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專業書籍  

《電鍍液雜質的影響及處理方法》

發布時間:2009-8-27 10:50:32

謝無極 著 定價:200元 化學工業出版社出版

 

       

3.鍍鎳液雜質的影響和去除方法

3.1  硫酸鹽鍍光亮鎳鍍液雜質的影響和去除方法

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

1)有機雜質

有機雜質的來源是多方面的,除化學材料外,還有空氣中的漂浮的拋光灰塵、行車上滴下的油滴、工件帶入的油污、有機光劑的分解產物等。有機雜質吸附于陰極表面并與重金屬離子結合,改變陰極電勢,增加氫氣在陰極表面的吸附和析出。同時,也可能吸附在金屬晶粒的棱角上,在電流較大的情況下阻止晶體生長,產生化或局部沉積上鎳,使鍍層出現霧狀、發暗或出現麻點、針孔等。有機雜質的種類也很多,影響各不相同,有的使鍍層亮而脆,有的使鍍層暗而脆;有的動物膠類雜質使鎳層發黃、容易出現針孔、鍍層結合力下降;還有的動物膠類雜質使鍍層產生條紋狀的光亮,而且有脆性。

處理方法-:雙氧水—活性炭處理法

a. 10﹪的硫酸調pH=3.5;

b. 加入30﹪的雙氧水1-3mL/L,將鍍液加熱至65-70℃,繼續攪拌30-60min(去除多余的雙氧水);

c. 分三次,每次間隔10min,加入3-5g/L粉末狀活性炭,繼續攪拌30min;

d. 靜置3h后,過濾;

e. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解(0.1-0.5A/dm24h;

f. 調整光劑,繼續電解0.5h,試鍍。

處理方法二:高錳酸鉀—活性炭處理法

a. 用10﹪的硫酸調pH=3.0,加熱至60℃;

b. 在攪拌下,加入0.3-1.5g/L溶解好的高錳酸鉀濃溶液(用小試驗確定其用量),控制在5min內紫色不消失,激烈攪拌30-60min,靜置一晝夜,若鍍液呈淡紅色,加少量雙氧水退去;

c. 分三次,每次間隔10min,加入3-5g/L粉末狀活性炭,攪拌30min;

d. 靜置3h后,過濾;

e. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解(0.1-0.5A/dm24h;

f. 調整光劑,繼續電解0.5h,試鍍。

用高錳酸鉀處理鍍液時應注意:先將計算量的高錳酸鉀濃溶液溶于冷水中,容器最好是玻璃的,強烈攪拌后才能加到鍍液中,在熱溶液中氧化反應才能迅速進行。待第一次少量加入的高錳酸鉀紫色消失后,再加第二次高錳酸鉀,在氧化過程中會大量消耗氫離子,要隨時監測鍍液pH值在3.0左右,pH值升高了,要及時補加硫酸降至3.0,同時保持溫度

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

1)有機雜質

不低于60℃。當鍍液的紫色在5min內不消退時,表示反應已達終點,繼續攪拌30min,此時如果紫色還沒有消失,應加少量雙氧水,以還原過量的高錳酸鉀,直至紫色消失。雙氧水不宜多加,以使紫色剛好消失為佳。可用碘化鉀—淀粉試紙測試不變藍為不存在雙氧水過量。如果雙氧水不慎加過量,應滴加數滴高錳酸鉀溶液至微紅色。高錳酸鉀氧化性比雙氧水強,可以還原分解雙氧水。因此,高錳酸鉀對有機雜質分子的氧化分解作用比雙氧水徹底,但使用時,高錳酸鉀被還原為MnO2,其顆粒非常小,過濾難度大。

2)油類雜質

鍍液中油類雜質的污染主要來自于:

a. 未清洗干凈的工件掛具帶入造成的交叉污染;

b. 電鍍生產線上潤滑油的滴漏造成的污染;

c. 不潔凈的攪拌空氣帶入造成的污染。

由于油類污染物漂浮于液面上,當工件出入槽時,會粘附于工件上,現有的水洗和活化工藝不能將其去除,輕則出現針孔、發花、發霧、麻點,產生橘皮狀鍍層,重則造成鍍層結合力差,甚至大面積脫皮。

處理方法:乳化劑—活性炭處理法

a. 將鍍液加熱到60℃左右;

b. 在攪拌下,加入用熱水溶解好的十二烷基硫酸鈉0.8-1.0g/L,攪拌60min,使油污乳化;

c. 在攪拌下,分三次,每次間隔10min,加入3-5g/L粉末狀活性炭,繼續攪拌30min;

d. 靜置3h后,過濾;

e. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解(0.1-0.5A/dm24h;

f. 調整光劑,繼續電解0.5h,試鍍。

污染是否被乳化完全可用無油的試片浸入溶液中,再提出液面,觀察試片表面是否存在水珠。在處理后的鍍液也可以用無油的試片測試油污是否被除盡,試片上以無水珠即可,如出現水珠,表示油污未被吸附完,要重復處理。

3)膠類雜質

動物膠類有機雜質是由除油不凈的拋光零件帶進鍍液中的,含量0.01-0.2g/L的動物膠就能造成鍍層針孔、麻點、凸起的小泡等。鍍鎳液經過有機雜質大處理后,試鍍時鎳層仍出現針孔、麻點,雖然補足潤滑劑,但是還避免不了個別出現針孔或凸起的小泡,這是由于動物膠類雜質引起的,在大處理中沒有把動物膠除去。

