工件表面生成置换铜,因而造成化学镀镍层结合强度变差的问题。在某些化学镀液中,15×10-6g/L的铜离子会造成镀层变色。镀液中铜离子来源于两个方面:一方面是铜质工件或挂具在镀液中的溶解;另一个方面是前处理溶液中铜离子在钢铁工件的表面上生成置换铜,继而在镀液中的溶解。
(4)镉离子污染通常来源于未退镀干净的曾经用于镀镉的吊架,受镉离子污染过的前处理溶液,以及含镉稳定剂或光亮剂的添加量错误,镀液中积累的镉离子浓度超过期3×10-6g/L时,会造成镀层灰暗,孔边起皮和漏镀。
(5)钙、镁离子主要来源于工业用水,由于镀液浴蒸发积累,钙、镁离子浓度太大时,会造成镀层粗糙、发雾、针孔;甚至,如果钙、镁离子浓度过高而生成不溶物,则可能造成镀液自发分解。防止钙、镁离子污染的办法是使用去离子水,并经常检查去离子水的纯度质量。
(6)钯离子污染来源于非金属或非催化活性金属镀前活化、敏化溶液、如果清洗不干净,带入镀液后将会引起镀液自发分解。 ③ 用假镀法除去重金属污染物
对于重金属污染物,可用较大面积的电解镍板,经活化洗净后,进入镀液中进行电解,以此去除重金属离子。此法,即所谓的“假镀”(dummy)。“假镀”后,应补充添加镀液成分,以维持镀液中各种化学成分都在工艺范围内。 五、操作方法有问题 1. 镀液温度 ① 液温过高或过低
必须密切监视镀液温度才能获得稳定的高质量的镀层。因此,有必要采用精密温度控制器;并使用合格的温度计检查温度控制器,进一步核实控制温度在正确范围之内。若未经检查,可能会因温度过高而造成镀液分解,也可能因温度过低而镀速太慢。 ② 镀槽液温不均匀
由于加热方式或镀液循环过滤方式不均匀,造成镀槽中上下或左右液温有差别,对较大的镀槽(如900L)而言,有时会高达5℃~8℃之差距,对于孔径要求或对镀层厚度要求都较严格时,由于液温温差较大,工件镀层的一致性就差,而且会使工件因尺寸问题而造成报废。
③ 镀液局部过热
在操作过程中,如果采用电炉、电加热器、蒸汽直接加热时,就会使镀液局部温度过高(超过工艺规定的温度上限),PH值同时也偏高时,不仅镀层粗糙,而且还容易引起镀液分解。因此,即使PH值正常,镀液直接加热方式也是不可取的。 2. 循环过滤
化学镀液应保持循环过滤,循环量为每小时6~10倍镀液容积,滤径尺寸不大于5um,定期地更换滤袋或滤芯,这样,就可以减少甚至消除镀层表面的粗糙问题。由于化学镀是一/L种自催化沉积过程,如果镀液中存在着固体微粒,轻则造成镀层粗糙,重则引起镀液自发分解,全部报废,因此,除去镀液中的固体微粒是很重要的事。 3. 镀液搅拌
镀液搅拌不良亦会引起质量问题。由于搅拌不良,工件表面镀液流动为层流,传质过程较慢,即参加瓜的物质到达工件表面以及反应产物离开工件的运动受阻,工件溶液界面状况恶化,因而会造成镀层气孔、气滞和镀层外观发化。良好的搅拌,无论是机械搅拌、清洁的压缩空气搅拌或者工件移动,对于获得合作的镀层是重要的。然而,过分地搅拌镀液,也会造成镀速下降,工件尖锐部位漏镀等问题。
4. 镀液装载量不当
装载量过低或过高都会直接影响镀层的沉积速度。特别是高速沉积时,所获得镀层比较疏松,镍颗粒可能从镀层脱落到镀液中,形成自催化剂还原中心,促进镀液自行分解的趋势,而且在工件的表面上有许多颗粒生成。 5. PH值测试不当
一般,通过PH计和PH试纸测定镀液的PH值。应当注意的是,某些PH试纸的读数同PH计读数相差可能高达0.5。在某些化学镀镍工艺中,由于镀液中盐离子效应造成PH值读数不准。当化学镀液老化时NH4+、Na+、K+、SO42—、Cl—等离子的积累都会造成溶液离子强度的改变。结果,PH值试纸对新镀液的反应与对旧镀液的反应不同。不仅如此,由于PH试纸制造方面的原因,不同厂商供应的PH试纸,对于同一化学镀镍液的测量,读数之间的差异高达0.5。因此,PH
计测量的读数比较准确,而PH试纸测量的读数只能作参考。
为了获得可靠的测量结果,必须对PH计进行校正。影响PH计测量准确度的通常错误,是忽略了温度对PH值的影响。首先,应当考虑校正溶液与被测化学镀镍液的温度应一致,其次,¥应注意使用温度补偿。 6. 装挂工具架不合要求
