镀镍液净化新工艺
2011-10-14
摘要：本文在总结前人研究的基础上，结合四年的实践经验，提出了一种镀镍液净化新工艺。赫尔槽试验和微量元素分析试验结果表明：该工艺净化效果好，适用于解决镀镍层出现毛刺、针孔等缺陷。
关键词：镀镍液；净化
中国分类号：TQ153．12 文献标识码：B
A new process for purification of nickel electrolyte WU Hui
( Crangzhou Zhaohe Vibration Damper Co. , Ltd. ,)
Abstract： A new process for purification of nickel electrolyte was advanced based on previous studies and the author' s 4 years experience in nickel electroplating . Hull cell test and analysis of trace element show that this process has good purification result which is applicable to solve deposit defects such as burrs and pinholes in nickel plating.
Keywords : nickel electrolyte ; purification
1 前言
19世纪末，镀镍技术已获得广泛应用。据统计，每年镀镍消耗的镍量约占世界镍总产量的1／10。这与镀镍层优良的物理、化学性质是分不开的。镀镍在汽车、自行车、钟表、医疗器械和日用五金等方面应用广泛。在镀镍生产中，由于种种原因，镍液中的各种杂质会不断积累，而杂质对镀液的影响非常敏感，因此，对镍液的定期净化显得尤其重要。当镀镍液中含有铁、锌、铜等杂质，和加工残留的切削液、防锈油、抛光油脂、灰尘、电镀添加剂的分解物时，镀层出现针孔、麻点、粗糙、发黑、条纹，甚至脱皮等疵病(亮镍镀液对杂质尤为敏感)。此时，应对镀液进行净化。传统镍液的净化是用稀释的氢氧化钠调节镀液pH值到6左右，使氢氧化钠与三价铁反应生成氢氧化铁胶体沉淀，以除去铁杂质。此方法会使镀镍液引入Na+，当Na+的含量积累到一定数值时，会对镀层的物理、化学性能带来不良影响，如镀层内应力增加，脆性增大，发雾等。由于目前还没有除去镀液中的Na+离子的方法，而且此方法不能有效去除添加剂的分解物、油脂和锌、铜等杂质，因此对镍液不能起到全面彻底的净化作用。本文介绍了一种全面净化镍液的工艺。
2 电镀镍工艺介绍
本文所介绍的全面净化镍液的工艺可操作性强。现仅介绍笔者所在镍—镍—装饰铬自动生产线的电镀镍工艺。
镀镍液配方及工艺条件： 半光亮镍镀液配方和工艺条件 硫酸镍 260~300g／L 氯化镍 38~45g／L 硼酸 40~50g／L
电流密度 2~5A／dm2 pH值 3．7~4．0
温度 50~55℃
光亮剂SB—M 1．5mL/L 光亮镍镀液配方和工艺条件 硫酸镍 260~300g／L 氯化镍 38~45g／L 硼酸 40~50g／L
电流密度 2~5A／dm2 pH值 3．8~4．0 温度 50~55
光亮剂N—11 20mL/L N-22 2mL/L
3 镀镍液的净化
3．1 镀镍液净化装置
镍液净化的频度可根据待镀工件的表面状态以及生产的实际情况来确定。本文是按产量来确定镍液净化的额度。当生产量达到20~30dm2／L时净化一次。为使本槽能够得到清理，每个镀镍槽都必须配备一个预备槽。预备槽与本槽之间通过三进式过滤机连接。如图1所示。 另外预备槽必须配备搅拌装置(如空气搅拌)，最好还能配备恒温加热装置。
