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。總之,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。化學鍍鎳實際操作中,不僅需要使某一化學成分維持在{zj0}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{zj0}范圍之內。
(2)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。{zh0}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。。
(3)pH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。
(4)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。
(5)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。化學鍍鎳施鍍時。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{zj0}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{zj0}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{zj0}效果,應將裝載量控制在{zj0}范圍。
(6)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。
(7)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/LPdCl2和0.2g/LHCl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。(來源:中國電鍍網)