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电镀镍溶液中杂质的影响和去除
点击数：1048 日期：2018/1/27
镀镍溶液的纯净度要求较高，受外来杂质污染后，电镀设备镀镍层质量会有很大的影响。
镀镍零件的大电流处泛有黑色小点（镀件的下面部位及其周边），而小电流处呈灰黑色（镀件的中心部位和深凹部位），厂方错误地认为是受到有机杂质污染进行处理，结果镀镍层故障未见好转。其实这种情况并不是溶液中有有机物，因为有机杂质会使镍镀层乌亮、结合力明显降低，而电镀镍层表面出现黑点和灰黑色有可能受到金属杂质的污染，尤其是受到铅杂质的污染可能性更大。现场考察发现镀槽是老式铅衬里槽，液面以下部位发现附有一层黄褐色可擦去的挂霜（铅的氧化物），此铅衬里槽与一块镍板斜倚在槽壁，使得上部阳极镍板正好触及这块镍板的腰部，当电流通过阳极板传到掉入槽底镍板上，然后又把电流传到铅衬槽，此时铅衬槽就成了阳极，受到氧化产生黄褐色的氧化铅，其中部分铅离子就进入镀液，产生镀层发黑的故障。镀镍液受铅离子污染目前多按电解法处理。先将溶液抽出来，把槽壁和阳极表面的氧化铅洗刷干净，然后将溶液过滤后回入槽内，以0.1A/dm2～0.2A/dm2的电流密度先处理3昼夜，到第4天按正常工艺条件试镀，故障排除。
这个实际故障说明电镀溶液的维护与保养是很重要的，尤其是镀液杂质的影响、杂质的来源非常复杂，出了故障要慎重考虑故障原因，加强检查和分析，才能采取相应措施，决不可盲目处理，否则必然会走弯路，电镀故障得不到及时排除。
1 铜杂质的影响和去除
镀镍液中铜杂质含量低可使低电流密度区镀镍层灰暗、粗糙；含量高可使低电流密度区镀层发黑，出现海绵状镀层。二般光亮镀镍液中铜杂质含量不允许超过0.01g/L；普通镀镍液由于pH值稍高，也不超过0.3g/L。对少量铜杂质镀镍液，可用电解法去除（pH＝2左右，Dk＝0.1A/dm2～0.3A/dm2）。较多铜杂质可用亚铁氰化钠化学方进行处理：
2Cu2＋＋Na4[Fe(CN)6]→Cu2[Fe(CN)6]↓十4Na＋
去除方法是向故障镀镍液中加入溶解好的亚铁氰化钠溶液，剧烈搅拌约30min，然后过滤除去沉淀即可试镀。
2 锌杂质的影响和去除
镀镍液中锌杂质在0.02g/L～0.06g/L之间，获得的电镀镍层亮而发脆；当镀液中锌杂质含量大于0.06g/L时，低电流密度区镀层呈灰黑色，更高含量锌可使电镀镍层产生条纹和针孔。锌杂质也可用电解法处理，但效果不明显。镀液中若锌杂质含量少可用市售掩蔽剂进行掩蔽，如镀镍液中含锌l2.5mg/L～50mg/L，可用0.8mg/L～2mg/L的NT掩蔽剂进行处理。一些新的掩蔽剂既可以掩蔽镀镍液中的锌杂质，又可以掩蔽铜杂质。当镀镍液被锌杂质或锌杂质和铜杂质同时污染时，加入这种掩蔽剂，就可以排除镀镍液中锌和锕杂质的影响。
当镀镍液中锌杂质含量较高时，可先用CaCO3（或BaCO3），提高镀液pH至5.5左右，再用NaOH[或Ni(OH)2]提高镀液pH值至6.2，加热至65℃～70℃，搅拌30min～60min，静置后过滤。
若采用CaCO3，提高镀液的pH值，反应后可生成CaSO4，在低温时硫酸钙溶解度大（0℃时为0.75，100℃时为0.15），所以应趁热过滤。如待镀液冷却后再过滤，则沉淀的硫酸钙将重新溶解，这种溶解的硫酸钙，在电镀时将会使镀镍层产生类似针状的粗糙表面。
3 铁杂质的影响和去除
