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铝合金电镀镍处理中杂质对镀层的影响

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    镀液中的杂质包括无机杂质和有机杂质,无机杂质主要是铜、铁、铝、硅、锌、铬等金属离子和硝酸根离子、磷酸根离子等;有机杂质包括光亮添加剂及阴极电解产物、各类油脂等。这些杂质在镀液中累积到一定浓度后就会对镀层的质量产生严重影响,所以在电镀过程中应严格控制这些杂质在镀液中的浓度,对于超过浓度范围的杂质应采取措施从镀液中清除。

    1.铜杂质

    在光亮镀镍中,当镀液中铜含量达0.01g/L时,就会影响低电流密度区的光亮度,使低电流密度区产生雾状和由暗到黑的镀层,对于半光亮镀镍,铜杂质的浓度上限可到0.2g/L而看不到镀层外观有明显缺陷。铝合金电镀中的铜杂质主要来自于镍盐、镍阳极中铜杂质的溶解、铜导电杆的腐蚀产物掉入镀液等。

    对铜杂质的清除可采用电解法和沉淀法,电解法是采用低电流密度电解的方式除去镀液中的铜杂质,这是最为经济实用的方法。先将镀液pH值调到3,用预先镀过镍的瓦楞铁板做阴极,在搅拌的情况下,以0.05~0.1A/dm²的阴极电流进行电解处理数小时至数十小时,具体时间以镀液中铜杂质浓度而定。沉淀法是在镀液中加入亚铁氰化钾、2巯基苯并噻唑等能与二价铜离子形成沉淀的物质,使二价铜离子沉淀,过滤后即可除去,用沉淀法除去铜杂质后还需用低电流密度处理数小时。

    2.铁杂质

    镀液中铁杂质对镀层的影响随镀液pH的高低而异,在高pH的情况下当镀液中的铁杂质浓度超过0.03g/L时就会使镀层质量降低,在镀层上形成斑点并产生粗糙的镀层,同时还会使镀层脆性增大、产生针孔等。如果镀液pH较低则镀液中铁杂质对镀层的影响较小,其允许的范围要宽一些。在铝合金电镀中,铁杂质主要来源于镍盐、镍阳极中铁杂质的溶解等。

    铁杂质的除去可采用电解法,也可采用化学沉淀法。电解法是用预先镀过镍的瓦楞铁板做阴极,在搅拌的情况下,以0.1~0.4A/dm²的阴极电流进行电解处理数小时至数十小时,具体时间以镀液中铁杂质的浓度而定。化学法是先将镀液pH值调到3左右,然后按1mL/L的量添加30%的过氧化氢,在搅拌下加热到70℃左右,使镀液中亚铁离子氧化成高铁离子,再用碳酸钡或氢氧化钡或碳酸镍调镀液pH值到6左右,使高铁离子生成氢氧化铁沉淀,静置过滤即可除去镀液中的铁杂质,过滤后同样要经过低电流处理数小时为好。

    3.锌杂质

    镀液中的锌杂质含量过高会使镀层发白,在低电流密度区产生暗色镀层,甚至形成亮黑色条纹。光亮镀镍对锌杂质的敏感性比普通镀镍低,在光亮镀镍中锌杂质的允许浓度范围为0.02~0.1g/L。在铝合金电镀中,锌杂质主要来自镍盐、镍阳极中锌杂质的溶解等。

    当镀液中锌杂质含量较低时可采用0.2~0.4A/dm²低电流密度处理。当镀液中有较多的锌杂质时,可采用提高镀液pH的方法来使锌杂质以氢氧化锌的形式除去,此时需要将镀液pH值调到6.2,加热至65~70℃,搅拌1h左右,过滤即可除去锌杂质。

    4.六价铬

    镀液中混入六价铬会使镀层上出现污点、起泡、降低镀层结合力,当镀液中六价铬浓度超过0.003g/L时,会使低电流密度区无镀层,当六价铬含量达到0.01g/L时,阴极电流效率显著降低,当六价铬含量达到0.1g/L将难以获得镍镀层。

    六价铬的清除需要先将六价铬还原成三价铬,然后采用调高pH的方法使三价铬沉淀,也可采用低电流密度处理镀液除去三价铬。还原时先将镀液pH调到3左右,然后加入亚硫酸氢钠或连二亚硫酸钠0.2~0.4g/L,搅拌使六价铬还原成三价铬。如采用化学沉淀法用碳酸钡或碳酸镍调pH值至6.2,加热镀液至60~65℃,搅拌120min,并控制pH值稳定在6.2,静置数小时后,过滤即可除去三价铬。镀液过滤后还需添加适量的过氧化氢以去除多余的亚硫酸氢钠或连二亚硫酸钠。

    5.其他杂质

    铝和硅会使镀层在中高电流密度区发雾,使镀层出现挂灰或细微粗糙,硅可采用活性炭处理后过滤的方法除去,铝可采用提高镀液pH的方法使铝沉淀再过滤除去。

    硝酸根离子会使镀层的分散能力降低,镀层具有脆性,阴极电流效率降低。硝酸根离子的除去比较麻烦,需先调pH值至1~2,在1A/dm²以上的高电流密度下电解使硝酸根离子还原成氨,再逐步降低电流密度到0.2A/dm²左右,一直电解到镀液正常为止。

    6.有机杂质

    当镀液被有机杂质污染时,往往会出现镀层变暗、产生麻点、条纹、针孔、脆性增大等。过量添加剂使镀层产生条纹、脆性增大、低电流区镀层发暗等。有些添加剂过量还会使镀层钝化,给后续的镀铬带来难困。添加剂分解产物引起镀层脆性增大并使镀层的光亮度和整平性受到影响。油脂类或不恰当的润湿剂会使镀层出现橘皮状。

    能被活性炭吸附的有机杂质比如油脂类及大多数润湿剂通常直接用活性炭处理即可,如果需要采用氧化处理的有机杂质则可通过向镀液中添加高锰酸钾或过氧化氢的方法使有机杂质氧化,采用高锰酸钾处理的步骤如下。

    ①用硫酸或盐酸调pH值至1.5~2.5,并将温度升至40℃左右;高锰酸钾按0.25g/L称取所需的量,用纯水溶解。

    ②在不断搅拌下将高锰酸钾溶液加入镀液中,静置约20min;经氧化处理后的镀液如发现有多余的高锰酸钾可用少量过氧化氢使高锰酸钾还原。

    ③用碳酸镍或碳酸钡调pH值到5左右,继续搅拌约150min。

    ④按2~5g/L加入活性炭,搅拌均匀,静置数小时后过滤。

    ⑤分析调整镀液,并按工艺要求重新添加所有添加剂,经试镀合格后即可用于生产。

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