處理方法:單寧酸—活性炭處理法

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

3)膠類雜質

a. 將鍍液加熱至65-75℃;

b. 在攪拌下,加入5﹪的單寧酸溶液1mL/L,攪拌30min,靜置過夜;

c. 分三次,每次間隔10min,加入1-3g/L粉末狀活性炭(除去過量的單寧酸和有機雜質),攪拌30min;

d. 靜置3h后,過濾;

e. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解(0.1-0.5A/dm24h;

f. 調整光劑,繼續電解0.5h,試鍍。

4)鐵雜質

鐵雜質在鍍液中主要以Fe2+存在,容易形成極小的氫氧化亞鐵膠體,膠體吸附Fe2+而形成[nFe(OH)2] Fe2+微粒,向陰極移動,破壞鍍鎳層致密性和連續性,并夾雜在鍍鎳層中,使鍍鎳層孔隙增加,抗腐蝕性降低。在測量孔隙時,出現藍色的假象斑點,會混淆對鍍層的質量判斷,同時,還會產生縱向裂紋,導致脆性,特別是當鐵雜質含量大于0.05g/L時,這種現象尤為明顯,此時,溶液渾濁,陽極袋的白色變黃,鍍層呈暗灰色,孔隙成倍增加。三價鐵在pH值3.5以上時易產生沉淀,尤其是暗鎳鍍液,氫氧化鐵沉淀將導致鍍層表面粗糙、針孔、脆性、麻點、孔隙率增加、光亮度下降。這類麻點使用濕潤劑無法消除。

鍍液中雜質主要來源:管狀鍍件內壁,鐵鍍件落入鍍槽造成腐蝕以及不純的化學原料和鎳陽極。

鐵雜質的定性試驗:取1mL鍍液,置于250mL燒杯中,加水20mL,加1:1硝酸1mL,煮沸2min,把溶液移入50mL比色管中,加15﹪硫氰酸銨和異戊醇各10mL,充分搖勻(盡量使異戊醇將硫氰酸鐵萃取形成色層),靜置數分鐘,若出現紅色,表面鍍液被鐵污染。

處理方法-:小電流電解處理法

若鍍液中僅含有少量鐵雜質,將鍍液的pH調到3.0,用0.05~0.1A/dm2電流密度電解處理。

Fe2+的標準位在酸性介質中析出Fe為0.44v,Ni2+的標準位在酸性介質中析出Ni為-0.25v,Fe2+的析出位比Ni2+要負0.19v,因此,在電解處理中,除鐵的效率不高,只有Fe2+的含量較微量時使用此法。

處理方法二:雙氧水—活性炭處理法

在去除有機雜質的過程中,通過加氧化劑如雙氧水或高錳酸鉀,鍍液中的二價鐵離子同時被氧化成Fe3+,在堿化時形成Fe(OH)3,在過濾時,連同活性炭一并被除去。如果專門為除鐵,一般使用1-2mL/L 30﹪的雙氧水即可,不必使用高錳酸鉀,不必加活性炭,只要把pH控制在4.0左右,Fe3+完全可以沉淀出來,通過過濾,濾孔要小于5µm,可將鐵雜質

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

4)鐵雜質

全部除盡。

使用雙氧水—活性炭處理步驟如下:

a. 10﹪的硫酸,調pH=3.0~3.5;

b. 加入1-2mL/L 30﹪的雙氧水,將Fe2+氧化成Fe3+,同時將有機雜質部分分解,攪拌;

c. 加熱鍍液至65-70℃,保溫2h,使多余的雙氧水分解;

d. 調節pH=5.5~6.3,充分攪拌1h,使氧化后的Fe3+最大限度地形成Fe(OH)3沉淀;

e. 加入1-2g/L粉末狀活性炭,攪拌30min,靜置3h,過濾;

f. 調節pH=3.0左右,掛入洗凈的陽極;

g. 小電流電解(0.1-0.5A/dm24~8h,直至瓦楞形陰極上鍍層顏色均勻一致;

h. 分析調整鍍液成分和pH值,并用赫爾槽試驗調整光劑;

i. 繼續電解0.5h,試鍍。

處理方法三:高錳酸鉀—活性炭處理法

a. 用10﹪的硫酸,調pH=2.5左右;

b. 在攪拌下,加入5﹪高錳酸鉀溶液,至鍍液呈微紅色; 

c. 加熱鍍液至65-70℃,保溫2h;

d. 調節pH=5.5~6.3,用6﹪的雙氧水還原多余的高錳酸鉀,并使還原的二氧化錳沉淀;

e. 加熱鍍液至65-70℃,保溫2h,是多余的雙氧水分解;

f. 加熱1-2g/L粉末狀活性炭,攪拌30min,靜置3h,過濾;

g. 調節pH=3.0左右,掛入洗凈的陽極;

h. 小電流電解(0.1-0.5A/dm24-8h,直至瓦楞形陰極上鍍層均勻一致;

i. 分析調整鍍液成分和pH值,并用赫爾槽試驗調整光劑;

j. 繼續電解0.5h,試鍍。

處理方法四:連續過濾法

使用過濾精度達5µm的濾芯,進行連續過濾。

由于Fe2+很容易被氧化為Fe3+,在鍍鎳的工作pH值范圍內也易形成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3的溶度積為4×10-38,其值特低,沉淀也徹底,若用足夠容量的過濾精度達5µm的過濾機對鍍液循環過濾,及時除去隨時產生的Fe(OH)3沉淀,就不會存在因鐵雜質的存在引起的故障。

處理方法五:穩定劑法

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

4)鐵雜質

使用RC鎳鐵合金鍍液穩定劑,絡合鍍液中的Fe2+,使Fe2+不會轉變為Fe3+,同時,該穩定劑對Fe3+有還原作用,使Fe3+轉變為Fe2+,使鐵與鎳共沉積,可使有害的鐵轉變為有益的鎳鐵合金的組分之一,不過此時鍍鎳液的pH值應控制得低些,鍍層不會顯現麻點,對經常產生鐵雜質鍍液是一個一勞永逸的辦法。

5)銅雜質

鍍鎳液中的銅離子除化學材料、鎳陽極含微量的銅帶進以外,大部分來源于落入鍍液的鍍銅工件,銅掛具在鍍液中的溶解以及導電極桿上銅綠的落入。

銅的電勢比鎳正,電鍍時以金屬銅或合金的形式沉積出來,致使鎳鍍層疏松呈海綿狀、色澤灰暗、條紋孔隙較多;嚴重時工件出現置換銅,造成結合力不良。少量的銅雜質使低電流密度區鍍層灰暗、粗糙;較多的銅雜質使低電流密度區鍍層發黑,鍍層脆性加大,甚至出現海綿狀的鍍層。所以,光亮鎳鍍液中,銅含量不允許超過0.01g/L;普通鍍鎳液由于pH值稍高,允許量稍高,一般不超過0.03g/L

