电镀光亮镍铁合金的应用与实践

    电镀光亮镍铁合金

    一、合金镀层的特点：  
    1、特别适用于管状零件，如钢椅零件、自行车、缝纫机、电熨斗、电筒、五金工具、行李车、书包架等产品上，常规镀镍件，镀前要求深孔及管内保持无锈，防止在酸性光亮镀铜时因与镀液接触而引起置换反应，这种现象在电镀中很难避免，管子内的铁杂质落入镀镍槽内便污染了槽液，严重影响了镀层质量，这是其它电镀工艺难以解决的难题。而采用了镍铁合金工艺就迎刃而解。镍铁合金镀层，其光亮度与整平性可以与任何光亮镍媲美。因此该工艺在生产中已被广泛地采用。  

 
    2、抗蚀性能好，光亮镍铁镀层+微孔铬（采用NI-Fe/缎面镍/铬，其铬层为微孔铬或采用铬层阳极电解法）其抗蚀性能比亮镍+铬镀层还要好些。镍铁合金镀层为了进一步提高耐蚀性，防止产生黄色斑点，往往采用双层镍铁合金镀层，就是在钢铁上先镀一层含铁30-40%的镍铁合金（简称为高铁合金）。然后镀一层含铁10-15%的镍铁合金（简称为低铁合金）。高铁合金最好占合金镀层总厚度的三分之二。低铁合金镀在高铁合金上的目的是为了防止镍铁合金镀层在腐蚀解质中产生黄色斑点）同时可使低铁合金的电位比高铁正。腐蚀过程可像双层镍一样横向扩展，从而提高了耐蚀性。  

    3、镍铁合金可以直接镀在钢铁零件上，不需要铜打底，简化了工艺，避免了用氰化钠为络合剂的剧毒氰化镀铜工艺，达到了无氰电镀的目的，改善了环境污染。同时，镍铁镀液中可将有害的铁杂质转化为有益的镍铁镀层，镍铁镀层具有良好特性。它的硬度和韧性高于光亮镍镀层，一般镍铁硬度HV5688MPa-6669MPa，由于韧性好，即使镀后进行切削也不会脱落，平板上电镀镍铁镀层可获得全光亮效果。  

    4、可节约15-30%镍，工艺研究的原则是以价廉、无毒、无害清洁的材料和先进的生产工艺取代不清洁、昂贵、落后的材料的生产工艺，提高产品质量，并且有一定经济效益，而镍铁合金镀层恰恰符合这一原则。有一个工具厂说，过去电镀亮镍时，由于铁的干扰，每年要处理镀液好几次，费料又费工，还要造成停产处理和镀液损失，改为镍铁镀液后，就不必要了。绍兴有家电镀厂7000升镍铁缸镀摩托车保险杠，改用镍铁工艺后，半年就用了壹吨多铁板。  

    二、镍铁合金发展趋势：  
    防护装饰性Ni-Fe/Cv电镀体系，工艺稳定，操作简便，镀层整平性能好，光亮度高，又是无氰电镀。因此,得到迅速发展推广。镀层体系由过去单层发展到双层、三层、组合性Ni-Fe多镀层操作方式，由手工发展到直线式、环形式自动线，适用范围由小五金工具、家用电器、自行车业、钢家具业，总之近十年的生产实践证明，防护装饰性Ni-Fe/Cv电镀体系是很有发展前途的镀种。  

    电镀双层镍铁合金就是在铁件上先镀一层含铁30-40%的镍铁合金（简称高铁合金），然后镀一层含铁10-15%的镍铁合金镀层（简称低铁合金），高铁合金最好占合金镀层总厚度的三分之二，把低铁合金镀在高铁合金上面的目的有2，（1）防止镍铁合金镀层在腐蚀介质中产生黄色斑点，美国乐思公司在长期的大气暴露试验中观察到含铁10-15%的合金镀层没有出现泛点现象，故认为把低铁合金放在上面是防止泛点的有效措施，我们国内有许多厂家在实践中也验证了这一点。

   
    （2）利用高铁镀层与低铁合金层之间的自然电位差，提高了防护性能，根据杭州惠丰表面技术研究所目前双层镍铁工艺配方参数经武汉材保所测定，自然电位差50mv，如果把高铁合金的铁含量进一步提高电位差更高，因此目前有许多厂家，在现有单层镍铁基础上，改为高铁镀层和低铁镀层相结合多层镀层，无论是光亮度、整平性、防护性均有很大程度提高。

