摘要:研制出一种滚镀镍铁合金新工艺。提出了几项镍铁合金电镀中阻止亚铁离子氧化成铁离子的措施。对该工艺的特点、工艺规范、镀液配制、添加剂的作用及控制以及生产维护(包括稳定二价铁离子、镀层含铁量的控制、镀液pH和温度的控制等)分别进行了介绍。该工艺克服了滚筒的转动将空气带入镀液中氧化二价铁离子的问题，不但节约了昂贵的金属镍，同时具有镀液稳定、维护容易，镀层洁白光亮、结合力优良等优点。

1前言

近来，金属材料价格飞涨，其中以镍为甚。电镀界采取各种节镍、代镍措施，以缓解镍价高昂的压力。上世纪80年代，我国电镀界推广镍铁合金电镀工艺获得成功仁1-51。镍铁合金无论在耐蚀性还是在装饰性方面都很好，还可以节约10%一40%的镍，镀液稳定，维护并不困难。十分遗憾的是，目前为止，这样成功的工艺应用面不够宽，没有受到电镀界足够的重视，没有得到大规模的应用。

镍铁合金电镀溶液中存在容易被氧化的二价铁离子，它容易被双氧水、高锰酸钾、六价铬、空气所氧化，成为三价铁离子。三价铁离子容易转化为氢氧化铁，氢氧化铁夹杂在镀层中产生毛刺。这可以由Fe-H20的,p-pH图知，当pH=3时，Fe3+，就会生成氢氧化铁沉淀，而Fez+要到pH二7时才生成氢氧化亚铁沉淀。所以电镀镍铁合金时只采用阴极移动而不用空气搅拌。镍铁合金电镀主要应用于挂镀，这是因为滚镀时，特别在使用半浸式滚筒时，由于滚筒的转动将空气带人镀液中，使二价铁离子氧化成三价铁离子，给镀液维护带来困难。因此，到目前为止，少见到滚镀镍铁合金工艺的报道。

本文提出了一种滚镀镍铁合金新工艺。本工艺克服了滚筒的转动将空气带入镀液中氧化二价铁离子的问题，不但节约昂贵的金属镍，同时具有镀液稳定、维护容易的优点，值得大力推广。

2阻止亚铁离子氧化成铁离子的措施

采用以下措施可以阻止亚铁离子氧化成铁离子:

(1)防止氧化剂进人镀液使亚铁离子氧化成铁离子。生产时避免使用空气搅拌，不用双氧水、高锰酸钾对镀液进行大处理，避免挂具带人铬配。

(2)加人亚铁离子的络合剂，减少镀液中游离亚铁离子的浓度，使亚铁离子的氧化电位正移，氧化反应难以发生。可以作为亚铁离子的络合剂的物质有柠檬酸钠、葡萄糖酸钠等。

(3)加人适当的还原剂。一方面优先与镀液中可能存在的少量氧化剂反应，减少亚铁离子被氧化的几率;另一方面，即使有少量铁离子生成，也能够立即被加人的还原剂所还原。可以作为还原剂的物质有抗坏血酸、邻苯二酚等。

(4)加人铁离子的络合剂，降低镀液中游离铁离子的浓度，尽量避免有铁离子在pH较低时生成沉淀，使镀层产生毛刺。可以作为铁离子的配位剂的物质有EDTA、水杨酸、乳酸，草酸等。

3本镍铁合金滚镀工艺的特点

在研究镍铁合金电镀特点的基础上，对亚铁离子和铁离子的络合剂、各种还原剂进行了大量的筛选和组合，得到了2种性能优良的稳定剂:镍铁C剂和镍铁D剂。这两种稳定剂由亚铁离子和铁离子的络合剂、还原剂组合而成。镍铁A剂和镍铁B剂由各种镀镍中间体组成。例如镍铁A剂由PME,PAP,BMP,DEP等次级光亮剂组成，镍铁B剂由糖精，BBI,ALS等初级光亮剂组成。本工艺特点如下:

(1)本工艺是一种镍铁合金滚镀工艺。常规的镍铁合金电镀工艺由于在滚镀条件下难以防止亚铁离子的氧化，一般不用于滚镀。本工艺生产应用表明，长时间生产镀液中的川Fe3')<0.4群L，镀层没有毛刺。