因为镀镍液中的铁在pH＞4.7时就能形成氢氧化物沉淀，并夹杂在镀镍层中而使镀层粗糙、出现针孔和脆性增大，镀层的孔隙率增加，光亮度下降。所以在光亮镀镍液中，Fe3＋含量不允许大于0．08g/L。
去除镀镍液中的铁杂质，一般也是用高pH值处理。先加30%的双氧水1mL/L，将Fe2＋氧化为Fe3十，然后加热至65℃～70℃，加入CaCO3（或BaCO3）提高pH值至5.5左右，搅拌30min～60min，趁热过滤除去沉淀，再调整镀镍液的pH值和成分后，即可正常镀镍。
4 六价铬的影响和去除
镀镍液中六价铬离子会显著降低阴极电流效率，在六价铬离子含量达0.01g/L时，阴极电流效率约降低5%～l0%，镀液中六价铬离子含量更高时，低电流密度区镀不上镀层，高电流密度处镀层脆裂。严重时整个阴极表面上得不到镍层。
去除六价铬离子可用保险粉法、硫酸亚铁法或高锰酸钾法等。
5 硝酸根的影响和去除
硝酸根对镀镍的影响较大，它能显著降低阴极电流效率。少量硝酸根，能使低电流密度处镀不上镍镀层；稍多一些的硝酸根能使镀镍层光泽变差，高电流密度区出现黑色条纹；更多的硝酸根就会使整个零件镀不上镍层。
去除硝酸根可以采用电解法，电解去除镀镍液中的硝酸根以低pH值和高温为好。低pH值有利于硝酸根在阴极上的还原，高温可以使硝酸根还原产生的气体在溶液中的溶解度降低，防止它溶入后重新污染镀镍液，所以一般电解去除硝酸根的条件为：镀液pH＝1～2，温度60℃～70℃，阴极电流密度先用lA/dm2～2A/dm2，使NO3-在阴极还原为NH3逸出，然后逐渐降低至0.2A/dm2，直至镀液正常为止。
但是此法缺点是电解费时费工，对连续生产的自动线或手工生产应付急件，都令人头痛；镀镍液调低pH值容易，要调回到允许值则很麻烦，要么加碳酸钡后彻底过滤，要么用5%以下苛性钠稀溶液在强烈搅拌下慢慢加入。此时，镀液冲稀不少，体积大增；要么急于求成，主盐镍离子成氢氧化镍沉淀损失不少。有人加人对镀液无害的还原剂（NaHSO3稀溶液），靠氧化还原反应直接去除硝酸根取得了很好效果：第一步，通过霍耳槽试验确定应加入的NaHSO3量；第二步，按计算量的110%在不断强烈搅拌下慢慢加入稀NaHSO3溶液（以减少因生成SO2而过量消耗的HSO3-），继续搅拌约5min；第三步，按lmL/L～2mL/L量加入30%的H2O2，加温（也可直接在热的镀镍液中处理）到55℃～60℃；搅拌反应约lh，氧化残存的NaHS03并分解多余的H2O2。无需过滤、调pH值到工艺范围即可试镀（光亮剂依情况调整）。大生产应用效果良好，处理一次耗时2h左右，物耗也很小。
6 有机杂质的影响和去除
镀镍液中有机杂质的种类很多，影响也不相同，有的使镍层发雾、发花、变暗，有的却使镍层亮而发脆，还有的使镀镍层产生针孔或产生橘皮状。去除镀镍液中的有机夹杂可以采取双氧水一活性炭、高锰酸钾一活性炭等方法去除。如双氧水一活性炭处理的具体处理方法为：用硫酸调镀液pH＝3.5，向其加人30%的双氧水1mL/L～3mL/L，加热镀液至65℃～70℃，搅拌30min～60min；然后再加入3g/L～5g/L活性炭，搅拌30min左右后静置过滤；分析化验调整镀镍液成分及pH值后试镀。
7 油类杂质的影响和去除
油类杂质会使镀镍层发花、发雾，产生针孔，严重时影响镀层的结合力。这类杂质的去除方法是：将镀镍液加热至60℃左右；在搅拌下加人0.8g/L～1g/L十二烷基硫酸钠，继续搅拌60min（使十二烷基硫酸钠对油类杂质起乳化作用）；再加入3g/L～5g/L活性炭，搅拌30min后静置过滤；分析化验调整镀液成分后试镀。