   
    三、镍铁合金镀液的优点：  
    1、镍铁合金镀层的色泽比亮镍要白亮界于镍和铬之间，目前可以通过添加某种添加剂可任意得到全光亮和乌亮型的镍铁镀层；   
    2、镍铁合金镀层的韧性好，不亚于光亮镍镀层，易于制造出在切削、弯曲、变形等使用条件下的产品；  
    3、镍铁合金镀层的整平性良好，镀13mu镍铁合金镀层的整平性相当于20mu亮镍的整平性；  
    4、镍铁合金镀层比亮镍镀层更易于套铬，有利于提高零部件的抗蚀装饰，表面硬度和耐腐蚀性能；  
    5、镍铁合金镀层硬度较高Ni-Fe25%的硬度比亮镍高20-25%；  
    6、镍铁合金镀层的抗蚀性能良好，特点是当镀层中Fe含量在12%以下时与亮镍无差别，延展性良好；  
    7、镍铁合金镀层不易钝化，在生产过程中允许电流突然断电，电镀时零件在生产过程中稍稍停顿后，也可继续电镀不影响质量，并且易于套铬；  
    8、镍铁合金电镀工序少，因此采用自动线“一步法”电镀流水线的总长度要比多层电镀总长度减少1/4；  
    9、镍铁槽液可以从光亮镍槽液直接转化到镍铁槽液，可以不停产，节约了费用；  
    10、镍铁的操作简便、工艺稳定、操作条件范围宽、维护管理方便；  
    11、镍铁合金的三废处理比铜、镍、铬电镀简单；  
    12、镍铁合金的电镀成品率高，没有多层电镀时相互影响的因素多，套铬时镀层的脱落现象也少；  
    13、镀液中镍离子浓度比亮镍低，带出损失少。  

    四、电镀镍铁合金镀液中的几个主要问题：  
    1、稳定剂  
    在光亮镍铁合金镀液中，Fe2+的稳定剂是十分关键，这是因为在空气中或电镀过程中，镀液中的Fe2+在阳极容易被氧化成Fe3+，在没有稳定剂的镀液中当PH超过2.5左右时，就有可能生成沉淀，另方面如使用较大电流密度时，由于大量氢离子放电，致使阴极表面附近的局部区域中Fe(OH)3的沉淀发生，吸附到阴极表面造成针孔、毛刺和脆性。因此，在镀液中必须要加入一定量的Fe2+稳定剂和足够量的缓冲剂，才能使镀液保持稳定。  

    镀液的稳定性是指：保证生产上能获得全光亮的镀层，防止氢氧化铁生成，镀层的延展性、整平性、均匀性、韧性、结合力、抗蚀性能、硬度、厚度等综合性能要符合标准。  

    为了达到与光亮镍相似的目的，杭州惠丰表面技术研究所对镍铁镀液的添加剂作了大量的研究，获得了各种性能良好的组合型试剂，以满足上述质量要求。这些组合型试剂的一个共同特点就是：向络合剂兼稳定剂、光亮剂兼整平剂等综合合成的方向迈进。  

    镍铁合金镀液的配方及操作条件：  
    镀液组成：  
    硫酸镍（NiSO4.7H20）    180-220g/L  
    氯化镍(NiCI2.6H20)       30-50g/L  
    硼酸(H3BO3)                40-50g/L  
    硫酸亚铁(FeSO4.7H2O)       10-35g/L  
    DNT-1辅光剂                10-15ml/L  
    DNT-2主光剂             0.6-1.0ml/L  
    DNT-3稳定剂             20-30ml/L  
    润湿剂RS932             0.5-1.5ml/L  

    操作条件：  
    PH3.2-3.8  
    温度55-65℃  
    DK2-5A/dm2  
    镍阳极：铁阳极8-12：1  
    搅拌阴极移动  

    添加剂的作用和消耗量：  
    DNT-1辅光剂：减少镀层内应力，增加镀层柔软，低区走位好  
    消耗量：80-120ml/KAH  
    DNT-2主光剂:提高镀层整平，出光速度快、光亮。  
    消耗量:100-200ml/KAH  
    DNT-3稳定剂:稳定镀液，防止Fe2+氧化成Fe3+主要是带出消耗，添加量是主光剂的约8-10%  
    由亮镍镀液逐步转化成镍铁合金镀液。  
    在原光亮镍液中除不加硫酸亚铁外，其它成份按镍铁镀液的配方进行调整，并以计算量的铁阳极取代部份镍阳极，不必停顿生产，即可进行电镀镍铁。