處理方法-:小電流電解

少量的銅雜質,在pH=2~3的條件下,用小電流(Dk=0.05~0.1A/dm2電解處理。

銅離子的標準位為+0.377v,比其他金屬雜質離子點位較正,電解優先析出,少量銅雜質可用小電流電解除去,電解時,先用0.3A/dm2的電流密度電解,然后逐漸減小至0.05~0.1A/dm2,電解至陰極瓦楞形板為白亮色為止。也可以利用工作間隙或工作之余進行小電流電解處理,隨時除去銅雜質,防止雜質的積累,以保證鍍液的性能。

處理方法二:亞鐵氰化物沉淀法

向鍍液中加入計算量的已溶解好的亞鐵氰化鈉溶液,劇烈攪拌30min,然后過濾除去沉淀,即可電鍍,該法適合于快速除去銅雜質含量較高的鍍液。

亞鐵氰化物俗稱黃血鹽,有鉀鹽[K4Fe(CN)6·3H2O]和鈉鹽[Na4Fe(CN)6·10 H2O],它們與Cu2+的反應式如下:

2Cu2++ K4Fe(CN)6·3H2O→Cu2 Fe(CN)6↓+3H2O+4K

127      422

  根據理論計算,3.32g亞鐵氰化鉀(帶結晶水)可以除去1g銅雜質

(422÷127=3.32)。

2Cu2++Na4Fe(CN)6·10 H2O→Cu2 Fe(CN)6↓+10H2O+4Na

      127      484

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

5)銅雜質

根據理論計算,3.8g亞鐵氰化鈉(帶結晶水)可以除去1g銅雜質

484÷127=3.8)。

如將亞鐵氰化鉀或亞鐵氰化鈉配成20﹪的溶液,則1ml 20﹪含亞鐵氰化鉀溶液可沉淀銅0.06g(0.2÷3.32=0.06)或1ml 20﹪亞鐵氰化鈉溶液可沉淀銅0.05g(0.÷3.8=0.05)。

亞鐵氰化離子也能與鎳離子形成亞鐵氰化鎳沉淀,但是亞鐵氰化鎳的溶度積比亞鐵氰化銅的溶度積小,因此在強烈攪拌過程中亞鐵氰化鎳會逐漸分解出鎳離子而與銅離子結合成亞鐵氰化銅。

   因此,在緩慢加入亞鐵氰化物后,還有繼續攪拌30min,才能使銅離子充分沉淀,減少鎳離子的額外損失。亞鐵氰化銅沉淀呈紅色,故向鍍鎳液中加入亞鐵氰化物,經過攪拌、過濾后,在濾紙上呈現紅色沉淀物,可證明鍍液中存在銅雜質。當再向濾液中加數滴亞鐵氰化物溶液,依次攪拌過濾后,濾紙上不在呈現紅色,表明濾液中不存在銅離子,表示所使用的亞鐵氰化物溶液的數量已足夠除盡銅雜質。如果呈紅色表示濾液中還有銅雜質,要繼續定量地加亞鐵氰化物溶液,依直至不再出現紅色沉淀,計算出每升鍍液中總計加入亞鐵氰化物溶液的體積(mL),即可一次性除盡銅離子雜質,通過過濾,可將銅雜質除去,這比使用掩蔽劑時所鍍得的鎳層要純凈得多。市售的QT型去銅劑就是亞鐵氰化物制劑。其用法、用量可參照上述方法確定。用亞鐵氰化物沉淀后的鍍液一定要過濾除去沉淀。因為沉淀為亞鐵氰化銅,根據動態平衡理論,仍有微量的銅離子釋出來。過濾完的鍍液最好再短時間小電流電解處理,可以進一步提高鍍液的潔凈度,因此可以進一步提高鎳鍍層的耐蝕性。

處理方法三:喹啉酸處理法

向鍍液中加入銅含量2倍左右的喹酸與Cu2+生成沉淀,然后過濾,除去沉淀即可電鍍(此法可使銅含量降到1mL/L以下)。

處理方法四:QT或CF除銅劑處理法

在不斷攪拌下,緩緩加入1-2mg/L的商品QT或CF除銅劑,攪拌1-2h后,過濾除去。

QT去銅劑是一種粉紅色的溶液,每1mL能去除10mg銅雜質,處理過程如下:先計算應加的量,用蒸餾水稀釋QT—去銅劑2-3倍,在攪拌下慢慢地加至鍍液中,繼續攪拌0.5h,靜置,銅雜質即凝聚成紅棕色沉淀物而沉淀,再過濾除去。

處理方法五:鍍鎳用中間體掩蔽劑處理法

此法適合于掩蔽少量銅及其他雜質,不必過濾,可以立即消除銅等雜

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

5)銅雜質

質在低電流密度區的發灰、發黑現象,使鍍鎳生產過程中得以連續。常用的中間體有以下幾種:PN( 基甲烷磺酸鈉):分子式為CH3OSO3Na,為無色至淡黃色透明液體,含量24﹪-28﹪,用量0.01-0.1g/L,能絡合銅、鋅、鉛等金屬離子,可將原液配成1﹪的溶液,添加量為0.4-4mL/L。

② SSO3(羥丙基硫代硫酸鈉),分子式:C3H6O7S3Na2,為無色至淡黃色液體,含量60﹪,用量0.001~0.02g/L,可對金屬雜質有絡合作用。可將原液配成0.5﹪的溶液,添加量為0.3-7mL/L。

③ ATP(S-羧乙基異硫脲鈉氯化物),為無色至淡黃色粉末,含量85﹪,用量0.001-0.01g/L。對金屬銅、鋅雜質有掩蔽作用,但用量過大會使鍍層失光。可將原粉末配制成1﹪的溶液,添加量為0.1-1mL/L。

