35％
涂层沿切割边缘大碎片剥落，和/或一些方格部分或全部出现脱落。
受影响的交叉切割面积明显大于35％，但不能明显大于65％
剥落的程度超过4级
表1中给出了六个级别的分级，对于一般性的用途，前三级是另人满意的。
要求评定通过/不通过时也采用前三级。
4）对多涂层体系，报告界面间出现的任何脱落。
5）如果试验结果不同，则报告每个试验结果。
在多层涂层体系的情况下，报告脱落的部位（是涂层之间还是涂层与底材之间）。
4.3.4孔隙率检测
试样经过孔隙率检测试验后，如右边示意图所示。
孔隙率（点数/cm2）＝n（点数）/S（cm2）
4.3.5
4．4废液处理
（1）镍离子的除去
化学镀镍废液中，若不存在络合剂或络合剂的量较少时，可直接采用氢氧化钠（浓度为6mol/L）调节pH值， 根据废液中镍离子的浓度，加入适量的NaOH，使镍离子沉淀为Ni（OH）2除去。
对于有络和剂废液的除镍，首先利用CaO调节废液的pH值在8左右，除去大部分的有机酸络合剂，然后在废液中加入CaO或NaOH，调至废液的pH值为11～12，使废液中的大部分镍离子和其他重金属离子发生沉淀反应，再加入适量的高分子絮凝剂，加速不溶物的沉降，在沉降过程中，加入适宜和适量的氧化剂（高锰酸钾、双氧水或氯气等），以除去废液中的次、亚磷酸盐，有利于镍离子的沉淀并降低废水的化学耗氧量（COD）。
（2）有机酸的除去
为提高镀层的质量、镀液的稳定性及金属镍的沉积速度，化学镀镍液中都添加各种络合剂。
若废液中含有苹果酸、酒石酸和柠檬酸等络合剂时，可使用CaO调节废液的pH值，使这些有机酸生成相应的钙盐沉淀除去，由于苹果酸钙的溶解度比较大，除了采用钙盐法以外，还要利用进一步提高pH值的方法，使废液的沉淀量增加，促使苹果酸根生成钙盐沉淀物除去；
而酒石酸钙的溶解度较小，在pH值为8左右时，将有95％的酒石酸根被除去；
和酒石酸钙一样，柠檬酸钙的溶解度也很小，在pH值8左右时，将有98％的柠檬酸根被除去。
（3）次磷酸盐和亚磷酸盐的除去
镀镍废液中含有大量的次磷酸盐和其被氧化的产物亚磷酸盐，由于次磷酸钙的溶解度较大，采用CaO沉淀法不能有效的除去次磷酸盐，但在除去镍离子时加入的CaO会使废液的pH值增加，此时若提高废液的温度，溶液中的次磷酸根可将镍离子及其他重金属离子还原，次磷酸根被氧化成亚磷酸根。
若废液中含有较多的次磷酸根，可添加适当的氧化剂（如高锰酸钾，双氧水等）除去。
当废液的pH值在7左右时，亚磷酸钙的溶解度将急剧下降，试验表明，在pH值为5．5～7时，镀液中亚磷酸盐的除去率在95％以上。
对于未除去的亚磷酸盐可以采用钨酸钠作为催化剂，利用双氧水将亚磷酸盐氧化为磷酸盐的方法；
或直接利用高锰酸钾作为氧化剂将多余的次磷酸盐及亚磷酸盐氧化为磷酸盐。
在含有磷酸盐的废液中加入CaO，调节废液的pH值在9．5以上，磷酸钙的溶解度较小，生成的沉淀物很容易过滤除去。
这时废液中磷含量可降低至2～7mg/L，达到废水排放的要求。
（4）其他处理
若化学镀镍废液中的镍及大部分有机酸被沉淀除去后，废液中的COD达不到排放标准时，废液还需要进行深度处理，在pH值大于9的条件下，通入氯气，此时Cl2主要以CLO-的形式存在，具有较强的氧化能力，若在废液中加入少量的铜离子作为催化剂时，废液可以得到深度处理，COD很容易降低到（100mg／L）直接排放的标准。
同时有机酸可以氧化为CO2和水，次磷酸盐和亚磷酸盐也容易氧化为磷酸盐，磷酸盐容易发生沉淀反应而除去。
5结论
总结了化学镀镍的基本原理、化学镀镍工艺。
镀层的附着力强；
耐蚀性强；
孔隙率低；
使用化学沉淀法处理后，过滤出的水无色。
参考文献
[1]黄元盛，电镀与化学镀技术，化学工业出版社，2009.
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