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各种材料处理 第五章 镀镍 5.1镍的性质 (1) 色泽:银白色,发黄 (2) 结晶构造:FCC (3) 比重:8.908 (4) 原子量:58.69 (5) 原子序:28 (6) 电子组态:1S^2 2S^2 2P^6 3S^2 3P^6 3d^8 4S^2 (7) 熔点:1457 C (8) 沸点:2730 C (9) 电阻:6.84 uohs-cm (10) 抗拉强度:317 Mpa (11) 电解镍有较高硬度 (12) 大气中化学性安定不易变色,在600 C以上才被氧化 (13) 液中不被溶解 (14) 镍抗蚀性比铜强,铜制品宜镀上镍 (15) 镍易溶于稀硝酸,但在浓硝酸形成钝态不易溶解 (16) 镍在硫酸、盐酸中溶解比在稀硝酸溶解慢 (17) 镍的标准电位-0.25伏特,比铁正,对钢铁是属于阴极性镀层 只有完全覆盖镍才能保护防止生锈 (18) 镍易于抛光可做为电镀中间层 (19) 当镍缺乏时可用铜锡合金代替 5.2镀镍工程 镍镀层的性质及外观能被控制而且操作范围很广,所以广泛被应用于装饰性工程 性电镀及电铸 (1) 装镜面光泽的特性 工程性镀镍用于防腐蚀、耐磨、焊接性、磁性及其它特兴其镀层为纯 的镍 镍电铸是用电镀的方法制造全镍质的零件及物品,如镍工具、模具、 铸模、 唱片压板(record stampers),无缝管、染印网(printing screens) 电镀反应为Ni+2e-Ni,其中Ni是由水溶液中镍盐提供而由阳极镍来补 充、阳极效率近100% ,大于阴极电流效率所以镀浴之 Ni 离子及 pH 会曾加，虽带出 (drag-out)可抵消Ni的增加,但有时仍不足须加水及其 它成份调节镀浴成份,并加酸来保持pH值 镀镍一般可分为全光泽镍、半光泽镍、双重镍、三重镍、工程镍、犁 地镍、电镀镍及镀黑镍 5.3装饰镍电镀 其各种镀浴配方(见5.4),其主要成份为硫酸镍(nickel sulfate)、氯化镍 (nickel chloride)及硼酸(boric acid)。硫酸镍主要是提供Ni的来源,氯化镍是 帮助阳极镍溶解及导电性,硼酸是帮助镀层平滑及更具延性。 针孔防止剂 (anti-pitting)或润湿剂(wetting agent)可防止氢气泡停滞而形成针孔镀层,不 起泡沫之润湿剂可用空气搅拌减低表面张力。大部份的镍镀浴都属专利商 业配方,必须依照厂商提供的数据操作,典型的配方为瓦特镀浴 (wattsath)。 5.4装饰性镍镀浴配方 由添加剂的控制可得全光泽镍(fully-bright nickel)、半光泽镍(semi-bright nickel)及犁地镍(satin-like nickel)。全光泽镍含硫成份0.06％~0.1％,其添 加 剂至少需二种有机,一种是光泽剂含硫成份如benzene sulfonamide, enzene disulfonic acid,benzene trisulfonic acid, napthalene trisulfonic acid。 另外一种是平滑剂(leveling agent)如formaldehyde, comarin, ethylene cyanohydrin及butynediol。这二种添加剂混合使用可得到光泽平滑镍镀层, 其光泽作用主要是硫共同析出(codeposition)的结果。锌、镉,及硒(selenium) 有光泽作用,半光泽镍只加平滑性添加剂所以不含硫,它很容易抛光而得到 光泽表面,但一省去抛光而直接再镀一层全光泽即为二种镍(duplex nickel) 更耐腐蚀。通常双重镍与半光泽镍镀层厚度比为1:3。另外在全光泽镍与 半光泽镍间再镀上很薄(10％全部厚度),一层含高硫份(0.15％)的镍即为三 重镍(triple layer nickel),其耐蚀性更加。 5.5 工程性镀镍(Engineering Nickel Plating) 镍具有优良的物理、机械及化学特性所以在工程或工业上应用很多,如 防 止腐蚀、硬度、耐磨及磁性等。其镀层需无缺陷(defect-free)光泽性在这里 不很重要。其镀层之主要机械性质有:1.强度(tensile strength), 2.延展性 (elongation),3.硬度(hardness), 4.内应力(internal), 5.疲劳限度(fatigue life), 6. 氢脆性(hydrogen embrittlement), 镍镀层常被应用于化学、石油、食品及饮 料工业上防止腐蚀,防止产品污染及保持产品纯洁。通常镍在氧化气氛下 容易腐蚀,而还原性下不易腐蚀