以上中間體均可向專業生產中間體廠商采購,自行配制掩蔽型除雜劑,添加量根據雜質含量多少而定。但中間體分子中含有硫的原子,在電沉積過程中,硫原子會夾雜至鎳鍍層中,不適用于光亮鎳鍍液。過多的硫原子有可能使鎳層在隨后的套鉻時引起鍍層發花,故要適當控制添加量。如果出現發花現象,只好電解處理以消耗中間體,降低其濃度,或用活性炭吸附除雜劑。

6)鋅雜質

鍍液中含有微量的鋅即可使鍍層發白鋅含量在0.02-0.06g/L時,對鍍鎳起著無機的光亮劑作用,使鍍鎳層亮而發脆,這是鍍液在初期被鋅雜質污染時不會立即發黑的緣故;鋅含量大于0.06g/L時,會使鍍鎳層低電流密度區鍍層產生灰黑色更高的含量使鍍鎳層產生條紋狀發黑和針孔。在赫爾槽試片上,可以看到低電流密度區域的鍍層呈灰黑色,當擦拭該部位時,不會發生如銅雜質污染鍍液時容易被脫落的黑色粉末鍍層。

鍍液中鋅雜質的主要來源:不純的硫酸鎳等原料、含鋅的活性炭、落入槽內的鋅鋁件和黃銅件等,特別是滾鍍鎳的鋅合金鑄件,要求鍍鎳前要鍍好銅底層,將鍍好銅底層的鋅合金壓鑄件在10﹪的硫酸溶液中浸2min不發生鋅基材溶解冒泡現象,才可以轉入鍍鎳槽中電鍍,以減少鋅雜質對滾鍍鎳液的污染。

鋅雜質的定試驗:取2支試管(1支做空白對比試驗),各加入30mL蒸餾水,1﹪甲基紫1滴,1+1鹽2滴,15﹪硫氰酸鉀1滴,然后在其中一支試管中加入鍍液1mL,若試液變為紫色,則證明鍍液被鋅污染。

處理方法-:小電流電解處理法

少量的鋅雜質,在pH=4.0-5.0的條件下,用小電流電解

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

6)鋅雜質

Dk=0.2-0.4A/dm2,直至鍍液正常。

鋅的標準電位為-0.736v,鎳的標準電位為-0.25v,在鍍鎳液中鎳離子濃度遠比鋅離子濃度高得多,因此,采用電解法除去鋅離子的時間較長。雖然在低電流密度下,鋅電解沉積的同時,也會有一些鎳離子沉積,但在嚴格的工藝條件下,如含Zn2+ 300mg/L的鍍鎳液,在PH=4.0-5.0時,以Dk=0.2A/dm2的電流密度進行電解,經18A·h/L電解處理后,Zn2+含量降至0.8mg/L,還是有一定的效果的。此法的缺點是電解處理時間長,耗鎳量大,一般在鍍液含鋅量極低的情況下,才采用電解法處理鋅雜質。

處理方法二:高pH值處理法

鍍鎳液中有較多的鋅雜質存在時,可用高的pH值處理。處理時,可先用CaCO3(或BaCO3)提高鍍液的pH值至5.5左右,再用NaOH[或Ni(OH)2]提高pH值至6.2,加熱至65-70℃,攪拌30-60min,靜置后過濾。

若采用CaCO3提高鍍液的pH值,由于反應后產生的CaSO4在低溫時溶解度大(0℃時溶解度為0.75,100℃時溶解度為0.15),所以應趁熱過濾。如果待鍍液冷卻后過濾,則沉淀的CaSO4將重新溶解,這種溶解的CaSO4在加熱鍍液時將再結晶析出,使鎳鍍層產生類似針狀的粗糙。

這種方法除鋅的效率只有1.56﹪-4.0﹪。

處理方法三:碳酸鎳處理法

在美國使用較多的是碳酸鎳來除去鋅雜質,這里的碳酸鎳指的是非活性的晶體碳酸鎳。碳酸鈉的溶度積在25℃時為1.4×10-7,而碳酸鋅在25℃時溶度積為6×10-11,由此可見,碳酸鋅比碳酸鎳定,當將碳酸鎳粉末加入到含鋅雜質的鍍鎳液中,經過劇烈的攪拌,碳酸鎳逐漸解離,轉變為碳酸鋅沉淀的可能性存在。因為碳酸鋅比碳酸鎳的溶度積小4個數量級,只要充分攪拌下去,轉變的可能性很大,據此法除鋅的效率可達34﹪,但需經多次處理才有效。提高溫度,可加速除鋅的速度和效率。

處理方法四:掩蔽劑處理法

① NT掩蔽劑處理法

NT掩蔽劑是市售商品中用得較多的一種,少量的鋅雜質可以用NT掩蔽劑進行掩蔽。如鍍鎳液中含鋅1.25-50mg/L,可用0.8-2mL/L的NT掩蔽劑,攪拌一段時間即可消除鋅雜質的影響,恢復正常生產。

② 中間體掩蔽處理法

中間體PN、SSO3、ATPAPP等雜質容忍劑,既可以掩蔽銅雜質,又可以掩蔽鋅雜質,也可以使用它們的混合溶液,以增加掩蔽作用。當鍍鎳

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

6)鋅雜質

被鋅雜質或鋅雜質和銅雜質同時污染時,通過小槽試驗,加入適量的這種掩蔽劑,攪拌一段時間后,即可進行正常電鍍生產。

 羥基亞甲基磺酸鈉去鋅劑處理法

配制方法:在500mL圓形燒瓶中加入100g亞硫酸氫鈉(NaHSO3)干粉,再加入100mL 37﹪甲醛,立即加橡皮塞在密閉狀態下,不斷搖動,待固體完全溶解后即得加成物羥基亞甲基磺酸鈉(OH-CH2-SO3Na,用水稀釋至300mL,其反應式如下:

HCHO+NaHSO3→OH-CH2-SO3Na

30     104      134

也可以用焦亞硫酸鈉(Na2S2O5代替亞硫酸氫鈉,用量配比不變。

羥基亞甲基磺酸鈉也是掩蔽劑,其與鋅離子絡合生成可溶性鋅絡合物(OH-CH2-SO32Zn,不必過濾,鋅與鎳共同均勻析出,而不會影響低電流密度區發黑或產生花紋。添加量據赫爾槽試驗確定,一般為1-2mL/L。

處理方法五:載體吸附處理法

這是一種除去鋅雜質既快,效率又高的方法。所謂載體吸附法,就是制備一種比表面積大結構疏松、體積龐大、含水分多的非晶形物質,亦稱之為活性碳酸鎳。這種活性酸鎳在制備過程中,表面吸附著大量的CO32-和Na,當它作為吸附劑(載體)加到含Zn2+雜質的鍍鎳液中后,CO32-就更容易吸附Zn2+,即活性碳酸鎳將配制時其表面所吸附的Na2CO3轉變為吸附更牢固的、溶度積常數更小的ZnCO3,這樣就從鍍液中取走了有害的鋅離子,留下當量的少量鈉離子。

應當指出的是,這種方法還可以去除Cu2+、Pb2+、Fe3+ 等異金屬雜質離子。如鍍鎳液中含Zn2+ 100mg/L、Cu2+ 23mg/L、Pb2+ 10mg/L時,在每升鍍鎳液中(調pH至6.2)加2.5g活性碳酸鎳,經4h處理后,鍍鎳液中異金屬雜質的含量分別為Zn2+ 0.9mg/L、Cu2+0.4mg/L、Pb2+ 2.7mg/L,除Zn2+效率一般在98﹪以上。

 往鍍鎳液中加入少量(1-2mL/L雙氧水(30﹪),將Fe2+氧化為Fe3+,借以同時除去Fe3+

② 用3-5g/L活性碳酸鎳調整pH=6.2左右,鍍液升溫至90-100℃,并不斷攪拌1-2h;

③ 降溫至40-50℃,Zn2+含量在100mg/L以下時,加入2-3g/L活性碳酸鎳,污染嚴重時,加入3-4g/L活性碳酸鎳處理0.5-1h,待碳酸鎳沉淀后,過濾即可。凡鋅污染量在500mg/L以下的鍍鎳液均能一次性處理成功; 

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

6)鋅雜質

 ④用5﹪的稀硫酸調pH至工藝規范,即可電鍍。

附注:活性碳酸鎳的制備方法

a. 6g工業碳酸鈉制成0.5﹪的水溶液;

b. 4g工業硫酸鎳制成1﹪-2﹪的水溶液;

c. 在強烈攪拌下,徐徐將1﹪-2﹪的硫酸鎳的水溶液加入到0.5﹪的碳酸鈉溶液中(加入時,次序不可顛倒);

d. 用洗法將沉淀洗凈,可制得1.68g活性碳酸鎳。

 活性碳酸鎳使用注意事項

a. 制得的活性碳酸鎳,應及時使用,放置時間過長,會影響其活性;

b. Na2CO3+NiSO4→NiCO3↓+Na2SO4反應中,碳酸鈉和硫酸鎳的濃度一定要稀,反應濃度要低(一般在30-35℃)。反之,如果反應物濃度高,反應溫度高,則反應速度快,就只能得到結晶顆粒大的普通碳酸鎳。

此外,制備時將硫酸鎳徐徐加入碳酸鈉溶液中,切不能將碳酸鈉加入到硫酸鎳溶液中去;

c. 反應物質量比Na2CO: NiSO4=1.5:1為好;

d. 使用過的碳酸鎳,加硫酸溶解,用少許碳酸鈣中和酸,可作為下次制備活性碳酸鎳之用。

7)鉛雜質

在鍍鎳液中,鉛雜質的最大允許含量分別為:普通鍍鎳液0.01-0.03g/L;光亮鍍鎳液0.005-0.04g/L。鉛雜質的含量高,低電流密度區鍍層灰暗、深凹處沒有鍍層,嚴重時出現頑固的“漏鍍”現象。

鉛雜質的來源:金屬陽極、化學材料、灰塵、落入鍍槽的銅及銅合金工件遭受腐蝕而帶入。

處理方法-:小電流電解法

用小電流電解(0.05-0.1A/dm2,直至鍍液正常。

處理方法二:中間體掩蔽處理法

詳見本節銅雜質、鋅雜質的處理方法。

有的使用鉛加熱管和鉛槽的電鍍廠,要注意:鉛加熱管或鉛槽在通電過程中,會發生雙極性現象,一部分為陰極區,鍍上了鎳層,另一部分為陽極,發生鉛的溶解,鍍鎳件上深凹處一時出現漏鍍現象,或鍍上灰暗色的無光鉛層。游離鉛離子在鎳鍍液中與硫酸根結合成難溶的硫酸鉛沉淀,在25℃時,硫酸鉛的溶度積為2.2×10-8,一段時間后,鉛離子成硫酸鉛沉淀而消失后,漏鍍現象也隨卻消失,一旦正常工作一段時間后,由于雙極性現象而發生鉛的溶解,又會發生漏鍍現象,這種來去無常的

漏鍍現象,需要采取措施,阻斷產生雙極性現象,防止鉛的溶解。

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

8雜質

在鍍鎳液中,鉻離子主要來源于鉻霧散落及掛具帶入。六價鉻離子對鍍液是極其敏感的,微量的六價鉻離子存在會使鍍液的分散能力降低,陰極電流效率顯著下降,鍍層發黑,結合力不良。當六價鉻含量達0.01g/L時,陰極電流效率約降低5﹪-10﹪,此時,陰極上大量析氫,含量更高時,低電流密度區鍍不上鍍層,高電流密度區鍍層脆裂;當六價鉻含量達0.1g/L時,整個陰極表面上得不到鎳鍍層。

定性測定六價鉻的方法:取2支試管各加入10-15mL鍍鎳液,在一支試管中加入1+3硫酸5mL,1﹪二苯氨基脲溶液(1g二苯碳酸酰二胺二胼和50mL醋酸配制成100mL溶液)5mL。若在試管中出現粉紅色,表明鍍鎳液被六價鉻污染。在另一支試管內加入1﹪二苯氨基脲溶液10mL作為對比。

