复合电镀镍-金刚石工艺及其故障处理

Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ＆Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＶｏＩ．３０　Ｎ０．３　复合电镀镍一金刚石工艺及其故障处理　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　Ｆａｕｌｔ　Ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ—Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｃｏａｔｉｎｇ　霍苗，杨建桥　（陕西科技大学，陕西西安７１００２１）　ＨＵｏ　Ｍｉａｏ。　ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｑｉａｏ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｕｌｐ　ａｎｄ　Ｐａｐｅｒ　Ｍａｋｉｎｇ．Ｓｈａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００２１，Ｃｈｉｎａ）　摘要：　介绍了复合电镀镍一金刚石的工艺过程，详细分析了影响复合电镀工艺的诸多因素。介绍了电镀过程中经常遇到的一　些故障，并就这些故障提出了处理办法。　关键词：　复合电镀；工艺；常见故障；故障处理　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｎｉｃｋｅｌ—ｄｉａｍｏｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｌａｔｉｎｇ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｓｏｍｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆａｕｌｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ａｎｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｐｌａｔｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ｃｏｍｍｏｎ　ｆａｕｌｔ；ｆａｕｌｔ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　中图分类号：ＴＱ　１５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—４７４２（２０１０）０３—００１０—０２　０前言　复合电镀技术是指在电解质溶液中加入一种或　金刚石粉（１０￣２０址ｍ）　Ｈ３ＢＯ３　ＮａＣ１　３０￣４５　ｇ／Ｌ　１０￣４０　ｇ／Ｌ　１６　ｇ／Ｌ　几种不溶性固体微粒，在金属离子被还原的同时，将　不溶性的固体微粒均匀地夹杂到金属镀层中。复合　镀层是一类以基质金属为均匀连续相和以不溶性微　粒为分散相的金属基复合材料的镀层。其在材料的　表面活性剂ｐＨ值　Ｊｋ　０．０５～Ｏ．１５　ｇ／Ｌ　３～５　１．Ｏ～２．５　Ａ／ｄｍ。　４０～５５℃　表面防护、表面改性以及表面强化等方面越来越显　示出不可替代的重要地位。由于其具有优良的机　械、物理、化学性能，已受到材料界的关注ｌ１　］。利用　复合镀技术可以制备出一系列性能优异的复合镀　层，目前研究较多的是高硬度、耐磨性镀层。此类复　合镀层是在基质金属中加入硬度较高的微粒，如：　ＳｉＣ，Ａ１。Ｏ。，金刚石等硬质微粒。这些微粒弥散分　ｔ　１　ｈ　（２）镀前预处理　基体镀前处理：　机械打磨一电镀　抛光一化学除油一弱酸活化　金刚石粉的预处理：　丙酮浸泡一去离子水洗一至ｐＨ值约为７一去离子水洗一稀氢氧化钠浸泡一稀硝酸浸泡一　布在镀层中能显著提高镀层的耐磨性能　］。本文制　去离子水冲洗　备了镍一金刚石复合镀层，并分析了复合电镀中常见　的故障，提出了相应的解决办法。　浸泡在镀液中待用　１．３常见故障及处理　１复合电镀镍一金刚石　１．１　工艺流程　１．３．１镀层结合力差　镀层结合力差，通常表现为起泡、开裂、脱皮等。　主要原因：镀前处理不良、零件表面有油及氧化物　电镀一镀后处　镀液配制一镀前预处理一等；电镀过程中产生双性电极或断电时间过长；镀液　理——＋热处理—一性能测试　１．