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!""! 年 ’" 月

电镀与涂饰

第 !’ 卷第 ) 期

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文章编号： ’""’ # !!$( （!""!） ") # ""!& # ")

化学镀镍连续生产工艺研究 陆剑芳 （信息产业部电子第 *+ 所，浙江 嘉兴

*’%""’）

摘要：研究了一种非自动化控制化学镀镍连续生产工艺。介绍了化学镀镍工艺流程 及镀液配方，着重探讨了化学镀镍过程中镍液成分的消耗、分析及补充，介绍了镀槽 的阳极保护设计及镀液的维护，确定了化学镀镍连续生产工艺。该工艺所得镀层光 滑、致密、耐蚀性好，槽壁无金属镍析出。 关键词：化学镀镍； 连续生产 中图分类号：,-’$.

文献标识码：/

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了化学镀镍连续生产工艺，设计了新颖的水

’ 前言

浴槽阳极保护装置，突破了有效防止化学镀 镍槽壁金属析出的关键技术，经过三年的生

铝和铝合金化学镀镍是近几年迅速发 展起来的一种表面处理工艺，该工艺具有优

产应用，确定了一种具有实际应用价值的化 学镀镍连续生产工艺。

越的均镀和深镀能力，镀层具有较好的耐磨 性、装饰性和防护性。

!

化学镀镍工艺流程及配方

有关化学镀镍的工艺报道很多，自动化 控制设备也已商品化，但设备投资很大，仅 一套 化 学 镀 镍 分 析 控 制 设 备 就 需 几 十 万。 我们在不引进自动控制设备的前提下，研究

化学镀镍的工艺流程

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前处理!酸性化学镀镍!后处理 !R’R!

收稿日期： !""! # "$ # !%

修回日期： !""! # "& # "!

钢铁件化学镀镍 铝件化学镀镍

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前处理 ! 浸锌 ! 退膜 ! 浸锌 ! 碱性化

成稳定的络合物，然后在氨溶液中，以紫脲

碱性化学镀镍

硫酸镍

!$ % &$ ’ ( )

次磷酸钠

!$ % &$ ’ ( )

焦磷酸钠

$$ % *$ ’ ( )

三乙醇胺

#+, % !!, -)

酸性化学镀镍液配方

!"!"!

硫酸镍

&, % ., ’ ( )

次磷酸钠

!, % !$ ’ ( )

乳酸

$"+ -)

柠檬酸钠

#$ % !, ’ ( )

乙酸

!, % &$ ’ ( )

乙酸铵

#$ % !, ’ ( )

乙酸铅

# % #"$ -’

/0 值

.". % ."+

& 化学镀镍连续生产工艺的设计

工件上沉积的化学镀镍层来源于镀液 成分，随 着 自 催 化 氧 化 还 原 反 应 的 不 断 进 行， 镀液中各种成分不断被消耗，且消耗量 各不相同，为保证连续生产，必须使镀液中 各有效成分的含量保持在工艺范围内。

次磷酸钠和亚磷酸钠的测定

&"#"!"!

碘量法［&］是根据次磷酸和亚磷酸在酸 性溶 液 和 碱 性 溶 液 中 与 碘 发 生 不 同 反 应。 在酸性溶液中次磷酸能定量地被 >! 氧化 0! 12! 4 >!

（酸性） ! 0& 12& 4 !0>

而亚磷酸则在数小时内仅小部分被氧 化， 但在碳酸氢钠溶液中，亚磷酸能很快地 被完全氧化，而次磷酸则不起反应。 0& 12& 4 >! 4 0! 2

（碱性） ! 0& 12. 4 !0>

当亚磷酸存在时，次磷酸的测定包括以 下 ! 个步骤： !将含次磷酸及亚磷酸的溶液，先在酸 性溶液中用碘将次磷酸氧化成亚磷酸（完全 氧化需 #, ? 以上），再以碳酸氢钠将溶液调 整至碱性使亚磷酸氧化成正磷酸，根据耗用 "另取一份试样，在碳酸氢钠溶液中， 用碘氧化亚磷酸，根据耗用碘量，测得亚磷 酸含量。 &"#"&