(2)本镍铁合金滚镀工艺节约用镍10%一30%，且浓度较低，镀液带出损失少，降低了生产成本，但不降低防护性能。

(3)与纯镍镀层相比，镀层洁白光亮，结合力优良，走位好，韧性好。

(4)镀液稳定，容易操作维护。

4酉己方和操作条件

过滤连续过滤

阳极(镍和纯铁或低碳钢)SA:SK=2:1S(Ni):S(Fe)=15一18:1

5镀液配制

(1)按照镀镍溶液的配制方法溶解硫酸镍、氯化镍和硼酸。

(2)加人2mUL双氧水(30%)，搅拌1h，提高液温至65一70℃，保温2h，以除去残余的双氧水。加人活性炭2岁L，搅拌1h，静置4h以上，过滤。

(3)量取所需量的镍铁C剂、加人已处理的镀液中，搅拌，再量取所需量的镍铁D剂加人镀液中，搅拌。

(4)调整镀液pH至3.50

(5)称取计算量试剂级硫酸亚铁，用镀液溶解后加人槽中。

(6)按配方量加人其他添加剂，过滤搅拌1h，使添加剂分散均匀，小电流电解后即可试镀。

6添加剂的作用和控制

(1)镍铁A剂:光亮整平作用.过量时会引起低电流密度区漏镀，高电流密度区产生针孔、麻点，应在搅拌下分少量多次加人，消耗量200一250mL/(kA·h)。

(2)镍铁B剂:配合A剂起光亮作用，改善低电流密度区覆盖能力和整平性，消耗量200mU(kA·h)o

(3)镍铁润湿剂:消除镀层针孔，消耗量20--40mL/(kA·h)。

(4)镍铁C剂:稳定镀液。含量过高时，降低镀层的光亮度和整平性。消耗量15一20mL/(kA·h)o

(5)镍铁D剂:稳定镀液。含量过高时，降低镀层的光亮度和整平性。消耗量25一30mL/(kA·h)o

7生产维护

7.1稳定二价铁离子

镍铁合金滚镀生产中稳定亚铁离子较困难，本工艺采用性能优良的稳定剂，防止亚铁离子的氧化。除了采用性能优良的亚铁稳定剂，并维持镀液中一定稳定剂的含量以外，还应避免在镀液中加人氧化剂，如双氧水，尽量采用全浸式滚筒。

7.2镀层含铁A的控制

温度、电流密度、pH对镀层含铁量的影响较小，镀液中镍铁离子含量之比、搅拌形式的影响显著。

(1)镀液中镍铁离子含量之比显著影响合金成分。当p(Ni):p(Fe)=25一35时，滚镀条件下镀层中铁含量可达35%一55%，当p(Ni):爪Fe)=40一，时，镀层中铁含量可达10%一30%。本工艺控制镍离子含量在45一55梦L，铁离子含量在1一1.5g/L，镀层中含铁量为10%一30%。要经常分析镀液中各成分含量，注意调节铁阳极的数量，停产时，应将铁阳极取出。

(2)搅拌形式显著影响合金成分。在相同条件下，挂镀时空气搅拌比阴极移动所得镀层的铁含量高得多，而滚镀得到的镀层的铁含量更高。因此，滚镀时镀液里铁离子含量宜低一些。

7.3镀液pH和温度的控制

滚镀镍铁的特点是pH上升较快。pH较高时，容易生成氢氧化物而夹杂在镀层中，形成针孔、麻点，导致镀层有脆性;pH较低，对光亮剂的发光效果有抑制作用，降低镀层光亮度。pH宜控制在3.2一3.8。可用100%的硫酸和5%的NaOH调节pH,温度高低与电流密度大小要相适应，采用较高的温度，可配合较高的电流密度，能提高分散能力和深镀能力，提高光亮度和缩短电镀时间。温度低，电流密度也随之下降。在低温下，保持电流不变，容易使零件局部电流密度过大，引起烧焦，生成滚桶眼印。温度控制在55一63℃为佳。

7.4阳极与电流密度

如果按理论计算，滚桶内零件的表面积比镍阳极表面积大于10倍以上，但由于滚桶壁板的屏蔽的影响，零件相互遮挡，有效的导电面积难以确定，所以要尽量多挂入阳极，把阳极铜棒全部挂满。

电流密度大小与金属离子浓度、温度、转速、添加剂质量、装载量等因素相关，电流密度过大，镀层烧焦;电流密度过小，沉积速度慢，深镀能力差，光亮度下降。

7.5杂质处理方法

滚镀镍铁生产过程杂质的来源大致有:镍阳极不钝，化工原料不纯，掉落槽底镀件金属溶解，清洗导电铜棒、铜座的洗液，外来灰尘、油污进人，光亮剂的分解产物等。产生的杂质有:Cu,Zn等金属离子，有机分解产物、不溶性悬浮物等。可以采用电解法、活性炭吸附、过滤等方法处理杂质。

电解处理法:电解法可以清除金属杂质，也可以消耗过量的光亮剂。采用2一4A/d扩大电流密度电解，可消耗因失误添加的过量光亮剂，通常电解法采用0.1一0.5A/dm，低电流密度，此时金属杂质先行析出。电解处理用的阴极可用平板状、波纹状、网状，如果将细丝的网状卷成圆柱状作为阴极，可获得更低的电流密度区间。调整镀液的pH为2一3时，电解去除铜、硝酸根杂质最好，而镍的沉积最慢，消耗少，所以，电解处理时选择pH多为3左右。另外，电解时选择高温，杂质的电沉积更有效，搅拌也有利彻底清除杂质。低电流密度处理条件为:电流密度0.1A/d扩以下，采用阴极移动或者过滤机，电解时间10一24h.

活性炭吸附过滤法:对于有机杂质，则必须加人化学纯活性碳2一5扩L，不断搅拌1h，静置10一12h，进行过滤，滤去吸附有有机物的活性碳、金属沉淀物和不溶性物质。

7.6不合格镀层的退除

电解法:使用硝酸盐电解退除，或使用笔者所在公司的电解退镀粉。化学法:使用硝酸退除。

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