不锈钢上的光亮镍层是微带黄光的银白色金属,它的硬度比铜、锌、锡、镉、金、银等要高,但低于铬和铑。光亮镍在空气中具有很高的化学稳定性,对碱有较好的稳定性。不锈钢上通过运用光亮剂,可不经抛光直接镀取光亮镍,以提高表面的硬度、耐磨性和整平性,在外观上使不锈钢与其他镀镍件一致,并且避免不锈钢与其他光亮镍之间产生接触电位差的腐蚀。
不锈钢镀光亮镍的溶液中光亮剂近年来的发展很快,品种很多。归纳起来,光亮剂的发展经历了四个年代。第一代的也是最原始的产品为糖精加丁炔二醇。可以镀取整平性很高的光亮镍。其运用兴盛于20世纪60~70年代。但由于丁炔二醇在镀镍槽中的不稳定性,寿命较短,有机杂质积累很快,需要经常处理镍槽,于是,通过环氧氯丙烷或环氧丙烷与丁炔二醇结枝,合成了第二代镀镍光亮剂,如BE、791光亮剂,情况有所好转,BE和791保留有炔基,后来又将吡啶基聚合上去,形成了第三代产品,出光速率更快,光亮剂用量更少了,使用寿命更长了。现在又进一步运用镀镍光亮剂中间体多种组合构成新型光亮剂已发展到第四代产品了。它的使用量更少,出光速率更快,处理周期更长,深镀能力更强了。
光亮镀镍溶液成分及工艺条件见表4-21、表4-22。
1. 第四代镀镍光高剂
第四代镀镍光亮剂的以下配方量是采用最新的镀镍用中间体组成的。镀镍光亮剂分挂镀和浪镀丙类,每类分柔软剂A剂(又称初级光亮剂)和主光剂B剂(又称次级光亮剂)。如果使用中间体配制光亮剂,挂镀镍时间2.5~3 分钟即可达到全光亮(镜面光亮)。从经济成本核算,挂镀镍光亮剂为15元/L,比外购光亮剂45~50元/L的价格要降低3倍。以下是2014年修改后的最新配方。
a. 挂镀镍光亮剂
①. A剂柔软剂配方(初级光亮剂)
BSI(糖精) 180g/L 、SSO3 (低区走位剂、杂质容忍剂)8g/L
NS2 55g/L 、PS(低电区光亮剂、整平剂) 50g/L 、配槽量 8~10mL/L
EX8(走位、去杂剂) 10g/1 、消耗量 80~100mL/(kA·h)
②. B剂主光剂配方(次级光亮剂)
PPSOH(强整平剂)150g/L 、 TPP 1.5g/L
PPS(丙烷磺酸吡啶输盐)50g/L 、配糟量 0.4~0.6mL/L
MPA 20g/L 、消耗量80~100mL/(kA·h) 、 PME(光亮剂)65g/L
b. 滚镀镍光亮剂
①. A剂柔软剂配方(初级光亮剂)
BS1(糖精) 170g/L 、EX8 10g/L 、MS1 45g/L 、TPP(杂质容忍剂) 1g/L
PS(走位、光亮、整平、抗杂质、减脆性) 50g/L 、配槽量 8~10mL/L 、消耗量 180~220mL/(kA·h)
②. B剂主光剂配方(次级光亮剂)
PPSOH 150g/L 、PA 8g/L 、MPA 20g/L 、 TPP 0.8g/L
PPS 25g/L 、 配槽量 0.4~0.6mL/L
PME 45g/L 、 消耗量 180~220mL/(kA·h)
注意事项如下:
①. 当镀层出现不良情况,可采用霍尔槽小试,及时按出现的现象对配方量进行调整。小试时温度为工作温度,电流2A,搅拌镀5min,时间2~3min,应为全光亮,整平区应占2/3长度,一般操作3个月以上性能不变。
②. 维护成本低廉,大处理周期可延长至0.5~1年以上。
③. 防止光亮剂变质,一次用中间体以使用1~2个月为宜。中间体单独保存,不易变质,可长期存放。混合好的水剂,中间体在长期存储中可能发生复杂的聚合氧化反应,色泽明显加深,性能变差。而外购的光亮剂储存时间长了,性能不如自己用中间体现用现配为好。
不锈钢镀光亮镍工艺流程:有机溶剂除油→化学除油(氢氧化钠40g/L,碳酸钠 30g/L,磷酸三钠50g/L,OP-乳化剂3mL/L,温度80~90℃,时间30min)→水洗→阴极电解活化(盐酸水溶液1+1,室温,DK1~3A/d㎡,时间5min,阳极布包炭精板)→闪镀镍(氯化镍180~220g/L,盐酸120g/L,室温,电流密度4A/d㎡,时间5~10min,阳极镍板)→水洗→活化[硫酸5%(体积分数),时间5s]→水洗→镀光亮镍(时间5~10min,或按厚度所需时间)→水洗→钝化(重铬酸钾 150g/L,重铬酸钠150g/L,硫酸30~50mL/L,室温,时间20~25s)→水洗→水洗→热水洗→甩干→烘干→验收。
不锈钢镀光亮镍常见故障、可能原因及纠正方法见表4-23.
2. 光亮镀镍液的大处理
光亮镍液使用了一段时间后,由于光亮剂的分解产物所造成的有机杂质的积累,以及其他一些金属杂质的污染,使镍槽不能得到理想的光亮镍镀层,就要进行大处理。大处理的过程如下:
①. 用稀硫酸将镀液pH降至3~3.5,(用3.5~5.4精密pH试纸测定)。
②. 加30%双氧水2~4mL/L,搅拌30min,使有机杂质氧化分解至低分子,使二价亚铁杂质氧化至三价铁,便于沉淀。
③. 加热镀液至65~70℃,过量的双氧水分解,维持60min,并搅拌溶液。
④. 一边搅拌,一边加新配制的氢氧化镍或碳酸镍,提高pH至5.5,以便沉淀三价铁、锌和铜等杂质。
氢氧化镍或碳酸镍由氢氧化钠80g或碳酸钠106g与280g硫酸镍反应生成 95.7g的氢氧化镍或118.7g碳酸镍,生成的副产物硫酸钠用水清洗几次,过滤弃去清液,得到绿色况淀物即可应用。
⑤. 加QT去铜剂1~3mL/L,搅拌60min,使铜杂质沉淀。
⑥. 在搅拌下趁热加入化学纯粉末活性炭3~5g/L,继续搅拌2h,使有机杂质被充分吸收,静置12h后过滤。
⑦. 用硫酸调整pH至4~4.8。挂上镍阳极板和阴极铁板小电流电解镀液,如电解得到色泽均匀的银灰色,补充光亮剂恢复生产。如果电解出来的铁板上为灰黑色或花斑色,说明镀液中还有杂质存在,要通过小电流(Dk=0.2~0.1A/dm2)继续电解,时间直至得到均匀的银灰色为止。必要时可用化学方法消除杂质的有害影响。