硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鍍鎳層光亮鍍差
發(fā)布時間:2014/10/22 9:31:04 來源:禾川化學(xué) 字體: 

禾川化學(xué)為了加強(qiáng)與廣大客戶的溝通,切實(shí)地解決企業(yè)因大型檢測設(shè)備、研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的缺乏;所致研發(fā)進(jìn)程緩慢,技術(shù)瓶頸無法突破的苦惱。禾川化學(xué)為企業(yè)提供成分分析,配方還原,工業(yè)問題診斷,新材料開發(fā)的一站式服務(wù)。
鍍層光亮度差多數(shù)在低電流密度區(qū),偶爾也有出現(xiàn)在中電流密度區(qū)或高電流密度區(qū)。低電流密度區(qū)鍍層光亮度差可能是鍍液溫度太高、電流密度太小、主鹽濃度太低,次級光亮劑過多或鍍液中有銅、鋅雜質(zhì)引起的;中電流密度區(qū)鍍層光亮度差可能是由次級光亮劑太少,有機(jī)雜質(zhì)過多或有一定量的鐵雜質(zhì)造成的;高電流密度區(qū)鍍層光亮度差可能是鍍液pH值太高,初級光亮劑太少或鍍液中有少量的鉻酸鹽、磷酸鹽及鉛雜質(zhì)引起的。此外,鍍前處理不良,鍍件表面有堿膜或有機(jī)物吸附膜,或者底鍍層不好也會導(dǎo)致鎳層出現(xiàn)光亮度差的現(xiàn)象。
分析這類故障時,取鍍鎳液先做赫爾槽試驗(yàn),假使多次試驗(yàn),赫爾槽的陰極試片上鍍層狀況良好,沒有出現(xiàn)光亮度差的現(xiàn)象,那么電鍍時出現(xiàn)的故障,可能是鍍前處理不良或底層不好造成的,應(yīng)該認(rèn)真檢查鍍前處理和底層鍍層的情況。若赫爾槽試驗(yàn)所得的陰極試片上出現(xiàn)低、中或高電流密度區(qū)鍍層光亮度差,則可以根據(jù)前面提到的可能原因進(jìn)行分析。
故障現(xiàn)象之一:低電流密度區(qū)鍍層光亮度差
(1)可能原因:鍍液溫度太高
原因分析:在鍍鎳液中,隨溫度升高,鍍液的電導(dǎo)率增加,電流效率提高,但陰極與陽極的極化作用均降低;溫度太高,鍍液的水分蒸發(fā)量大,使鹽類的水解及生成氫氧化物沉淀的趨勢增加,特別是鐵雜質(zhì)的水解,易形成針孔;鍍液的分散能力降低,低電流密度區(qū)光亮度差。
處理方法:控制鍍鎳液的溫度在標(biāo)準(zhǔn)值。
(2)可能原因:陰極電流密度太小
原因分析:陰極電流密度太小,低電流密度區(qū)鍍層薄,甚至鍍不上鍍層,因此,光亮度差。
處理方法:合理設(shè)定電流值。
(3)可能原因:硫酸鎳含量太低
原因分析:在光亮鍍鎳液中,硫酸鎳含量低,鍍層的光高度和整平性差,含量過低,會使零件的深凹處(即低電流密度區(qū))鍍層不光亮。
處理方法:定期分析并調(diào)整鍍液成分,控制其含量大于250g/L。
(4)可能原因:次級光亮劑過多
原因分析:次級光亮劑含量高,鍍層的光亮度好,但鍍層的張應(yīng)力提高,導(dǎo)致鍍層出現(xiàn)脆性。含量過高,鍍層亮而發(fā)烏,并使工件的低電流密度區(qū)鍍層灰暗,高電流密度區(qū)鍍層脆裂。
處理方法:a.用較長的時間電解(Dk=0.25A/dm2);
b.用活性炭吸附處理來降低其含量。
(5)可能原因:鍍液中銅雜質(zhì)過多
原因分析:鍍鎳液中的銅離子除化學(xué)材料、鎳陽極含微量的銅帶進(jìn)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(dǎo)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(yán)重時工件出現(xiàn)置換銅,造成結(jié)合力不良。少量的銅雜質(zhì)使低電流密度區(qū)鍍層灰暗、粗糙;較多的銅雜質(zhì)使低電流密度區(qū)鍍層發(fā)黑,鍍層脆性加大,甚至出現(xiàn)海綿狀的鍍層。所以,光亮鍍鎳液中,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。
處理方法一:電解法 少量的銅雜質(zhì),在pH=2~3的條件下,用小電流(Dk=0.05~0.1A/dm2)電解處理。
處理方法二:亞鐵氰化鈉處理法 較多的銅雜質(zhì)可以用亞鐵氰化鈉進(jìn)行處理