化学镀镍液离子的消耗量关系

在化学镀镍过程中，镍离子和次磷酸钠 的浓度不断变化，络合剂不参与氧化还原反

化学镀镍主盐和还原剂消耗量的理

应，其消耗主要是挥发和随镀件带出。由于

论关系

镀液中氨的积累，存在着平衡 50.4 "# 50&

$

&"#"#

酸铵为指示剂，用 :;<= 滴定 56! 4 。

碘量测得次磷酸和亚磷酸的总量；

酸性化学镀镍液的补充

&"#

在盐酸溶液中用 0! 2! 、氧化亚铁及低磷 氧水。以三乙醇胺和 89& 4 在碱性溶液中生

镀液基础配方

!"!"#

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酸盐，将溶液蒸至近干，以除去大量盐酸、双

学镀镍!酸性化学镀镍!后处理 !"!

H 86G6I?6G’

［#］

化学镀镍过程中存在如下反应 !0! 12!3

!4

4 56

4 &0

!3 ! 012&

：

4 56 4 1

4

4 0 4 ，且 50& 和镍络合能力较强，随着化学 镀镍的进行，亚磷酸根浓度不断增大，要保 证正常施镀，必须添加络合剂。

4 0! 2 4 !0 4 !0! 由上述反应式计算，沉积 #’ 镀镍层，需

稳定剂对镀液稳定性和镀速影响较大。

消耗硫酸镍 .".7+ ’，次磷酸钠 &"*##! ’，生

稳定剂的添加量必须严格控制，稳定剂添加

成亚磷酸钠 !"#.* ’。

过量，会毒化镀液或使自催化反应停止；添

&"#"! &"#"!"#

化学镀镍液离子消耗的分析 ［!］

镍离子的分析

加量不足，不能发挥稳定镀液的作用。 随着沉积过程的进行，0 4 不断生成，镀

#//# 年 */ 月

电镀与涂饰

第 #* 卷第 . 期

液 !" 值降低，每隔半小时用 !" 计或 !" 试

表*

纸测量，用氨水调节镀液。 镀样件 % ’( ， 每次施镀 # )，每一循环测定镍 离子和次磷酸钠的浓度，溶液中硫酸镍、次磷 酸钠的含量随施镀时间的增加不断降低。硫

化学镀镍连续施镀镀液成分补加情况 硫酸镍 亚磷酸 次磷酸 乙酸铅 乳酸 !" 施镀时 镀层厚 （(,- &）（(&） 值 间（)）度（!(） （,- &）钠（,- &）钠（,- &）

按 #$# 化学镀镍配方，配制 % & 溶液，施 #

第一次施镀 反应后分析

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添加

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反应后分析

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见图 #。

添加

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硫酸镍含量随施镀时间的变化曲线

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+

次磷酸钠的含量随施镀时间的变化曲线

施镀过程不调整镀液，镀层厚度下降很 快，其下降曲线见图 +。

反应后分析

*202

添加

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添加

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#303

添加

10.

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.

图+

镀层厚度随施镀次数的变化曲线

再配制 % & 化学镀镍溶液，施镀样件 % 每次施镀后，分析镀液硫酸镍、次磷酸 ’( ， #

钠含量，根据实际分析结果补加硫酸镍和次 磷酸钠，并适当补充络合剂和稳定剂，施镀、

*103

添加

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第十三施镀 分析 总厚度

4

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第十二施镀 反应后分析

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101

第十一施镀 反应后分析

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第十次施镀 反应后分析

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第九次施镀 反应后分析

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101

第八次施镀 图#

*02 ##0% */ ..0+

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101

第七次施镀 反应后分析

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101

第六次施镀 反应后分析

# *%0. *+ 1#02

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101

第五次施镀 反应后分析

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101

第四次施镀 反应后分析

#0. */ *. ##0#

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101

第三次施镀 反应后分析

# *.

第二次施镀

酸镍含量的变化见图 *， 次磷酸钠含量的变化

图*

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101

+0+

*#/ #2%

分析、调整、施镀，循环反复，结果见表 *。 从表 * 可看出，每升镀液完成 #2% ’(#・

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9IF* $" PI* #

一般资料介绍的阳极保护方法，不锈钢

!! 施镀后，共添加硫酸镍 "#$ % & ’，次磷酸 钠 "(" % & ’，硫酸镍和次磷酸钠添加之比是 "

