镀黑镍工艺及其故障排除

        黑镍镀层是一种金属物相与非金属物相混合沉积的镀层，并不是镍和锌形成的合金固溶体。镀液配方不同，其形成的镀层的成分也略有差异;但从镍盐、锌盐及硫氰酸盐类镀液中获得的黑镍镀层基本上含镍40%～60%，锌20%～30%，硫l0%～l5%，有机物10%左右。镀液中的金属离子并非单独在阴极上放电沉积，而是与阴极上硫氰酸盐还原出的硫离子作用，生成NiS及ZnS，这些非金属相的硫化物随镍离子在阴极上放电沉积而沉积，从而形成黑镍镀层。在含硫氰酸盐的镀液中，锌离子可促使阴极电位变负，从而使硫氰酸盐在阴极上还原，游离出的硫离子与镀液中的Zn2+、N反应，生成致镀层黑色的硫化镍和硫化锌。在镀黑镍的全过程中，最重要的是使镀液中的NiSO、ZnSO4和NH4SCN按一定的比例存在，即(Niz+)/胛(Zn)=1.8～2.0，(S一)/n(Zn)=0.7～0.9，否则会对镀层产生不良的影响。黑镍镀层厚度一般在2gm左右。由于镀层性能及结构的原因，其耐蚀性及耐磨性都较差;在钢铁基材上镀黑镍，其结合力很差。因此，要在钢铁上镀黑镍，应先镀覆铜或镍作底层，以提高其与基材的结合力，增强其耐蚀性及耐磨性。黑镍镀层主要用于光学工业、武器制造业、建材、装饰性日用品及铭牌加工行业等。黑镍对太阳能的辐射具有很高的吸收率，现又被大量用于太阳能集热板，为节能做出应有的贡献。

　　镀黑镍液的配方、工艺流程及工艺规

　　工艺流程

　　钢铁件：化学除油一电解除油一清洗一活化一清洗一镀红铜一清洗一浸稀酸一清洗一镀酸铜一清洗一镀黑镍。黄铜件：化学除油一清洗一活化一氰化镀铜一清洗一浸稀酸一清洗一镀黑镍。

 

　　常见故障及其排除方法

　　沉积时间较长，镀层不黑且呈灰色或黄褐色，甚至出现条纹镀液温度太高，电解密度过大都会产生这r·故障，但主要仍是L大J为镀液中锌含量太少。当镀液中ZnSO4太少，Zn影响阴撇电位变负的功能就小，硫氰酸盐无法在阴极上还原出足够的硫离子与Ni2+、Zn2+反应而生成NiS、ZnS，也就没有足够的非金属相硫化物随Ni在阴极上沉积，导致镀层不黑，发灰或呈黄褐色。发生该故障时，应按工艺要求调节镀液温度及电流密度。若仍未见效，则要求分折镀液中ZnSO4(或ZnC12)的含量，然后按工艺规范补充。

　　镀层起皮、脱落这类故障一般是零件除油不彻底或PH过高造成的;但当镀液中硫氰酸盐太多而ZnSO4太少时，也会出现镀层起皮、脱落现象。因为ZnSO4含量太少会影响阴极变负的功能，人黾硫氰酸盐浮于镀件表面，镀液中Ni需穿过稀薄H.不均匀的硫氰酸盐浮层存阴极放电沉积，致使镀层起皮、脱落。解决的方法是加强镀前处理，将pH调至工艺规范。此后若故障还存，则需要分析镀液中ZnSO4及NH4SCN的含量。若硫氰酸盐太多，应以电解米清除过多的硫氰酸;ZnSO4太少则应补允其至艺规范。

　　镀层呈不规则的彩色出现如此故障，大多是因为电流密度过低或导电不良，沉积时问太短。当硫氰酸含量偏低时，即使阴极变负的情况良好，也无法游离很多的S2+与Ni2+、Zn作用而生成硫化物。缺少硫化物夹杂的镀层就不够黑，只能出现深浅小均的彩色镀。排除该故障的方法是：拎查导电系统的导电情况，调整电流密度至工艺规范，延长沉积时间。倘若镀层仍似彩色，应分析镀液中硫氰酸盐的含量，然后按工艺配方的要求进行调节。

 

　　镀层粗糙、不均、发花

　　镀液温度太低或电流密度过大会造成镀液中金属离子传递的功能下降，非金属相硫化物难以夹杂在Ni沉积物中。由于电流过大，电流强制少许金属离子央杂着少量硫化物存阴极上沉积。根据犬端放电原理，零件边缘的沉积晕火，镀层厚向粗糙，色洋较深;零件中心区域电流较小，镀层较薄，色泽浅淡。如此情况出现在同一个零什表而上，便会形成粗糙、不均、发花的镀层。提高镀液温度，降低电流密度至工艺范围即可解决这一故障。

 

　　镀层呈不规则的黑色条纹

　　产牛原因：镀液中锌盐和硫氰酸盐都太少。由于电化学机理致使镀液中非金属相的硫化物偏低，少量的硫化物夹杂在N中在阴极放电沉积，电化学沉积又优先在高电位区域，低电位区的沉积层就薄：因此在同一个零件表面卜就沉积出不吲规则、不同厚度的黑镍镀层。出现该故障后，瞳按照镀液分析报告，补充锌盐及硫氰酸盐至工艺规范。

　　同一挂具上，靠近镀槽底部的零件镀层泛白点镀液pH过低，镀液中有机杂质太多所造成镀液黏度过大，前道镀镍液中润湿剂太少，氢气泡吸附在底部镀件表面而无法逸出等情况，都会造成底部镀件上产生白点。调节pH至工艺规范，用活性炭处理有机杂质，补充前道镀镍液中润湿剂的含量，增强阴极移动或空气搅拌使氢气泡无法在镀件表面停留等措施，都可消除该故障。

 

　　注意事项

　　(1)黑镍镀层是金属相与非金属相及有机物混合的镀层，其沉积层的导电性比纯金属差，因此挂具在镀槽内用过3～4次后就应放入盐酸液中浸泡，退掉其表面的黑镍层，以提高挂具的导电性。

　　(2)黑镍层因受其性能及结构影响，镀后需要进行防锈处理。

　　(3)应带电入槽，严防中途断电。

 

　　结语

　　黑镍镀层是由金属镍、锌，硫化镍、硫化锌，及有机物混合而成的沉积层，因此在电镀过程中应严格控制镀液中Ni与Zn及S一与Zn的含量之比，促使它们在一定条件下相互转变或结合。除此之外，还要遵守操作规范(如电流密度、镀液温度及pH应控制在工艺范围之内)，为反应创造良好的条件，才能获得合格的黑镍镀层。

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