1、电 镀 黑 镍 工 艺一、配方和工作规范硫酸镍 70100g/l硫酸锌 4050g/l硼酸 2535g/l硫氰酸钾 2535g/l硫酸镍铵 4060g/lPH 4.55.5时间 根据需要电流密度Dk 0.10.4A/dm 2温度 3036阴极 镍板 阴极移动 需要二、溶液配制1. 往槽中加入所需体积约 1/2 的去离子水或纯净水, 加热至4050, 加入硫酸镍使其溶解,搅拌。2. 在另外的小容器中, 用少量热纯净水搅拌溶解硫酸锌, 溶解后搅拌加入槽内。3. 用近沸的少量纯净水在另外的小容器中搅拌加入所需量的硼酸, 溶解后搅拌加入槽内。4. 在另外的小容器中盛入少量热纯净水, 加入所需量的硫酸镍
2、铵, 搅拌溶解后, 在搅拌下加入槽内。5. 加双氧水12ml/l, 搅拌后加热至50, 保温2h, 使双氧水分解。6. 加入12g/l的活性炭, 搅拌15min, 静置8h, 然后过滤。7. 在另一容器内用少量纯净水将计算量的硫氰酸钾, 搅拌溶解后, 在搅拌下加入槽内。8. 补充纯净水至所需体积, 并将槽内溶液搅拌均匀。9. 测定pH值, 用氨水调高, 用10%稀硫酸或盐酸调低。至pH =4.5 。必要时进行化学分析。10. 试镀成功后, 即可投入生产。三、生产注意事项1. 镀黑镍时, 工件要带电入槽, 中途不能断电。2. 挂具使用23次后, 应用盐酸退去镀层后再使用, 以免电接触不良, 造成
3、脱皮。3. 钢铁工件镀黑镍之前, 应先镀铜、黄铜或锌、要有一定的厚度, 以便提高工件抗蚀性和避免拉丝漏底, 至少镀5m, 延长黑镍不变色时间。4. 阴极要不断移动, 防止泛白点。5. 当溶液的PH过低, 黑镍层结合不牢, 有白色斑点, PH值过高时镀层易于脱落。所以应严格控制PH值。6. 电流控制要适当, 如电流密度过高, 镀层烧焦粗糙丧失光亮度, 易于发脆剥落； 当电流密度较小时, 镀层呈彩虹色, 有时呈黄褐色有条纹的镀层。7. 保持镍离子与锌离子之比 : Ni2+:Zn2+=(4.55.5):1的范围 , 以便获得外观质量良好的黑镍镀层。锌高时镀层呈灰色； 锌低时, 镀层呈浅黄色, 不易变
4、黑, 并且有条纹, 结合力也差。8. 硫氰酸盐含量低时, 镀层发灰粗糙, 有时呈彩色； 硫氰酸盐含量过高时, 镀层发花, 结合力降低。9. 保持氮离子与铵离子有足够的含量(上限), 以保持导电性能和络合性能正常。10. 当工件表面易形成气流或白色斑点时, 可加入适量的润湿剂, 如十二烷基硫酸钠O.1g/l, 可使镀层细致和提高镀层结合力。但滚镀不宜加或加低泡润湿剂。11. 黑镍溶液操作温度应低于35, 以免硫氰化物和铵离子受热分解, 使镀层粗糙。12. 镀黑镍前的铜、镍、锌等中间镀层要光亮, 才能使所获得的黑镍层黑而光亮。四、各成分及工艺条件对黑镍的影响1. 金属盐，镍和锌是溶液主盐 镍和锌的
5、共沉积镍和锌之间电极电位相差悬殊, 镍电极电位为+O.23V, 锌电极电位为-0.76V, 似乎难在阴极共析, 实际电解过程中, 锌和镍可共析, 但还需满足镀层色黑, 细致、均匀和平整光或消光的装饰效果。镍沉积时, 有强极化作用, 以细晶参与沉积, 而锌还原极化作用小, 以粗晶出现。如何改变这不和谐的过程, 选用弱配位络合剂NH 3与镍离子形成弱络合离子, 使两者络合但电极电位负移值不等的方式, 提高阴极极化, 从而达到降低Ni 2+的超极化和Zn2+的去极化现象, 创造其共析平衡。虽然主盐浓度低 , 仍可采用大Dk, 电流效率较高, 深镀、均镀能力强, 在短时间内获得一定厚度的装饰性黑镍的效