槽施加阳极电流，阴极（镍棒）放在不锈钢槽

)" * $#（质量比），生成的亚磷酸钠达到 "$+

化学镀镍溶液内，使镀槽处于电化学钝化状

% & ’，次磷酸钠的消耗比理论值要高。

态， 在施镀过程中防止槽壁金属析出［#］。由

根据理论分析和试验结果，设计下列因

子，也不允许流过大电流（" 8 & 4!$）。我们改

素水平表分别调整溶液的浓度。 表$

$ -

用套槽阳极保护法，把镍棒放在水槽内，靠

因素水平表

硫酸镍 因 素 硫酸镍 & 次磷酸钠 & 乳酸 水 平 " ")"*" , "*$ ")+*- , +*.

于镍棒处于溶液内，不断消耗溶液中的氢离

硫酸镍 & 乙酸铅 " ) " / "+ 0 #

近不锈钢槽，可以任意施加电流，使镀槽处 于电化学钝化状态，又不消耗溶液中的氢离 子。我们设计了一套水浴式镀槽，外槽铁槽

")+*# , +*1

" ) - / "+ 0 #

(++ !! / (++ !! / 2++ !!，内 槽 不 锈 钢

"*" , "*$)" ")+*( , +*2

" ) # / "+ 0 #

.++ !! / #++ !! / 1++ !!，蒸汽加热，蛇型

")"

考核指标为镀液稳定性、镀速和镀层外 观。试验结果表明：硫酸镍、次磷酸钠、络合 剂和稳 定 剂 按 " ) "3" , "3$ ) +3- , +3. ) - /

钛电加管 -2+ 9 - :; / $ 保温，<=> 数字式 温度 显 示 调 节 仪 控 温，工 作 中 采 用 阳 极 保 护，如图 . 所示。

# 添加，每升镀液可完成 $1+ , "+ 0（质量比）

$2+ 4!$・!!，且镀速保持在 2 , "+ !! & 5，镀 层外观光滑、致密。 -3$

化学镀镍槽的设计 化学镀镍槽与电镀槽不同之处在于它 图.

