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镀镍的配方及工艺条件 一、封闭镍的配方及工艺条件 ①封闭镀镍溶液及其添加剂 封闭镀镍简称镍封，或称复合镀镍。镍封是在光亮镀镍溶液中加入一些非导体物质的微粒，使它们与镀镍层产生共沉积。非导体微粒不导电，更精确地说，它们是机械地夹杂在镀镍层中的。由于微粒不是金属，其本身不会腐蚀，并且还在于能把原来整体镍镀层切割成无数的小块，从而改变了腐蚀电流，所以能提高镀镍层抗蚀性。镍封镀层一般是在三层镍基础上再镀覆的，因此也有人称为四层镍。这种组合镀层用于防腐蚀要求特别高的零件。在镍封镀层上通常还需套铬，因铬镀层不能沉积在非导体上，这样镀铬层就成为多孔的了。镍封用的非导体材料有二氧化硅、硫酸钡和氧化铝等一些惰性的超细微粉，直径为0．01～0．05μm。过粗，微粒沉降速度快，而且在电镀时微粒较难被镍金属嵌合，因而使微孔数过低，抗蚀性会降低，并且还会使镀层光泽度下降；过细，微粒沉降速度慢，镀层中形成的微孔过小，同样起不到好的抗蚀效果。 镍封镀层微孔数在20000个／cm2时才有抗蚀效果，40000～60000个／cm2时最好。在这种状态下的镍封镀层有极佳的抗腐蚀性。但微孔数也不能过多，否则镀层会倒光；镀层厚度也不宜过厚，以2～3μm为宜；镀层过厚也会倒光。薄薄一层镍封镀层，为何能起到较好的抗腐作用呢?其机理有两个：一是非导体微粒镶嵌在镍镀层中，对光亮镀镍层起到机械保护作用；二是因为镀铬层多孔，减少了镀铬层与镀镍层之间的腐蚀电流密度，从而减少了镀层的腐蚀速度。 为了提高抗蚀、抗暗和耐磨性，往往在镀镍层上还需要再镀上一层0．3～O．5μm的铬镀层。采用标准镀铬或低铬镀铬工艺所获得的铬镀层裂纹粗而少。裂纹处形成微电池。铬层本来的电位比镍层负，但铬镀层极易钝化，钝化后的铬镀层甚至可以达到类似黄金的电位，因而铬层的电位反而变得比镍层正了。在腐蚀介质中，电位正的铬镀层为阴极，裂纹中裸露的镍层为阳极。如果铬镀层的裂纹少，这样阴极的面积就大了，而裸露的镍层部分面积很小，由于微电池中通过的电流是一样的，这样面积小的所承受的电流密度就大，因此会加速镍镀层的腐蚀速率。反过来，如果铬镀层的裂纹多，或者微孔数多，这样可将阴极面积切割得很小，也就是形成的微电池数量多，腐蚀电流被分散，阳极上电流密度变小了，从而可使镍层的腐蚀速度大大减慢。 使铬镀层形成微裂纹或微孔有两种方法：一种是往镀镍溶液中加入微细的非导体粒子，让它们镶嵌在镀镍层中，因铬镀层不能在非导体上沉积，所以形成许多微孔；另一种是镀取高应力镍，这种镍镀层应力大，镀层因应力而开裂，从而使镀铬层出现微裂纹。对于高应力镍，我们在下面将进行专项介绍。 目前用于镍封的微粒，多为二氧化硅(SiO2)。二氧化硅在加入到镀镍溶液中去以前，先要进行活化处理。目的是让其均匀润湿，使它带上阳电荷；同时还能除去一些杂质。常用的处理方法有以下三种。 (1)碱处理将微粒在10％～20％氢氧化钠溶液中煮沸5～ lOmin，然后用水清洗数遍，再用稀盐酸或稀硫酸中和。 (2)酸处理 将微粒加到l：(3～4)的稀盐酸中，加热到60℃左右，lOmin后用水清洗干净。 (3)酸洗和表面活性剂处理 微粒先经酸洗，用水清洗干净后，用适量非离子型和阳离子型表面活性剂处理。这种方法较好，用表面活性剂处理过的微粒，既能很好分散，又使微粒带有一定数量的阳电荷，这样微粒还可以通过电迁移作用，能更多地与镍层在阴极上共沉积。 ②添加剂在封闭镀镍溶液中的作用 镍封镀液添加剂与一般镀镍添加剂有所不同。相同的是也需加入初级和次级光亮剂；不同的是多了微粒和微粒电沉积所需的促进剂。 镍封镀液所采用的光亮剂和光亮镀镍溶液所使用的差不多，它同样需要镀层结晶细致和镀层光亮。添加剂中的微粒是很重要的一种组分，它能影响微粒在镀层中的含量。影响微粒沉降的因素有微粒的尺寸和对微粒的处理方法；搅拌也对微粒沉积有影响。微粒的尺寸已如前述，其处理方法至关重要，与微粒在镀液中分散性能以及微粒是否带电荷及带电荷的多寡有关。如微粒不带电荷，则在阴极上共沉积很少，自然达不到要求。另外，还有促进剂的影响。乙二胺四乙酸二钠和硫酸铝可作为促进剂，某些阳离子表面活性剂性能更佳。搅拌方式和搅拌剧烈程度也很重要。搅拌方式是不让有搅拌不到的死角；如搅拌不剧烈，则微粒会沉降，也会减少其在镀层中的夹入量。搅拌必须采用无油的压缩空气，使纯净的空气通过带孔的支毛管均匀地分散在镀液中。支毛管要置于带倒人字形的槽底部，气孔要朝下，这样可使微粒能全部吹起来。 镀液的pH值对微粒的沉积也有很大影响。pH值高，微粒沉积得少；pH值低，微粒沉积得多。 镍封镀层的铬镀层也不能过厚，应控制在0．25μm左右为宜。铬层过厚，如超过微粒直径，则铬镀层就会连成一片，这种情况称作搭桥。这样会影响微孔密度，从而影响其抗蚀性。 前面已经提到，镍封镀层的微孔数