6、果。 主盐浓度比值在镍:锌比值在(4.5:1)(5.5:1)的范围内, 都能获得外观质量较好的镀层, 不会因Dk大(0.22A/dm 2 ) 、 温度低而烧焦剥落；Dk小、温度低。出现镀层呈彩虹色。若比值5:1 以上, 溶液中镍浓度高、锌含量相对低, 镀液不稳定,镀层色调由深转浅, 甚者出现金属光泽的灰黄色, 且有彩虹和气流条纹出现。若比值6时, 溶液中镍离子和锌离子会趋于形成氢氧化物沉淀, 溶液中有效金属离子浓度降低, 溶液浑浊, 镀层毛刺, 同时碱性溶液使基体显钝态, 镀层易剥落而影响结合力；当pH6时, 镀液会浑浊, 有沉淀生产, 导致镀层发脆不牢； 当pH4时, 镀层呈灰色或微黄色；
7、最佳pH值为5.5。7. 电流密度电流密度变化明显, 影响镀层成分比例, 从而改变镀层质量。 Dk趋大, 锌镀出速率增大, 镍放电还原受锌充斥而受阻, 势必使镀层中镍含量下降而锌含量增多, 当pH值由低变高, 镀层转向粗糙甚至烧焦, 色泽由黑转变至黄, 氢离子激烈析出, 气流痕增多。反之, Dk 由大变小, 由于镍析出量增大, 镀层中镍所占比例由小到大, 必然引起色泽由浓变浅, 直至色灰不均匀、彩色出现。就黑镍工艺要求而言, 既需镀层有一定厚度, 又不允许黑度不足、色泽不一致、达不到装饰效果。严格控制Dk, 但镀层组成比值达到平衡, 避免色差、粗糙、烧焦等疵病产生。电流密度控制在O.20.5A
8、/dm 2为宜。电流密度过高, 镀层粗糙呈粉末状。8. 温度温度对镀层沉积的影响与电流密度相反。温度升高, 各种离子在溶液中扩散加速, 使双电层中镍离子相对增多, 相对减少有效活化锌离子, 给锌离子在电极获得电子还原带来难度。镀层中镍锌金属比例因而变化, 造成不良后果。虽然升高温度可采用大电流密度, 提高阴极电流效率, 并使镍离子极化增强 , 然后达到Ni 2+和Zn 2+放电平衡, 但溶液中某些组分挥发, 水解加速, pH值不稳定, 镍氨离子水解过甚, 恶化镀液；温库过低,阴极电流效率Dk下降, Dk范围变窄, 镀层易粗糙、烧焦。温度控制在3040为宜。温度过高, 硫氰化物易分解, 镀层呈浅
9、黄色至棕色条纹；温度低于30, 镀层粗糙。9. 时间黑镍镀层以令人满意的装饰效果和高要求的物理性能为主, 而对镀层色泽、韧性和硬度而言, 要求比厚度更严格一些。一般而论, 随着施镀时间的延长, 镀层中非金属相增大, 厚度的递增, 非金属属性亦增大, 硬度提高, 脆性变大, 导电性渐降, 达到一定厚度后过大电阻使通过的有效电流变小, 此时继续延长时间, 对镀层实际增厚并无意义。保证镀层有效厚度后, 增加时间利少弊多。挂镀黑镍时间短的为13min, 长的为58min, 也有1020min的, 滚镀黑镍短的515min, 长的4060min,根据溶液成分和工艺规格而定。10. 搅拌阴极移动是镀黑镍工