半光亮镍本槽 过滤机 半光亮镍预备槽 光亮镍本槽 过滤机 光亮镍预备槽 3.2 镍液净化的步骤
镍液净化的具体步骤为：
①用三进式过滤机将本槽液体移送到预备槽，打开空气搅拌。
②用精制H2SO4调节槽液pH值对到3左右(有利于氧化还原反应)；加入0．5~1．5mL/L 35％(质量分数)的精制H2O2，充分搅拌，使Fe2+(主要金属杂质)氧化成Fe3+，有机杂质氧化成易于被活性炭吸附的物质。
H2O2十2FeSO4十H2SO4→Fe2(SO4)3十2H2O
从上述反应式可以看出，在硫酸存在下，氧化还原反应容易进行。
③将槽液升温至60~70℃，并保温1h，使之充分氧化，同时使残余的双氧水分解、挥发。 边搅拌，边加入碳酸镍的悬浊液，调整槽液的pH值≥5．5，使Fe3+形成氢氧化铁沉淀。 Fe3+十3OH-→Fe(OH)3↓
以上过程同时也可去除Cu2+、Zn2+。
采用碳酸镍调整pH值，应注意以下几点：
a用线外的容器(如桶)溶解碳酸镍，不能将碳酸镍直接投加到槽液中。
b按2~4g／L的添加量，用热的槽液将碳酸镍溶解在容器中，搅拌成悬浮液。 c在搅拌条件下，将碳酸镍悬浊液缓慢加入预备槽。
d保温1h，测定pH值。如果pH值低于5.5，仍应继续添加碳酸镍悬浮液至所需pH值。 NiCO3十H2O→Ni2+十HCO3-十OH—
④将2~4g／L精制粉末活性炭加入预备槽中，搅拌5h以上，使有机杂质充分吸附。 关闭空气搅拌，将槽液静置8h以上，使氢氧化铁及活性炭充分沉淀。
⑤将本槽充分刷洗，阳极袋，阳极钛蓝和阳极镍块用稀盐酸浸泡刷洗后再回用，以除去吸附在上面的红褐色铁锈。
⑥用过滤机将槽液抽回本槽(过滤机必须添加助滤剂)。抽完液后必须更换、清洗滤布。如有多台过滤机，则每台过滤机及其滤布都应定期清洗。预备槽使用6~8次后应清理一次。 ⑦用烧杯采样观察或用过滤的方法确认抽回本槽的液体是否混有活性碳，如有，必须重
复以上步骤。
⑧用精制H2SO4在本槽槽液加热、搅拌的状态下调整pH至正常工艺范围，用瓦楞形电解板(大阴极)以小电流(0．25~1A／dm2)模拟电解3~5h，除去剩余的铜、锌等金属杂质，以电解板瓦楞波峰和波谷不见灰色沉淀物为止。为了在电解时使镍的损失最低而杂质去除效率最高，模拟电解条件如下：低pH值、低电流密度、搅拌、加温等；另外还要定时清除电解板表面海绵状的疏松镀层。
⑨补充光亮剂，进入电镀作业。光亮剂的添加量应严格按照工程品质的要求添加，如上述工艺就是按：
SB—M：0．5mL／L N-11:5mL／L N-22:0．2mL／L进行补充。
4 槽液净化后的检验 4．1 赫尔槽试验
取250mL净化后的镍液于250mL的赫尔槽中，用I＝1A和I＝3A的试验样板记录如下： 所得试片表面光亮，无毛刺，针眼等缺陷。
4．2 微量元素分析
净化后的镍液各类杂质(有机杂质，金属杂质)的去除率都相当高，一般情况，净化后Fe2+含量可以控制在3ppmg/L，以下，Cu2+可以控制在0．1ppmg/L以下。 4．3 生产实践检验
经过三年的实践检验，上述生产线的不良率一直控制在0．01％以下。由于有优良的镍层，工件的耐蚀性维持在9级(GB61—86)(CASS试验)以上。
5 结论
镀镍液的定期净化是维持电镀正常生产所必需的，净化的方法五花八门，而许多方法往往只能片面地去除金属杂质或者有机杂质，有的甚至会给镍液带来新的杂质。如何比较全面地净化镍液，是许多电镀工作者一直在研究的课题，本文所介绍的镍液净化新工艺，由于碳酸镍的使用，不会给镍液带入杂质，使用效果良好，适用于解决镀镍生产线出现毛刺、针眼等缺陷。