不需要外接电源，化学镀镍的工作温度通常

阳极保护水浴镀槽

高达 2# , 6# 7 ，因此，选用的材料必须能在

为增加水浴的电导率，加入少量的氢氧

高温下长期工作。由于化学镀镍能在一些

化钠。在实际生产中，工作温度 26 7 ，对镀

催化活性表面沉积，镀槽最好选用对化学镀

槽施加 "++ !8 & 4!$ 的电流，不锈钢槽壁没

镍反 应 表 现 惰 性 的 材 料 如 玻 璃、陶 瓷 和 搪

有镍析出，且连续操作性良好。

瓷，这些材料是工作容量 #+ ’ 以内小型镀槽

-3-

的较好的结构材料［.］。

"不锈钢槽定期用 #+ ? 的硝酸钝化处 理， 施镀时采用槽壁保护系统，阳极保护电

不锈 钢 槽 体 制 造 技 术 成 熟，材 料 强 度

化学镀镍工艺维护

高、 安全、使用寿命长，适合用作大容量和连

流密度为 "++ !8 & 4!$ 。

续作业的镀槽。化学镀镍施镀过程中由于 镀液的自催化反应，不锈钢槽底、槽壁上易

#为保持镀液在最佳浓度，镀速相对稳 定， 在施镀过程中，定期测量镀液 @A 值，按

有金属镍析出，在 6+ 7 高温下金属镍析出

施镀面积添加综合补加液，生产结束后，分

尤为严重，槽底和被镀件上易沉积细小粒状

析镀液再补充调整。

镍粉，镀液发生自然分解而失效。因此，研 究不锈钢镀槽防金属镍析出技术是实现化

$化学镀镍对溶液中的杂质颗粒有较 高的复合率，杂质颗粒夹杂于镀层，使镀层

学镀镍连续施镀的关键。

的孔隙率增加，影响镀层的耐蚀性。施镀过

’((’ 年 #( 月

电镀与涂饰

程中，需连续过滤镀液，每次施镀后，用精密 滤纸充分过滤镀液，以减少杂质颗粒。

第 ’# 卷第 + 期

・ "" ・

参考文献： ［#］ 曾华梁，吴仲达 2 电镀工艺手册［ 3］2 北京：机 械工业出版社， ’((( 2 +!! 2

! 结论

［’］ 徐红娣，李光萃 2 常用电镀溶液的分析［ 3］2 武汉：机械电子工业部武汉材料保护研究所，

经过 " 年的生产实践，掌握了化学镀镍 连续生产工艺，硫酸镍、次磷酸钠、络合剂和 + 稳定剂按 # $ #%# & #%’ $ (%" & (%! $ " ) #( *（质

#44" 2 #", 2 ［"］ 徐 盘 明，赵 祥 大 2 实 用 金 属 材 料 分 析 方 法 ［3］2 合肥：中国科学技术大学出版社，#44( 2

量比）添加，每升镀液可完成 ’,( & ’-( ./’・ 且镀速保持在 - & #( !/ 0 1，镀层外观光 !/， 滑、 致密，厚度为 ’+ !/，化学镀镍层耐中性

,-- * ,-4 2 ［!］ 李宁，袁国伟，黎德育 2 化学镀镍基合金理论 与技术［ 3］2 哈 尔 滨：哈 尔 滨 工 业 大 学 出 版

盐雾 #,- 1，用套槽阳极保护法设计的化学镀 镍槽在生产过程中，槽壁很少析出金属，效

社， ’((( 2 #-’ 2 ［+］ 孙俊人 2 电子工业生产技术手册［ 3］2 北京： 国防工业出版社， #44’ 2 -#" 2

果良好。

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江苏梦得电镀化学品有限公司商贸部大型招商 江苏梦得化学品有限公司经过八年的发展，已成为我国重点生产、经营各种电镀特殊化 学品供应商之一。迄今为止，梦得公司已研制开发出上百种电镀用特殊中间体，填补了我国 在电镀中间 体 领 域 的 许 多 空 白，取 得 巨 大 的 社 会 效 益。梦 得 公 司 已 在 ’((’ 年 " 月 通 过 5674((#： ’((( 版国际质量管理体系认证，部分产品已通过机械工业部电镀产品质量检测中心 检测认可，已树立起梦得优质品牌，目前公司又投入巨资在丹阳市开发区成立了大型商贸部， 丹阳地处苏南沪宁线中间，交通极为方便，苏南地区已云集外商万余家，电镀厂商数千家，已 成为我国东部最发达地区之一。电镀商贸部的成立标志着苏南电镀行业更加繁荣发达，在这 里有专家坐阵，为您解答疑难杂症，为您提供新材料、新技术；这里为电镀材料供应商及电镀 厂商提供广阔的交流舞台，展示出国内最先进的电镀科技成果；这里将使您的产品走向江苏、 走向全国。 热忱欢迎国内外从事电镀化工、原辅材料及设备的供应商来商贸部开设窗口，展开您最 美最好的产品，我们将赤诚为您服务。 招商时间：自 ’((’ 年 4 月 # 日起 商贸部联系电话： （传真） (+## * ,4,+-+# ,4,+-+’ ,4,+-+" 商贸部联系人：贡小组

许先生

商贸部地址：丹阳市东方路 ’A B

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梦得公司电话 0 传真： ,-,’!(! ,-,4!(!

总经理：杭东良