２工艺规范及镀前预处理　（１）工艺规范　ＮｉＳＯ　・６Ｈ２　Ｏ　中硼酸少、杂质多、ｐＨ值高、有油及有机杂质或光　亮剂过多等。　（１）前处理不良　２００，～３００　ｇ／Ｌ　０，～５０　ｇ／Ｌ　镀层结合力差主要是镀前处理不良所造成的。　基体金属表面黏附油污不可避免，这些油污除不　ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ　２０１０年５月　电镀与环保　第３０卷第３期（总第１７３期）　・１１・　净，轻则影响镀层结合力，重则影响镀层结构。除油　不净因素：除油液成分、温度、时间不当等。因此，需　加强镀前处理（包括：除油、除锈），以保证零件表面　没有油污、锈斑和氧化皮，同时加强电镀前的活化处　理，保证零件表面在电镀前没有氧化膜产生。　（２）杂质多　铜、铬等杂质过多，除引起镀层毛刺外，还能影　响镀层结合力；有机添加剂分解产物过多也会影响　结合力。只要严格执行操作规程，减少杂质带入量，　就能将杂质的质量浓度降到最低值，不致产生危害。　１．３．２镀层表面出现针孔　针孔大多是气体在镀件表面停留而造成的，可　以使用润湿剂和强搅拌来减小它的影响。除此之　外，造成针孔的原因还有：表面润湿剂少、阴极电流　密度过大等。　（１）表面润湿剂少　电镀过程中阴极有氢气析出，如果镀液ｐＨ值　过低、阴极移动过缓、润湿剂的质量浓度不足都会使　氢气吸附在镀件表面，阻碍镀层金属的沉积，而在镀　层表面形成针孔、麻点。由于润湿剂在电镀过程中　被不断消耗，故应经常补充。　（２）阴极电流密度过大　针孔、麻点如出现在镀件的凸出部分（面向阳　极），则表明阴极电流密度过大，调低阴极电流密度　即可避免。　１．３．３镀层表面粗糙　粗糙是由于溶液中的微粒在电镀过程中留置在　镀层中而形成的。镀层粗糙的主要原因：主盐的质　量浓度过高。它也是镀液不稳定因素之一。当阳极　面积过大，阴极面积过小，阳极溶解的金属离子除少　量供阴极沉积外，还有大量剩余，必然导致主盐的质　量浓度上升。大量镍金属微粒从阳极分离，沉积槽　底，有的被带电吸附到阴极上，使高电流密度区产生　堆积镀层或粗糙无光，影响了镀层质量。所以，在配　制电镀液时，切忌主盐取上限值。另外，为了控制主　盐的质量浓度，也可挂人适量的不溶性阳极。　另外，本文采用的磨料微粒是金刚石微粉，当其　质量浓度过大时，表面质量会有所下降。由于金刚　石微粒属非导电性粒子，有空间位阻效应，减少了实　际沉积面积，相当于电流密度增加，引起小尺寸微粒　团聚，导致镀层表面粗糙，降低了表面质量。　１．３．４镀层发花　（１）氯化物和硼酸偏离规范　镍一金刚石镀液的阳极活化剂为ＮｉＣ１。・６Ｈ。０。　其中ｃ１一能促进阳极溶解，保证主盐的正常补充，并　能提高镀液的导电性和改善镀液分散能力。Ｃ１一的　质量浓度过低时，阳极局部易钝化，并大量析出氧　气，易生成黑色沉淀附着于阴极，造成镀层花斑。镀　液中硼酸的质量浓度偏低或偏高，都会影响ｐＨ值　的稳定。当ｐＨ值太低时，不仅降低阴极效率，而且　使工件表面产生大量氢气，部分氢气泡附在工件表　面，影响金属沉积，容易造成镀层花斑。所以，应该　严格控制氯化物和硼酸的质量浓度，将其控制在所　需范围内。　（２）前处理不良　前处理不良会引起花斑，除油不净是主要因素。　另外还有其它的一些因素，如：待镀工件有变色氧化　现象；工件经酸洗、化学除油后放置时间长而氧化变　色；用手接触工件容易有人体的油脂分泌物；经前处　理后的工件在空气中放置一段时间再镀也要发花　等。因此，一定要严格控制前处理的每一个环节，工　件除油后不得接触其它污染源，前处理完毕后应尽　快实施电镀，以减少镀层发花的可能性。　２　结语　根据上述各种常见故障的分析，可以先确定故　障原因，然后采取相应措施，即可排除。其实，只要　认真执行电镀的规范和规程，很多故障是可以避免　的，这也是减少或避免故障的最根本措施。　参考文献：　［１］李卫东，胡进，左正忠，等．有关复合电沉积机理研究［Ｊ］．武汉　大学学报，２０００，６（１２）：６９５—７００．　ＥＺ］徐龙堂，徐滨士，周美玲，等．电刷镀镍／镍包纳米Ａｌｚ０３颗粒　复合镀层微动磨损性能研究［Ｊ］．摩擦学学报，２００１，２１（１）：　２４—２７．　Ｅ３］　严祥成，刘磊，唐谊平，等．电沉积耐磨复合镀层的研究与进展　＿Ｊ］．电镀与环保，２００４，２４（３）：５－９．　［４］毕晓勤，陈金身，胡余沛，等．铸铁基Ｎｉ—ＳｉＣ复合电镀工艺的　研究［Ｊ］．金刚石与磨料磨具工程，２００８，２８（４）：６６—６９．　收稿日期：２００９－０９　７