如果使用的装挂工具架没有很好地进行防腐处理,那么这些工装挂具架就会在镀液中缓慢地腐蚀,从而增加了镀液中的杂质。这些杂质可能触发镀液的自行分解。装挂工具架的挂钩,没有均匀地合理地排列,使得局部处工件超过1~1.2dm2/L的装载量。装挂工具架每一次施镀后,退镍不彻底。这些,都会使镀液性能下降,工件上也可能出现气泡等不良的品质。
六、接触化学镀镍液的设备要及时硝酸清洗和钝化处理
尽管化学镀镍设备用材料为聚丙烯,氯化聚氯乙烯,氟塑料等化学钝性材料,但是长时间接触之后,特别是经过长时间使用,被刻蚀粗化了的设备表面,十分容易镀上镀镍层。设备表面某处被镀上,就会迅速蔓延,使得镀出面积急剧增大,镀液槽负载的急剧变化,造成镀液化学成分严重失去平衡,这就是所谓“镀出”(plate-out)现象,轻则镀件表面粗糙,重则速槽镀液分解报废。同样,对于不锈钢槽,尽管已经连接槽壁保护系统,施加有阳极电流以保护不锈钢槽壁不被镀上,但是,长时间接触镀液仍然会被镀上。因此,无论是塑料衬里,还是不锈钢槽,包括循环泵,热交换器管道内壁,凡接触镀液的表面都必须定期使用硝酸清洗、钝化,以防止发生“镀出”事故。 七、镀液的维护和管理
在化学镀镍反应过程中,镍离子被还原成金属镍镀层,使镍离子浓度不断地降低,同时次磷酸根离子被氧化,生成亚磷酸根离子。当亚磷酸根离子浓度较高时,会与镍离子结合生成亚磷酸镍而沉淀。如果维持镍离子浓度和还原剂浓度的变化在5%~15%之内,通常在镀速、镀液稳定性和镀层外观方面可基本保持稳定。故要求定期地分析镀液化学成份的频率同施镀负载成正比。
镀液中的镍离子(内含络合剂)或还原剂浓度若维护不当或补加不及时时,都会引起镀液成分失调。从而,会影响到镀液的稳定性。
首先,对于那些自配自用镀液的单位,在配制镀液和添加剂所用的原料中,如
PH值调整剂、金属盐、还原剂等,必须是购自可靠的供应商,高纯度的、化学镀级的化学品。廉价的化学品含有某些杂质,会使镀层发生针孔、外观晦暗、或者停镀,其中不溶性杂质会造成镀层粗糙,甚至由于不溶性杂质成为沉积核心而引起镀液自发分解。
在补加盐、还原剂和PH调整剂时,不允许以固体形式加入镀槽中去;在补加各种药品时,不允许液温过高;在补加预先溶好的液料时,要一面加料,还要一面进行充分搅拌;在补加液料时,其速度不能过快,其补加料也不能过多(不要超过工艺范围)。
由于补充液中通常含有高浓度的稳定剂和光亮剂,某些具有表面催化毒性,因此一次补充添加量过大可能会造成镀速慢、镀层质量差和无光泽,甚至会导致镀液过稳定或停镀。
镀液在持续一段时间后,不可避免地会在镀液中产生沉淀物。如果不及时进行过滤,就会严得危害镀液的稳定性。因此,最佳的过滤方式是连续过滤。 一般而言,亚磷酸根的积累浓度限度是随镀液PH值的降低而提高。随着化学镀镍的进行,镀液PH值会降低,PH值低时,亚磷酸盐积累速度相对加快,显然,这对于镀液的稳定性是不利的。因此,要及时调整PH值。
在边续地进行化学镀镍后,就会发现在镀槽槽壁上或加热器上有沉淀物。上述沉淀物,具有沉淀反应的催化活性,如不及时除去就会加速镀液的自行分解。因此,对不锈钢镀槽要进行阳极保护。
空气中有许多灰尘,这些灰尘一旦落入镀槽,很可能成为镀液自行分解的诱发物,降低镀液的稳定性,因此,应尽量避免灰尘落入镀槽内。 八、排除故障的方法
化学镀镍反应的还原过程受许多因素的影响。因此,镀液故障的排除,并非是轻而易举的事,往往是困难的费时的工作。
通常,如果化学镀镍发生故障,首先应鉴别类型,是镀液配制问题,还是镀液维护不当?是操作工艺问题,还是设备上问题?在确定产生问题的原因之后,第二步要分析排除故障的经济性,即根据故障的性质,处理故障的难度和费用,以及排除故障所停工时间,权衡利弊之后,再决定报废镀液,还是处理故障。 维护镀液时的添加剂补充,PH值调整和温度控制等工艺过程的记录,是重要的。
它在维护镀液化学成分平衡方面,是有价值的资料。如果使用的自动分析,补充调整的设备具有记录、存取、甚至智能化功能是尤其方便、有效的。
如果镀液操作参数维持在设定范围之内时,仍然存在问题,则应该检查前处理是否正确,镀液是否受到污染。
总之,采用合乎规范的化学镀镍工艺、设备和材料,培养训练有素的操作人员,建立科学严明的质量管理体系,防止发生故障,才是最好的排除故障方法。