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      化學鍍鎳的工藝因素控制

      化學鍍鎳的工藝因素控制

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      技術資訊
      來源:
      發布時間:
      2020/04/10
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      鍍液化學成分的影響
      化學鍍鎳溶液中的鎳鹽、還原劑、絡合劑、緩沖劑和穩定劑等主要成分對化學鍍過程以及鍍層性能的影響,已在6.1.2中進行過討論??傊?,化學鍍鎳溶液中主要成分的影響是十分重要而且是復雜多變的?;瘜W鍍鎳實際操作中,不僅需要使某一化學成分維持在最佳范圍內,而且需要使其他各種相關化學成分及工藝參數保持在相應的最佳范圍之內。

      溫度的影響
      鍍液溫度對于鍍層的沉積速度、鍍液的穩定性以及鍍層的質量均有重要影響。

      化學鍍鎳的催化反應一般只能在加熱條件下實現,許多化學鍍鎳的單個反應步驟只有在50℃以上才有明顯的反應速度,特別是酸性次磷酸鹽溶液,操作溫度一般都在85~95℃之間。鍍速隨溫度升高而增快,一般溫度每升高l0℃,沉積速度就加快一倍。但需要指出的是,鍍液溫度過高,又會使鍍液不穩定,容易發生自分解,因此應該根據實際情況選擇合適的溫度,并盡量保持這一溫度。一般堿性鍍液溫度較低,它在較低溫度的沉積速度比酸性鍍液快,但溫度增加,鍍速提高不如酸性鍍液快。

      溫度除了影響鍍速之外,還會影響鍍層質量。溫度升高、鍍速快,鍍層中含磷量下降,鍍層的應力和孔隙率增加,耐蝕性能降低,因此,化學鍍鎳過程中溫度控制均勻十分重要。最好維持溶液的工作溫度變化在±2℃內,若施鍍過程中溫度波動過大,會發生片狀鍍層,鍍層質量不好并影響鍍層結合力。 。

      值的影響
      pH值對鍍液、工藝及鍍層的影響很大,它是工藝參數中必須嚴格控制的重要因素。

      在酸性化學鍍鎳過程中,pH值對沉積速度及鍍層含磷量具有重大的影響。隨pH值上升,鎳的沉積速度加快,同時鍍層的含磷量下降。pH值變化還會影響鍍層中應力分布,pH值高的鍍液得到的鍍層含磷低,表現為拉應力,反之,pH值低的鍍液得到的鍍層含磷高,表現為壓應力。

      對每一個具體的化學鍍鎳溶液,都有一個最理想的pH值范圍。而化學鍍鎳施鍍過程中,隨著鎳一磷的沉積,H+不斷生成,鍍液的pH值不斷下降,因此,生產過程中必須及時調整,維持鍍液的pH值,使其波動范圍控制在土0.2范圍之內。調整鍍液pH值,一般使用稀釋過的氨水或氫氧化鈉,在攪拌的情況下謹慎進行。采用不同堿液調整鍍液pH值時,對鍍液的影響也不同。用NaOH調整鍍液pH值時,只發生酸堿中和反應,將反應過程中生成的H+中和掉,而用氨水調整鍍液pH值時,除了中和鍍液H+外,鍍液中的氨分子與鍍液中的Ni2+及絡合劑還會生成復合絡合物,降低了鍍液中游離的Ni2+濃度,有效抑制了亞磷酸鎳的沉淀,提高了鍍液的穩定性。

      攪拌的影響
      對鍍液進行適當的攪拌會提高鍍液穩定性及鍍層質量。首先攪拌可防止鍍液局部過熱,防止補充鍍液時局部組分濃度過高,局部pH值劇烈變化,有利于提高鍍液的穩定性。另外,攪拌加快了反應產物離開工件表面的速度,有利于提高沉積速度,保證鍍層質量,鍍層表面不易出現氣孔等缺陷。但過度攪拌也是不可取的,因為過度攪拌容易造成工件局部漏鍍,并使容器壁和底部沉積上鎳,嚴重時甚至造成鍍液分解。此外,攪拌方式和強度還會影響鍍層的含磷量。

      裝載量的影響
      鍍液裝載量是指工件施鍍面積與使用鍍液體積之比?;瘜W鍍鎳施鍍時。裝載量對鍍液穩定性影響很大,允許裝載量的大小與施鍍條件及鍍液組成有關。每種鍍液在研制過程中都規定有最佳裝載量,施鍍時應按規定投放工件并及時補加濃縮液,這樣才可以收到最佳的施鍍效果。一般鍍液的裝載量在0.5~1.5dm2/L。裝載量過大,即催化表面過大,則沉積反應劇烈,易生成亞磷酸鎳沉淀而影響鍍液的穩定性和鍍層性能;裝載量過小,鍍液中微小的雜質顆粒便會成為催化活性中心而引發沉積,容易導致鍍液分解。因此,為保證施鍍的最佳效果,應將裝載量控制在最佳范圍。

      化學鍍液老化的影響
      化學鍍鎳溶液有一定的使用壽命。鍍液壽命以鍍液的循環周期來表示,即鍍液中全部Ni2+耗盡和補充Ni2+至原始濃度為一個循環周期。隨著施鍍的進行,不斷補加還原劑,HPO32-濃度越來越大,到一定量以后超過NiHP03溶解度,就會形成NiHPO3沉淀,鍍液出現渾濁。雖然加入絡合劑可以抑制NiHP03沉淀析出,但隨著周期性的延長,即使存在大量的絡合劑也不能抑制沉淀析出,鎳沉積速度急劇下降,鍍層性能變壞,此時說明鍍液已經達到壽命,應該廢棄。

      在不同基體材料上施鍍
      化學鍍鎳可以直接沉積在具有催化作用的金屬材料(如鎳、鈷、鈀、銠)上和電位比鎳為負的金屬材料(如鐵、鋁、鎂、鈹、鈦)上。后一類金屬是首先靠溶液中的化學置換作用,使在其表面上產生接觸鎳,因鎳自身是催化劑,從而使沉積過程能繼續進行下去。

      對無催化作用且電位較鎳為正的金屬材料(如銅、黃銅、銀等),可以用引發起鍍法,即用清潔的鐵絲或鋁絲接觸鍍件表面,使其成為短路電池,此時被鍍件作為陰極,表面首先沉積出鎳層,使化學鍍鎳反應得以進行下去;亦可瞬時通以直流電流作為引鍍。另外一種方法是將被鍍件先在酸性氯化鈀稀溶液中短時間浸泡(例如在0.1g/L PdCl2和0.2g/L HCl溶液中浸20s),經徹底漂洗后再進行化學鍍鎳。

      在非金屬材料上化學鍍鎳,其表面必須先經過特殊的前處理,除去油污和脫膜劑,再經過化學敏化、活化處理(一般是利用鈀的成核作用),使之具有催化活性,才能浸入化學鍍鎳溶液中鍍鎳。

       

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