2Cu2++Na4[Fe(CN)6]→CU2[Fe(CN)6]↓+4Na+
127 304
根據(jù)理論計(jì)算,2.4g Na4[Fe(CN)6]可以除去1g銅雜質(zhì),實(shí)際處理時需要3g Na4[Fe(CN)6],由于過量的Na4[Fe(CN)6]能與Ni2+反應(yīng)生成沉淀,所以不會產(chǎn)生新的不良影響。在向鍍液中加入溶解號的亞鐵氰化鈉溶液時,需劇烈攪拌,時間約30min,然后過濾除去沉淀即可電鍍。
處理方法三:喹啉酸處理法 向鍍液中加入銅含量2倍左右的喹啉酸與Cu2+生成沉淀,然后過濾,除去沉淀即可電鍍(此方法使銅含量降到1mg/L以下)
處理方法四:QT或GF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,攪拌反應(yīng)1~2h后,過濾除去。
(6)可能原因:鍍液中有鋅雜質(zhì)
詳見故障硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鎳鍍層出現(xiàn)針孔的原因分析及處理方法(7)
故障現(xiàn)象之二:中電流密度區(qū)鍍層光亮度差
(1)可能原因:次級光亮劑太少
原因分析:在鍍鎳液中,糖精含量足夠時,鎳層的光亮度主要取決于次級光亮劑的含量,當(dāng)其含量低時,鍍層的光亮度差,不能獲得鏡面的光亮鍍層。假使在赫爾槽試驗(yàn)的試片上,出現(xiàn)鍍層的光亮度差,再向鍍液中加入適量的1,4-丁炔二醇(或其他次級光亮劑)后,使試驗(yàn)所得的試片上鍍層的光亮度明顯提高,而且高電流密度處鍍層不脆裂,低電流密度處鍍層。
不出現(xiàn)灰暗的現(xiàn)象,證明原鍍液中次級光亮劑太少,應(yīng)適量補(bǔ)充。
處理方法:用赫爾槽試驗(yàn)調(diào)整次級光亮劑的含量。
(2)可能原因:有機(jī)雜質(zhì)過多
詳見故障硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鎳鍍層出現(xiàn)針孔的原因分析及處理方法(3)
(3)可能原因:鍍液中鐵雜質(zhì)過多
詳見故障硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鎳鍍層出現(xiàn)針孔的原因分析及處理方法(6)
故障現(xiàn)象之三:高電流密度區(qū)鍍層光亮度差
(1)可能原因:鍍液的pH值太高
詳見故障硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鎳鍍層出現(xiàn)針孔的原因分析及處理方法(8)
(2)可能原因:初級光亮劑太少
詳見故障硫酸鹽鍍光亮鎳故障分析:鍍鎳層發(fā)花的原因分析及處理方法(3)。
(3)可能原因:鍍液中六價鉻雜質(zhì)過多
原因分析:在鍍鎳液中,鉻離子主要來源于鉻霧散落及掛具帶人。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溶液的分散能力降低,陰極電流效率顯著下降,鍍層發(fā)黑,結(jié)合力不良。當(dāng)六價鉻含量達(dá)0.01g/L時,陰極電流效率約降低5%~l0%,此時,陰極上大量析氫,含量更高時,低電流密度區(qū)鍍不上鍍層,高電流密度區(qū)鍍層脆裂;當(dāng)六價鉻含量達(dá)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l0~15mL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(xiàn)粉紅色,表明鍍液被六價鉻污染。在另一支試管內(nèi)加入1%二苯氨基脲溶液l0mL作為對比。
鍍鎳液中六價鉻的積累有以下幾個方面的原因:
①掛具絕緣膠破損?!耙徊椒ā敝绣冩嚺c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(jìn)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(yīng)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(dāng)濃度的鉻離子進(jìn)入鍍鎳液;
③鍍槽布局不合理。鍍鉻槽在鍍鎳槽后面,鍍鉻后掛具及鍍件上清洗殘液經(jīng)過鎳時滴入;
