鍍鎳
鍍鎳
5.1鎳的性質(zhì)
(1) 色澤:銀白色,發(fā)黃
(2) 結(jié)晶構(gòu)造:FCC
(3) 比重:8.908
(4) 原子量:58.69
(5) 原子序:28
(6) 熔點(diǎn):1457 C
(7) 沸點(diǎn):2730 C
(8) 電阻:6.84 uohs-cm
(9) 抗拉強(qiáng)度:317 Mpa
(10) 電解鎳有較高硬度
(11) 大氣中化學(xué)性安定不易變色,在600 C以上才被氧化
(12) 液中不被溶解
(13) 鎳抗蝕性比銅強(qiáng),銅制品宜鍍上鎳
(14) 鎳易溶于稀硝酸,但在濃硝酸形成鈍態(tài)不易溶解
(15) 鎳在硫酸、鹽酸中溶解比在稀硝酸溶解慢
(16) 鎳的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.25伏特,比鐵正,對(duì)鋼鐵是屬于陰極性鍍層只有完全覆蓋鎳才能保護(hù)防止
生銹
(17) 鎳易于拋光可做為電鍍中間層
(18) 當(dāng)鎳缺乏時(shí)可用銅錫合金代替
5.2鍍鎳工程
鎳鍍層的性質(zhì)及外觀(guān)能被控制而且操作范圍很廣,所以廣泛被應(yīng)用于裝飾性工程性電鍍及電鑄
(1) 裝鏡面光澤的特性
工程性鍍鎳用于防腐蝕、耐磨、焊接性、磁性及其它特興其鍍層為純的鎳
鎳電鑄是用電鍍的方法制造全鎳質(zhì)的零件及物品,如鎳工具、模具、鑄模、唱片壓板(record
stampers),無(wú)縫管、染印網(wǎng)(printing screens)
電鍍反應(yīng)為Ni+2e-Ni,其中Ni是由水溶液中鎳鹽提供而由陽(yáng)極鎳來(lái)補(bǔ)充、陽(yáng)極效率近100% ,大
于陰極電流效率所以鍍?cè)≈?Ni 離子及 pH會(huì)曾加，雖帶出 (drag-out)可抵消Ni的增加,但有
時(shí)仍不足須加水及其它成份調(diào)節(jié)鍍?cè)〕煞?并加酸來(lái)保持pH值
鍍鎳一般可分為全光澤鎳、半光澤鎳、雙重鎳、三重鎳、工程鎳、犁地鎳、電鍍鎳及鍍黑鎳
5.3裝飾鎳電鍍
其各種鍍?cè)∨浞?見(jiàn)5.4),其主要成份為硫酸鎳(nickel sulfate)、氯化鎳(nickel chloride)
及硼酸(boric acid)。硫酸鎳主要是提供Ni的來(lái)源,氯化鎳是幫助陽(yáng)極鎳溶解及導(dǎo)電性,硼酸是
幫助鍍層平滑及更具延性。 針孔防止劑 (anti-pitting)或潤(rùn)濕劑(wetting agent)可防止氫
氣泡停滯而形成針孔鍍層,不起泡沫之潤(rùn)濕劑可用空氣攪拌減低表面張力。大部份的鎳鍍?cè)《?/p>
屬專(zhuān)利商業(yè)配方,必須依照廠(chǎng)商提供的資料操作,典型的配方為瓦特鍍?cè)?wattsath)。
5.4裝飾性鎳鍍?cè)∨浞?br /> 由添加劑的控制可得全光澤鎳(fully-bright nickel)、半光澤鎳(semi-bright nickel)及犁
地鎳(satin-like nickel)。
全光澤鎳含硫成份0.06％~0.1％,其添加劑至少需二種有機(jī),一種是光澤劑含硫成份如benzene
sulfonamide, benzene disulfonic acid,benzene trisulfonic acid, napthalene
trisulfonic acid。
另外一種是平滑劑(leveling agent)如formaldehyde, comarin, ethylene cyanohydrin及
butynediol。這二種添加劑混合使用可得到光澤平滑鎳鍍層, 其光澤作用主要是硫共同析出
(codeposition)的結(jié)果。鋅、鎘,及硒(selenium)有光澤作用,半光澤鎳只加平滑性添加劑所以
不含硫,它很容易拋光而得到光澤表面,但一省去拋光而直接再鍍一層全光澤即為二種鎳
(duplex nickel) 更耐腐蝕。通常雙重鎳與半光澤鎳鍍層厚度比為1:3。另外在全光澤鎳與半
光澤鎳間再鍍上很薄(10％全部厚度),一層含高硫份(0.15％)的鎳即為三重鎳(triple layer
nickel),其耐蝕性更加。
5.5 工程性鍍鎳(Engineering Nickel Plating)
鎳具有優(yōu)良的物理、機(jī)械及化學(xué)特性所以在工程或工業(yè)上應(yīng)用很多,如防止腐蝕、硬度、耐磨
及磁性等。其鍍層需無(wú)缺陷(defect-free)光澤性在這里不很重要。其鍍層之主要機(jī)械性質(zhì)
有:1.強(qiáng)度(tensile strength), 2.延展性 (elongation),3.硬度(hardness), 4.內(nèi)應(yīng)力
(internal), 5.疲勞限度(fatigue life), 6. 氫脆性(hydrogen embrittlement), 鎳鍍層常
被應(yīng)用于化學(xué)、石油、食品及飲料工業(yè)上防止腐蝕,防止產(chǎn)品污染及保持產(chǎn)品純潔。通常鎳在
氧化氣氛下容易腐蝕,而還原性下不易腐蝕,但鎳本身會(huì)形成氧化物鈍態(tài)膜保護(hù)。當(dāng)其氧化物保
護(hù)膜被氯化物容液侵入則會(huì)形成針孔狀腐蝕。一般鎳鍍層在中性或堿性溶液可以保護(hù)住,但太
多數(shù)礦物則會(huì)被腐蝕。
5.6 工程鎳鍍?cè)∨浞?br />
(1) 瓦特浴(watts bath)
硫酸鎳 NiSO4．7H2O 300g/l
氯化鎳 NiCl2．6H2O 60g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
浴溫 60C
電流密度 430A/m^2
(2) 全氯浴(all-chloride bath)
氯化鎳(NiCl2．6H2O) 300g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
電流密度 430A/m^2
(3) Sulfamate浴
Nickel Sulfamate Ni(H2NSO3)2 400g/l
硼酸 30g/l
pH值 4.5
浴溫 57C
電流密度 430A/m^2
5.7 瓦特鍍?cè)℃囧儗訖C(jī)械性質(zhì)之影響因素
抗拉強(qiáng)度(tensile strength):隨鎳離子濃度增加而增加,操作范圍內(nèi)與浴溫,pH值,電流密度比
較沒(méi)有關(guān)連。
延展性(elongation):隨鎳離子濃度增加而減少,溫度增加至55C則增加,超過(guò)55C則下降,與pH無(wú)
關(guān)。
硬度(hardness):隨鎳離子增加而增加,溫度上升至55C則減小,超過(guò)55C則增加。
內(nèi)應(yīng)力(internal stress):隨鎳離子增加而增加,氯化物增加則劇烈增加,電流密度增加由減少
變成增加。