镀镍零件的大电流处泛有黑色小点（镀件的下面部位及其周边），而小电流处呈灰黑色（镀件的中心部位和深凹部位），厂方错误地认为是受到有机杂质污染进行处理，结果镀镍层故障未见好转。其实这种情况并不是溶液中有有机物，因为有机杂质会使镍镀层乌亮、结合力明显降低，而电镀镍层表面出现黑点和灰黑色有可能受到金属杂质的污染，尤其是受到铅杂质的污染可能性更大。现场考察发现镀槽是老式铅衬里槽，液面以下部位发现附有一层黄褐色可擦去的挂霜（铅的氧化物），此铅衬里槽与一块镍板斜倚在槽壁，使得上部阳极镍板正好触及这块镍板的腰部，当电流通过阳极板传到掉入槽底镍板上，然后又把电流传到铅衬槽，此时铅衬槽就成了阳极，受到氧化产生黄褐色的氧化铅，其中部分铅离子就进入镀液，产生镀层发黑的故障。镀镍液受铅离子污染目前多按电解法处理。先将溶液抽出来，把槽壁和阳极表面的氧化铅洗刷干净，然后将溶液过滤后回入槽内，以0.1A/dm2～0.2A/dm2的电流密度先处理3昼夜，到第4天按正常工艺条件试镀，故障排除。
这个实际故障说明电镀溶液的维护与保养是很重要的，尤其是镀液杂质的影响、杂质的来源非常复杂，出了故障要慎重考虑故障原因，加强检查和分析，才能采取相应措施，决不可盲目处理，否则必然会走弯路，电镀故障得不到及时排除。
1 铜杂质的影响和去除
镀镍液中铜杂质含量低可使低电流密度区镀镍层灰暗、粗糙；含量高可使低电流密度区镀层发黑，出现海绵状镀层。二般光亮镀镍液中铜杂质含量不允许超过0.01g/L；普通镀镍液由于pH值稍高，也不超过0.3g/L。对少量铜杂质镀镍液，可用电解法去除（pH＝2左右，Dk＝0.1A/dm2～0.3A/dm2）。较多铜杂质可用亚铁氰化钠化学方进行处理：
2Cu2＋＋Na4[Fe(CN)6]→Cu2[Fe(CN)6]↓十4Na＋
去除方法是向故障镀镍液中加入溶解好的亚铁氰化钠溶液，剧烈搅拌约30min，然后过滤除去沉淀即可试镀。
2 锌杂质的影响和去除
镀镍液中锌杂质在0.02g/L～0.06g/L之间，获得的电镀镍层亮而发脆；当镀液中锌杂质含量大于0.06g/L时，低电流密度区镀层呈灰黑色，更高含量锌可使电镀镍层产生条纹和针孔。锌杂质也可用电解法处理，但效果不明显。镀液中若锌杂质含量少可用市售掩蔽剂进行掩蔽，如镀镍液中含锌l2.5mg/L～50mg/L，可用0.8mg/L～2mg/L的NT掩蔽剂进行处理。一些新的掩蔽剂既可以掩蔽镀镍液中的锌杂质，又可以掩蔽铜杂质。当镀镍液被锌杂质或锌杂质和铜杂质同时污染时，加入这种掩蔽剂，就可以排除镀镍液中锌和锕杂质的影响。
当镀镍液中锌杂质含量较高时，可先用CaCO3（或BaCO3），提高镀液pH至5.5左右，再用NaOH[或Ni(OH)2]提高镀液pH值至6.2，加热至65℃～70℃，搅拌30min～60min，静置后过滤。
若采用CaCO3，提高镀液的pH值，反应后可生成CaSO4，在低温时硫酸钙溶解度大（0℃时为0.75，100℃时为0.15），所以应趁热过滤。如待镀液冷却后再过滤，则沉淀的硫酸钙将重新溶解，这种溶解的硫酸钙，在电镀时将会使镀镍层产生类似针状的粗糙表面。
3 铁杂质的影响和去除
因为镀镍液中的铁在pH＞4.7时就能形成氢氧化物沉淀，并夹杂在镀镍层中而使镀层粗糙、出现针孔和脆性增大，镀层的孔隙率增加，光亮度下降。所以在光亮镀镍液中，Fe3＋含量不允许大于0．08g/L。