10、艺的搅拌方式、亦可用轻微的空气搅拌,能有效降低氢气泡的滞留, 避免镀层出现气流痕、针孔和白点, 但不能运动过烈, 造成工件接触电阻增大、导电不良, 导致工件镀层不良或无镀层。阴极移动为12次/min, 滚筒转速610r/min为宜。五、镀黑镍层后处理1. 工序间防变色处理黑镍镀层比较硬, 但较薄, 抗蚀力较差, 一般在镀黑镍后因工序多，车间酸碱气体污染严重, 会很快变色发花, 下一道喷涂清漆时间过长, 次品率增高, 因此镀黑镍后处理是重要的。后处理配方和工艺条件如下:铬酸 2.55.Og/lpH值 1.55.0时间 1020s通过以上后处理, 零件经水洗后干燥, 可防止工序间变色, 效果良好。
11、2. 涂保护清漆零件经拉丝(或砂光)后即可进行涂清漆, 保护镀黑镍零件经久不变色。但是光学产品中有些不允许上油、上清漆, 钝化后处理要做得更好。 清漆的选择根据所使用的环境不同, 选用的清漆品种不同, 但各种品种必须是自干型或低温自干型或化学固化型。A. 室外环境比较恶劣的, 要选用硅树脂型涂料。B. 室内环境比较温和的, 可选用丙烯酸树脂自干型涂料。C. 光学仪器不要求光亮的, 可选用溶剂性硝基清漆。 清漆干燥温度的选择由于黑镍承受温度较低, 一般不超过6070, 而且时间不宜过长, 如lO15min 。不可使用超过100高温固化的涂料, 如聚氨醋树脂涂料。六、常见故障故 障 现 象 产 生
12、 原 因 解 决 方 法镀层起皮、脱落、结合力差 1.表面油污未除尽2.镀液锌含量偏低3.PH值偏高或偏低4.未带电下槽5.不锈钢制品未进行闪镀镍1.加强预处理2.分析成分，补充锌含量3.用10%硫酸或盐酸调整4.带电下槽5.不锈钢制品要进行闪镀镍镀层有彩色 1.硫氰酸钾低于10g/l以下2.导电不良3.电流密度偏小4.电镀时间太短1.补充硫氰酸钾至20g/l2.检查导电情况3.适量增大电流密度4.适当增加电镀时间镀层有条纹、长时间不黑、呈黄褐色1.硫酸锌含量10g/l2.硫酸锌含量45g/l3.温度偏高4.电流密度偏小5.导电不良或挂具上有过厚黑镍层1.补充硫酸锌至20g/l2.稀释降低硫酸
13、锌3.降低温度至35以下4.适当增大电流密度5.将挂具用盐酸退黑镍层镀层泛白点（包括镀件底部） 1.溶液黏度偏高，有机杂质含量高2.氢气吸附3.PH值过低4.缺少润湿剂1.活性炭处理2.采用阴极移动3.提高PH值至4.54.添加十二烷基硫酸钠0.1g/l镀层粗糙、发花、不均匀 1.温度偏低 1.提高温度至252.电流密度偏大3.基体金属过腐蚀4.硫氰酸钾含量30g/l5.硫酸镍含量120g/l6.硫酸镍含量60g/l7.底层锌层粗糙2.适当减小电流密度3.改善预处理4.稀释溶液5.稀释溶液6.补充硫酸镍至100g/l7.提高底层质量镀层不黑、发灰 1.温度过高2.硫氰酸钾浓度过低3.硫酸锌浓度过低4.电流密度过低1.降低温度至352.硫氰酸钾浓度提高至20g/l3.硫酸锌浓度提高至20g/l4.适当提高电流密度镀层烧焦 1.镀液温度过低2.电流密度过大3.硫酸镍含量太低1.提高溶液温度至252.降低电流密度3.硫酸镍含量提高至100g/l内部资料系列之电镀黑镍工艺指导书攸碧晟电镀技术研究所攸 碧 晟 科 技 有 限 公 司2008-7-8