鍍鎳液中六價鉻的積累有以下幾方面的原因:

① 掛具絕緣膠破損。“一步法”中鍍鎳與鍍鉻的掛具是通用的,如果絕緣膠破損或采用包扎法絕緣的掛具,夾縫中殘留的鍍鉻液就會進入鍍鎳液中;

② 鍍鉻的陰極電流效率低。電鍍時鍍鉻液隨氫氣逸出液面,凝固在掛具的主桿上(通電時掛具主桿溫度較高),如果鍍鉻后不相應提高各道回收槽和清洗槽的液面高度,或不作噴淋清洗,那么,就有可能使相當濃度的鉻離子進入鍍鎳液;

③ 槽布局不合理。鍍鉻槽在鍍鎳槽后面,鍍鉻后掛具及鍍件上清洗殘液經過鎳槽時滴入;

④ 鍍鉻槽距離鎳槽近。若鉻槽距離鎳槽在2m以內,鉻霧逸出進入鍍鎳槽。

處理方法-:保險粉—活性炭處理法

用保險粉將六價鉻還原成三價鉻,然后提高溶液pH值,使三價鉻形成氫氧化鉻沉淀而除去,反應方程式如下:

2H2CrO4+Na2S2O4+2H2SO4=Na2SO4+Cr2(SO4)3+4H2O

Cr2(SO4)+6NaOH=2Cr(OH)3↓+3Na2SO4

具體處理步驟如下:

a. 用10﹪硫酸調pH=3.0;

b. 在攪拌下,加入0.2-0.4g/L的保險粉(用量最好用小試驗確定),繼續攪拌30min;

c. 將鍍液加熱至60-70℃,繼續攪拌1h;

d. 用5﹪的NaOH溶液調pH=6.2,攪拌1h后,再測pH值,并在pH=6.2

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

8)鉻雜質

時,攪拌30min;

e. 分三次,每次間隔10min,加入2-3g/L粉末狀活性炭,攪拌1h;

f.靜置3h,趁熱過濾;

g.加入0.3-0.5mL/L 30﹪的雙氧水,將過量的保險粉氧化成硫酸鹽;

h. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解4h;

i. 用赫爾槽試驗調整光亮劑并補加;

j. 繼續小電流電解0.5h,試鍍。

處理方法二:硫酸亞鐵—活性炭處理法

用硫酸亞鐵將六價鉻還原成三價鉻,同時二價鐵被氧化成三鐵,然后提高pH值,使三價鉻和三價鐵都生成氫氧化物沉淀而除去,反應方程式如下:

2H2CrO4+6FeSO4+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+8H2O

Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3↓+3Na2SO4

Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4

具體處理步驟如下:

a. 10﹪硫酸調pH=3.0;

b. 在攪拌下,加入1g/L硫酸亞鐵,繼續攪拌30min

c. 液加熱至60-70℃,繼續攪拌1h;

d. 加入1mL/L 30﹪的雙氧水,將過量的Fe2+氧化為Fe3+

e. 用5﹪NaOH溶液調pH=6.2,攪拌1h;

f. 分三次,每次間隔10min,加入2-3g/L粉末狀活性炭,攪拌1h;

g. 靜置3h,趁熱過濾;

h. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解4h;

i. 用赫爾槽試驗調整光亮劑并補加;

j. 繼續小電流電解0.5h,試鍍。

處理方法三:高錳酸鉀—活性炭處理法

用高錳酸鉀將三價鉻氧化為六價鉻,然后加入可溶性的鉛鹽,使生成鉻酸鉛沉淀,過量的鉛離子用提高pH值的方法,使生成氫氧化鉛沉淀而除去。

具體處理步驟如下:

a. 用10﹪硫酸調pH=3.0,并將鍍液加熱至60-70℃;

b. 加入溶解好的高錳酸鉀濃溶液至紫色不消失,攪拌30min,如紫色不消失,可用少量雙氧水褪去紫色;

c. 加入足夠量的醋酸鉛(或堿式碳酸鉛),攪拌30min

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

8雜質

d. 5﹪ NaOH溶液調pH=6.2,攪拌30min;

e. 分三次,每次間隔10min,加入2-3g/L粉末狀活性炭,攪拌1h;

f. 靜置3h,趁熱過濾;

g. 分析調整鍍液成分和pH值,小電流電解4h

h. 用赫爾槽試驗調整光亮劑并補加;

i. 繼續小電流電解0.5h,試鍍。

9)硝酸根雜質

在鍍鎳液中,硝酸根對鍍鎳過程影響大,硝酸根有向兩極運動的傾向。在陰極上硝酸根還原產生二氧化氣體,降低陰極電流效率,近陰極區域堿性增強,形成金屬氫氧化物,甚至排斥鎳的沉淀,因而用赫爾槽試驗,見到試片的低電流密度區無鍍層,高電流密度出現黑色條紋(即表明鍍液中有硝酸根)。陰極區域金屬氫氧化物的量隨硝酸根離子濃度及電流密度的加大而增加。因此,即使pH值較低時,也會形成海綿狀沉淀或使鍍層開裂,一般情況下鍍層也會出現亮帶或變暗,沉積速度減慢,鍍層隙增多。鍍液中,少量的硝酸根能使低電流密度區鍍不上鍍層;稍多一些的硝酸根(大于0.2g/L使鍍層光澤差,零件的高電流密度區(棱角尖端處)發生燒焦、起皮且產生黑色條紋,陰極電流效率顯著降低,不像六價鉻在高電流密度區不燒焦而發脆,低電流密度區則同樣有漏鍍現象;更多的硝酸根使整個陰極表面鍍不上鍍層。