去除镀镍液中的铁杂质，一般也是用高pH值处理。先加30%的双氧水1mL/L，将Fe2＋氧化为Fe3十，然后加热至65℃～70℃，加入CaCO3（或BaCO3）提高pH值至5.5左右，搅拌30min～60min，趁热过滤除去沉淀，再调整镀镍液的pH值和成分后，即可正常镀镍。
4 六价铬的影响和去除
镀镍液中六价铬离子会显著降低阴极电流效率，在六价铬离子含量达0.01g/L时，阴极电流效率约降低5%～l0%，镀液中六价铬离子含量更高时，低电流密度区镀不上镀层，高电流密度处镀层脆裂。严重时整个阴极表面上得不到镍层。
去除六价铬离子可用保险粉法、硫酸亚铁法或高锰酸钾法等。
5 硝酸根的影响和去除
硝酸根对镀镍的影响较大，它能显著降低阴极电流效率。少量硝酸根，能使低电流密度处镀不上镍镀层；稍多一些的硝酸根能使镀镍层光泽变差，高电流密度区出现黑色条纹；更多的硝酸根就会使整个零件镀不上镍层。
去除硝酸根可以采用电解法，电解去除镀镍液中的硝酸根以低pH值和高温为好。低pH值有利于硝酸根在阴极上的还原，高温可以使硝酸根还原产生的气体在溶液中的溶解度降低，防止它溶入后重新污染镀镍液，所以一般电解去除硝酸根的条件为：镀液pH＝1～2，温度60℃～70℃，阴极电流密度先用lA/dm2～2A/dm2，使NO3-在阴极还原为NH3逸出，然后逐渐降低至0.2A/dm2，直至镀液正常为止。
但是此法缺点是电解费时费工，对连续生产的自动线或手工生产应付急件，都令人头痛；镀镍液调低pH值容易，要调回到允许值则很麻烦，要么加碳酸钡后彻底过滤，要么用5%以下苛性钠稀溶液在强烈搅拌下慢慢加入。此时，镀液冲稀不少，体积大增；要么急于求成，主盐镍离子成氢氧化镍沉淀损失不少。有人加人对镀液无害的还原剂（NaHSO3稀溶液），靠氧化还原反应直接去除硝酸根取得了很好效果：第一步，通过霍耳槽试验确定应加入的NaHSO3量；第二步，按计算量的110%在不断强烈搅拌下慢慢加入稀NaHSO3溶液（以减少因生成SO2而过量消耗的HSO3-），继续搅拌约5min；第三步，按lmL/L～2mL/L量加入30%的H2O2，加温（也可直接在热的镀镍液中处理）到55℃～60℃；搅拌反应约lh，氧化残存的NaHS03并分解多余的H2O2。无需过滤、调pH值到工艺范围即可试镀（光亮剂依情况调整）。大生产应用效果良好，处理一次耗时2h左右，物耗也很小。
6 有机杂质的影响和去除
镀镍液中有机杂质的种类很多，影响也不相同，有的使镍层发雾、发花、变暗，有的却使镍层亮而发脆，还有的使镀镍层产生针孔或产生橘皮状。去除镀镍液中的有机夹杂可以采取双氧水一活性炭、高锰酸钾一活性炭等方法去除。如双氧水一活性炭处理的具体处理方法为：用硫酸调镀液pH＝3.5，向其加人30%的双氧水1mL/L～3mL/L，加热镀液至65℃～70℃，搅拌30min～60min；然后再加入3g/L～5g/L活性炭，搅拌30min左右后静置过滤；分析化验调整镀镍液成分及pH值后试镀。
7 油类杂质的影响和去除
油类杂质会使镀镍层发花、发雾，产生针孔，严重时影响镀层的结合力。这类杂质的去除方法是：将镀镍液加热至60℃左右；在搅拌下加人0.8g/L～1g/L十二烷基硫酸钠，继续搅拌60min（使十二烷基硫酸钠对油类杂质起乳化作用）；再加入3g/L～5g/L活性炭，搅拌30min后静置过滤；分析化验调整镀液成分后试镀。
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