又无络合剂时,会使低电流密度区发暗而高电流密度 区易烧焦。同时,由于 Fe 2 不断被氧化为 Fe 3 ,从而 生成 Fe(OH)3沉淀, 若过滤不净易使镀镍层表面产生粗 糙麻点。而且,由于铁是氢的低过电位金属,其单质 的存在会使镍层表面析氢加剧而产生针孔。因此,可 以说过高的铁杂质是镀镍层产生粗糙、针孔和麻点的 主要原因。
3. 2 铁杂质对镍镀层内在质量的影响
镀液中若含少量的铁杂质,会使镀镍层含少量的 铁,但它对镀层性能(如硬度、韧性、内应力及耐蚀 性等)无明显影响。若铁杂质超过 100 mg/L,镍镀层 中铁含量增加,会使镀层的硬度增加,韧性降低。过 高的铁杂质甚至会造成爆皮。
镀液中铁杂质超过 200 mg/L,镍镀层表面粗糙, 针孔多, 孔隙率上升, 从而影响镀层的耐蚀性。 同时, 镍层中铁含量过高,会因铁、镍形成微电池而进一步 降低镍层耐蚀性。如一次镀镍生产中,铁杂质质量浓 度达 864 mg/L, 造成镀层耐铜加速醋酸盐雾试验低于 4级,从而不得不停产对镀液进行大处理。
4 铁杂质污染的预防和处理
4. 1 镀镍液中铁杂质污染的预防
防止镀镍液中铁杂质污染最简单而有效的方法 是:确保镀件入槽前严格清洗,减少铁杂质的带入; 及时捡出落入镀槽的镀件,以免因腐蚀产生铁杂质; 至少每月一次倒槽过滤,清除槽底铁沉淀,清洗钛蓝 布,去除钛蓝布上吸附的铁杂质等污染物。
4. 2 铁杂质污染的处理方法
4. 2. 1 WZ-Fe 除铁剂的使用
铁杂质污染不严重(其质量浓度低于 200 mg/L) 时, 可采用添加 WZ-Fe 除铁剂的方法处理。 因其中含 吡啶羟基丙烷磺酸盐或丁炔基硫代丁二酸脂钠盐、脂 肪烃不饱和磺酸盐,以及部分还原剂,可还原 Fe 3 , 并可有效络合 Fe 2 ,使之不断地与镍共沉积而逐步减 少镀液中的铁杂质。具体办法是:每天定量加入 WZ-Fe 除铁剂, 使其体积浓度维持在 2 mL/L的水平, 从而使铁杂质质量浓度低于 30 mg/L的水平。
4. 2. 2 小电流电解处理
实践证明,电解含同一质量浓度 Ni 2 、 Fe 2 的混 合液,镍镀层中铁含量会随电流密度降低而升高。因 而可用小电流电解除去部分铁杂质。具体做法是:以 瓦楞形电极板作阴极,以 0. 2 ~ 0.3 A/dm2的小电流密 度电解至瓦楞板低凹处无灰暗镀层为止。而后补加光 亮剂即可开镀。
4. 2. 3 槽液大处理
状况极差或铁杂质过高的镀镍液,必须进行大处 理。方法是:用 KMnO 4或 H 2O 2在酸性条件下将 Fe 2 氧化至 Fe 3 ,再将 pH 调高,使 Fe 3 完全沉淀为 Fe(OH)3, 然后过滤除去沉淀。 以上各步骤反应式如下: 232
42
5Fe 8H MnO 5Fe Mn 4H O −
→
(或 23
222
2Fe 2H H O 2Fe 2H O
→ )
3
3
Fe 3OH Fe(OH)
−
→ ↓
大处理在除去铁杂质的同时,也能将有机杂质去 除,处理完全,效果良好。如一次大处理,通过原子 吸收光谱法分析镀液中的铁杂质含量,结果发现,处 理前铁的质量浓度为 864 mg/L, 而处理后铁杂质含量 降到 0.7 mg/L。可见大处理去除铁杂质较彻底。 大处理的具体操作方法是,先分析镀镍液中铁杂 质含量,据此计算 KMnO 4或 H 2O 2的需要量,按其需 要量的 2倍量取 KMnO 4或 H 2O 2,稀释后在搅拌下加 入槽液中,调 pH 至 3.0 ~ 3.5,搅拌 1 h,再将 pH 调 至 6左右 (最好用 Ni(OH)2或 NiCO 3调) , 再搅拌 0.5 h, 加入 2 g/L的粉末活性炭,搅拌 1 h后静置 4 h以上, 倒槽过滤, 然后重新调整 pH , 补加光亮剂后即可试镀。 但大处理也存在以下缺点:费时,成本较高,并会损 失部分槽液,破坏部分光亮剂。
5 结语
镀镍生产中,镀液中较低含量的铁杂质对镍层质 量基本无影响,但铁杂质含量高时,会使镍层粗糙、 有麻点针孔,从而使镀层应力增大,耐蚀性降低。因 此,注意日常维护是减少铁杂质的最简单而有效之方 法。当镀液中铁杂质的污染不太重时,可通过添加 WZ-Fe 除铁剂,利用络合剂稳定 Fe 2 ,从而减少铁杂 质。在生产空闲时,采用小电流电解除去 Fe 2 ,同时 还可除去 Cu 2 、 Pb 2 等杂质,有利于槽液维护。用 KMnO 4或 H 2O 2进行大处理,可彻底清除铁杂质和有 机杂质,但成本高,费时,该法适用于状况极差或铁 杂质极高的镀镍液。
参考文献:
[1] 柳玉波 . 表面处理工艺大全 [M]. 北京 : 中国计量 出版社 , 1996: 227-231.
[2] 傅献彩 , 陈瑞华 . 物理化学(下册) [M]. 北京 : 高等教育出版社 , 1987: 148-154.
[ 编辑:韦凤仙 ]
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