硝酸根雜質的主要來源:劣質的硫酸鎳(在生產硫酸鎳時使用硝酸未除盡)、酸洗中含有硝酸根未洗凈而帶入鎳槽等。

鍍鎳液中硝酸根的定性檢驗方法:二苯胺硫酸藍色環法

 原理:含硝酸根的鍍鎳溶液和二苯胺硫酸溶液由于密度不同,在接觸界面上生成藍色環狀,借此可判斷是否存在硝酸根。

 試劑:二苯胺硫酸溶液的配制:二苯胺1g溶于100mL濃硫酸中(不含NO3,應為無色,使用當天配制。

③ 分析步驟:a. 吸取鍍鎳液15mL,置于25mL試管中;

b. 緩緩沿試管壁注入二苯胺硫酸溶液5mL;

c. 保持兩種溶液分為二層,觀察兩液交界面上是否生成藍色環,如果有藍色,表明鍍鎳液中存在硝酸根,如果無色,表示鍍鎳液中無硝酸根。

注意:切勿搖動試管,否則兩液混合,藍色消失。

處理方法-:電解還原法

硝酸根是強氧化劑,電解時選擇適當的條件極為重要,條件選擇當,去除硝酸根的速度較快,反之,去除速度慢,電解時間長。硝酸根在陰極電解反應如下:      NO3+2H+e→NO2+H2O

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

9)硝酸根雜質

由上式可見,在電解過程中,要消耗氫離子,要求電鍍液的pH值較低些;產生NO2氣體逸出,要求鍍液溫度高一些;電流密度要適當大些,有利于還原反應,但H放電也不可避免。NO2的沸點21.2℃,在熱溶液中揮發,降低在溶液中的溶解度,防止NO2溶入后重新沾污溶液。

具體處理步驟如下:

a. 5﹪硫酸調pH=1-2,并在電解過程中保持pH值;

b. 加熱鍍液至60-70℃;

c. 用1-2A/dm2的電流密度電解10h,經過檢測NO3的含量多少(用二苯胺硫酸藍色環色法),可酌情降低至0.2A/dm2,直至檢測不出硝酸根,并且試鍍或赫爾槽試驗正常為止,總需時可能達到24h。

處理方法二:化學還原法

利用亞硫酸氫鈉(NaHSO3或焦亞硫酸鈉(Na2S2O5的還原性處理鍍液中的硝酸根,其氧化還原反應如下:

NaHSO3+2NO3+Na+H→Na2SO4+2NO2+H2O

從反應式中可見,反應要消耗氫離子,溶液的pH應低些,生成物NO2的沸點為21.2℃,需要一定溫度逸出。1g NaHSO3可除1.2g硝酸根。

具體處理步驟如下:

a. 將亞硫酸氫鈉用冷純水配成5﹪的溶液;

b. 用10﹪的硫酸調pH=3.0;

c. 向鍍液中加入1mL/L 5﹪的亞硫酸鈉溶液,攪拌30min,同時加熱至60℃;

d. 取250mL鍍液在赫爾槽中,放入試片,以0.5A電流攪拌試驗,如果低電流密度區不出現漏鍍,表明NO3已除去,如果低電流密度區出現漏鍍,則有兩種可能,一是NaHSO3過量,不必再加NaHSO3溶液,此時向赫爾槽中加入1-2滴雙氧水,攪拌10min,再在55-60℃下攪拌試鍍,如果不漏鍍,表明NaHSO3已過量,不必再加NaHSO3溶液。如果仍有漏鍍,表示NaHSO3不足,如上法所述,再加1mL/L NaHSO3溶液,依如上赫爾槽試驗,直至NaHSO3加夠。

e. 向鍍液中加入0.5mL/L 30﹪的雙氧水,在50-60℃下攪拌15min,以氧化殘留的NaHSO3,同時分解多余的雙氧水;

f. 在50-60℃,pH=3.5-4.0的條件下,用Dk=0.5A/dm2的電流電解15min,并觀察直至故障消失;

g. 調整光亮劑、pH值,試鍍。

續表

雜質名稱

雜 質 的 影 響 和 去 除 方 法

10)磷酸根雜質

鍍鎳液中,一定量的磷酸根會使工件的高電流密度區無鍍層、光亮度差;中電流密度區鍍層有黑色條紋;低電流密度區鍍層色澤暗,電流密度的上限降低,嚴重時導致鍍層出現斑點、污塊,有時生成粉末沉積,應嚴格控制在1g/L以下。

處理方法:硫酸鐵沉淀法

a. 10﹪硫酸調pH=3.8-4.0,并將鍍液加熱至60℃

b. 在攪拌下,加入過量的硫酸鐵或三氧化鐵(1g/L),攪拌1h,使形成溶解度較小的磷酸鐵沉淀;

c. 5﹪NaOH,調pH=5.5(使過量的三價鐵離子生成氫氧化鐵沉淀);

d. 過濾;

e. 調整鍍液成分和pH值,試鍍。

注:過濾后的鍍液,用赫爾槽試驗確認,如果故障消失,表示磷酸根雜質已除盡,如果故障不同程度地減輕,則表示磷酸根雜質尚未除盡,可按上述步驟重復進行處理。

詳細目錄

                        

1.鍍鋅液雜質的影響和去除方法(1

1.1  氰化鍍鋅液雜質的影響和去除方法(1

1.2  鉀鹽鍍鋅液雜質的影響和去除方法(5

1.3  鋅酸鹽鍍鋅液雜質的影響和去除方法(8

1.4  硫酸鹽鍍鋅液雜質影響和去除法(11

1.5  銨鹽鍍鋅液雜質的影響和去除方法(12

2.鍍銅液雜質的影響和去除方法(14

2.1  氰化鍍銅液雜質的影響和去除方法(14

2.2  焦磷酸鹽鍍銅液雜質的影響和去除方法(20

2.3  酸性硫酸鹽鍍銅液雜質的影響和去除方法(24

2.4  HEDP鍍銅液雜質的影響和去除方法(31

2.5  檸檬酸—酒石酸鹽鍍銅液雜質的影響和去除方法(32

3.鍍鎳液雜質的影響和去除方法(33)   