④鍍鉻槽距離鍍鎳槽近。若鉻槽距鎳槽在2m以內(nèi),鉻霧逸出進(jìn)入鍍鎳槽。
處理方法一:保險粉法 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(yīng)方程式如下
2H2Cr04+Na2S204+2H2S04一Na2S04+Cr2(S04)3+4H20
Cr2(S04)3+6NaOH一2Cr(OH)3++3Na2S04
具體處理步驟如下:
a.用l0%H2S04調(diào)pH=3;
b.在攪拌下,加入0.2~0.4g/L的保險粉(用量最好用小試驗(yàn)確定),繼續(xù)攪拌30min;
c.將鍍液加熱至60~70℃,繼續(xù)攪拌lh;
d.用5%NaOH溶液調(diào)pH=6.2,攪拌1h后,再測pH值,并在pH=6.2攪拌30min;
e.分三次,每次間隔10min,加入2~3g/L活性炭,攪拌lh;
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(diào)整鍍液成分并調(diào)節(jié)pH值,小電流電解4h;
i.用赫爾槽試驗(yàn)調(diào)整光亮劑并補(bǔ)加;
j.繼續(xù)小電流電解30rain后,試鍍.
處理方法二:硫酸亞鐵法 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價鐵,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(yīng)方程式如下
2H2Cr04+6FeS04+6H2S04一Cr2(S04)3+3Fe2(S04)3+8H20
Cr2(S04)3+6NaOH一2Cr(OH)3↓+3Na2S04
Fe2(S04)3+6NaOH一2Fe(OH)3↓+3Na2S04
具體處理步驟如下:
a.用l0%稀H2S04調(diào)pH=3;
b.在攪拌下,加入lg/L FeS04,繼續(xù)攪拌30min;
c.將鍍液加熱至60~70℃,繼續(xù)攪拌lh;
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(diào)pH=6.2,攪拌lh;
f.分三次,每次間隔10min,加入2~3g/L活性炭,攪拌60min;
g.靜置3h,趁熱過濾;
h.分析調(diào)整鍍液成分,并調(diào)節(jié)pH值,小電流電解4h;
i.用赫爾槽試驗(yàn)調(diào)整光澤劑并補(bǔ)加;
j.繼續(xù)小電流電解30min后,試鍍。
處理方法三:高錳酸鉀法 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l0%稀H2S04調(diào)pH=3,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;
d.用5%NaOH溶液調(diào)pH----6.2,攪拌30min(必要時加入2~3g/L活性炭,方法同處理方法一),趁熱過濾;
e.調(diào)整鍍液成分及pH值后試鍍。
(4)可能原因:鍍液中磷酸根雜質(zhì)過多
原因分析:鍍鎳液中,一定量的磷酸根會使工件的高電流密度區(qū)鍍層光亮度差、發(fā)黑,降低電流密度上限,嚴(yán)重時導(dǎo)致鍍層出現(xiàn)斑點(diǎn)、污塊,有時生成粉末沉積,應(yīng)控制在lg/L以下
處理方法:a.用l0%H2S04,調(diào)pH=3.8~4.O;
b.加熱鍍液至60℃,在攪拌下加入過量的三價鐵鹽(硫酸鐵或三氯化鐵),攪拌1h,使形成溶解度較小的磷酸鐵沉淀;
c.用5%NaOH,調(diào)pH=5.5(使過量的鐵形成氫氧化鐵沉淀);
d.過濾;
e.調(diào)整鍍液成分及pH值后試鍍。
(5)可能原因:鍍液中鉛雜質(zhì)過多
原因分析:在鍍鎳液中,鉛雜質(zhì)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(zhì)的含量高,低電流密度區(qū)鍍層灰暗、深凹處沒有鍍層,嚴(yán)重時出現(xiàn)頑固的“漏鍍”現(xiàn)象
鉛雜質(zhì)的來源:金屬陽極、化學(xué)材料、灰塵以及落人鍍槽的銅及銅合金工件遭受腐蝕而帶人
處理方法:小電流電解(0.05~0.1A/dm2)
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