3.1  硫酸鹽鍍光亮鎳鍍液雜質的影響和去除方法 (33

3.2  黑鎳鍍液(Zn-Ni雜質的影響和去除方法(48)

3.3  槍黑色錫—鎳合金鍍液雜質的影響和去除方法(49

3.4  鎳封鍍液雜質的影響和去除方法(51

3.5  珍珠鎳鍍液雜質的影響和去除方法(52)

3.6  高應力鍍鎳液雜質的影響和去除方法(54

3.7  氨基磺酸鹽鍍鎳液雜質的影響和去除方法(57

3.8  檸檬酸鹽鍍鎳液雜質的影響和去除方法(59

3.9  氟硼酸鹽鍍鎳液雜質的影響和去除方法(60

3.10 全硫酸鹽鍍鎳液雜質的影響和去除方法(61

3.11 焦磷酸鹽鍍鎳液雜質的影響和去除方法(62

3.12 高硫鎳鍍液雜質的影響和去除方法(63

3.13 高氯化物鍍鎳液雜質的影響和去除方法(64

3.14 雙層鎳鍍液雜質的影響和去除方法(66

3.15 多層鎳鍍液雜質的影響和去除方法(68

3.16  滾鍍光亮鎳鍍液雜質的影響和去除方法(70

3.17  深孔鍍鎳液雜質的影響和去除方法(72

3.18  電鑄鍍液雜質的影響和去除方法(73

4.鍍鉻液雜質的影響和去除方法(77

4.1  裝飾性鍍白鉻液雜質的影響和去除方法(77

4.2  裝飾性鍍黑鉻液雜質的影響和去除方法(81

4.3  三價鉻鍍鉻液雜質的影響和去除方法(83

5.鍍錫液雜質的影響和去除方法(85

5.1  酸性硫酸鹽鍍錫液雜質的影響和去除方法(85

5.2  堿性鍍錫液雜質的影響和去除方法(87

5.3  甲基磺酸鹽鍍錫液雜質的影響和去除方法(90

6.鍍鎘液雜質的影響和去除方法(91

6.1  氰化鍍鎘液雜質的影響和去除方法(91

6.2  氨羧絡合物鍍鎘液雜質的影響和去除方法(93

6.3  酸性鍍鎘液雜質的影響和去除方法(94

7.鍍鉛及鉛錫合金液雜質的影響和去除方法(95) 

7.1  硼酸鹽鍍鉛液雜質的影響和去除方法(95

7.2  酒石酸鹽鍍鉛液雜質的影響和去除方法(96

7.3  氟硼酸鹽電鍍鉛錫合金液雜質的影響和去除方法(97

8.鍍鐵液雜質的影響和去除方法(98

8.1  氯化亞鐵鍍鐵液雜質的影響和去除方法(98

8.2  硫酸亞鐵鍍鐵液雜質的影響和去除方法(100

9.鍍金及金合金鍍液雜質的影響和去除方法(101

9.1  堿性氰化物鍍金液雜質的影響和去除方法(101

9.2  亞硫酸鹽鍍金液雜質的影響和去除方法(102

9.3  丙爾金鍍金液雜質的影響和去除方法(103

9.4  檸檬酸鹽鍍金液雜質的影響和去除方法(104

10.鍍銀及銀合金鍍液雜質的影響和去除方法(105

10.1  氰化鍍銀液雜質的影響和去除方法(105

10.2  硫酸鹽鍍銀液雜質的影響和去除方法(107

10.3  亞氨基二磺酸胺(NS)鍍液雜質的影響和去除方法(108

10.4  電鍍銀銻合金鍍液雜質的影響和去除方法(109

11.鍍鉑液雜質的影響和去除方法(110

12.鍍銠液雜質的影響和去除方法(111

13.二氯二氨基鈀鍍鈀液雜質的影響和去除方法(112

14.銅基合金電鍍液雜質的影響和去除方法(113

14.1  氰化鍍錫青銅(Cu-Sn合金)鍍液雜質的影響和去除方法(113

14.2  氰化鍍黃銅(Cu-Zn合金)鍍液雜質的影響和去除方法(117)

14.3  氰化鍍仿金(Cu-Zn-Sn合金)鍍液雜質的影響和去除方法(118)

14.4  氰化鍍白銅(Zn-Cu合金)鍍液雜質的影響和去除方法(120)

15.鋅基合金電鍍液雜質的影響和去除方法(121

15.1  堿性鋅-鎳合金鍍液雜質的影響和去除方法(121

15.2  堿性鋅鐵合金電鍍液雜質的影響和去除方法(124

15.3  酸性氯化物鍍鋅鐵合金鍍液雜質的影響和去除方法(125

15.4  氯化物鍍鋅鈷合金鍍液雜質的影響和去除方法(127

15.5  堿性鍍鋅鈷合金鍍液雜質的影響和去除方法(127

15.6  硫酸鹽鍍鋅鈷合金鍍液雜質的影響和去除方法(127

15.7  鍍光亮鋅鎳鐵三元合金鍍液雜質的影響和去除方法(127

16.電鍍鎳鐵合金鍍液雜質的影響和去除方法(129

17.化學鍍鎳液雜質的影響和去除方法(131

18.鋁及鋁合金的陽極氧化液雜質的影響和去除方法(133)

18.1  鋁及鋁合金的硫酸陽極氧化液雜質的影響和去除方法(133)

18.2  鋁及鋁合金的鉻酸陽極氧化液雜質的影響和去除方法(136)

18.3  鋁及鋁合金的草酸陽極氧化液雜質的影響和去除方法(138)

18.4  鋁及鋁合金的硫酸硬質陽極氧化液雜質的影響和去除方法(139)

18.5  鋁及鋁合金的瓷質陽極氧化液雜質的影響和去除方法(140)

18.6  鋁陽極氧化膜錫鹽電解著色液雜質的影響和去除方法(141)

18.7  鋁陽極氧化膜封閉液雜質的影響和去除方法(142)

19.鎂及鎂合金(化學)氧化、(電解氧化)填充液雜質的影響和去除方法(143)

20. 鐵件磷化液雜質的影響和去除方法(144

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