5.1镍的性质
(1) 色泽:银白色,发黄
(2) 结晶构造:FCC
(3) 比重:8.908
(4) 原子量:58.69
(5) 原子序:28
(6) 熔点:1457 C
(7) 沸点:2730 C
(8) 电阻:6.84 uohs-cm
(9) 抗拉强度:317 Mpa
(10) 电解镍有较高硬度
(11) 大气中化学性安定不易变色,在600 C以上才被氧化
(12) 液中不被溶解
(13) 镍抗蚀性比铜强,铜制品宜镀上镍
(14) 镍易溶于稀硝酸,但在浓硝酸形成钝态不易溶解
(15) 镍在硫酸、盐酸中溶解比在稀硝酸溶解慢
(16) 镍的标准电位-0.25伏特,比铁正,对钢铁是属于阴极性镀层只有完全覆盖镍才能保护防止生锈
(17) 镍易于拋光可做为电镀中间层
(18) 当镍缺乏时可用铜锡合金代替
5.2镀镍工程
镍镀层的性质及外观能被控制而且操作范围很广,所以广泛被应用于装饰性工程性电镀及电铸
(1) 装镜面光泽的特性
工程性镀镍用于防腐蚀、耐磨、焊接性、磁性及其它特兴其镀层为纯的镍
镍电铸是用电镀的方法制造全镍质的零件及物品,如镍工具、模具、铸模、唱片压板(record stampers),无缝管、染印网(printing screens)
电镀反应为Ni+2e-Ni,其中Ni是由水溶液中镍盐提供而由阳极镍来补充、阳极效率近100% ,大于阴极电流效率所以镀浴之 Ni 离子及 pH会曾加，虽带出 (drag-out)可抵消Ni的增加,但有时仍不足须加水及其它成份调节镀浴成份,并加酸来保持pH值
镀镍一般可分为全光泽镍、半光泽镍、双重镍、三重镍、工程镍、犁地镍、电镀镍及镀黑镍
5.3装饰镍电镀
其各种镀浴配方(见5.4),其主要成份为硫酸镍(nickel sulfate)、氯化镍(nickel chloride)及硼酸(boric acid)。硫酸镍主要是提供Ni的来源,氯化镍是帮助阳极镍溶解及导电性,硼酸是帮助镀层平滑及更具延性。 针孔防止剂 (anti-pitting)或润湿剂(wetting agent)可防止氢气泡停滞而形成针孔镀层,不起泡沫之润湿剂可用空气搅拌减低表面张力。大部份的镍镀浴都属专利商业配方,必须依照厂商提供的资料操作,典型的配方为瓦特镀浴(wattsath)。
5.4装饰性镍镀浴配方
由添加剂的控制可得全光泽镍(fully-bright nickel)、半光泽镍(semi-bright nickel)及犁地镍(satin-like nickel)。
全光泽镍含硫成份0.06％~0.1％,其添加剂至少需二种有机,一种是光泽剂含硫成份如benzene sulfonamide, benzene disulfonic acid,benzene trisulfonic acid, napthalene trisulfonic acid。
另外一种是平滑剂(leveling agent)如formaldehyde, comarin, ethylene cyanohydrin及butynediol。这二种添加剂混合使用可得到光泽平滑镍镀层, 其光泽作用主要是硫共同析出(codeposition)的结果。锌、镉,及硒(selenium)有光泽作用,半光泽镍只加平滑性添加剂所以不含硫,它很容易拋光而得到光泽表面,但一省去拋光而直接再镀一层全光泽即为二种镍(duplex nickel) 更耐腐蚀。通常双重镍与半光泽镍镀层厚度比为1:3。另外在全光泽镍与半光泽镍间再镀上很薄(10％全部厚度),一层含高硫份(0.15％)的镍即为三重镍(triple layer nickel),其耐蚀性更加。
5.5 工程性镀镍(Engineering Nickel Plating)
镍具有优良的物理、机械及化学特性所以在工程或工业上应用很多,如防止腐蚀、硬度、耐磨及磁性等。其镀层需无缺陷(defect-free)光泽性在这里不很重要。其镀层之主要机械性质有:1.强度(tensile strength), 2.延展性 (elongation),3.硬度(hardness), 4.内应力(internal), 5.疲劳限度(fatigue life), 6. 氢脆性(hydrogen embrittlement), 镍镀层常被应用于化学、石油、食品及饮料工业上防止腐蚀,防止产品污染及保持产品纯洁。通常镍在氧化气氛下容易腐蚀,而还原性下不易腐蚀,但镍本身会形成氧化物钝态膜保护。当其氧化物保护膜被氯化物容液侵入则会形成针孔状腐蚀。一般镍镀层在中性或碱性溶液可以保护住,但太多数矿物则会被腐蚀。
5.6 工程镍镀浴配方
(1) 瓦特浴(watts bath)
硫酸镍 NiSO4．7H2O 300g/l
氯化镍 NiCl2．6H2O 60g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
浴温 60C
电流密度 430A/m^2
(2) 全氯浴(all-chloride bath)
氯化镍(NiCl2．6H2O) 300g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
电流密度 430A/m^2
(3) Sulfamate浴
Nickel Sulfamate Ni(H2NSO3)2 400g/l
硼酸 30g/l
pH值 4.5
浴温 57C
电流密度 430A/m^2
5.7 瓦特镀浴镍镀层机械性质之影响因素
抗拉强度(tensile strength):随镍离子浓度增加而增加,操作范围内与浴温,pH值,电流密度比较没有关连。
延展性(elongation):随镍离子浓度增加而减少,温度增加至55C则增加,超过55C则下降,与pH无关。
硬度(hardness):随镍离子增加而增加,温度上升至55C则减小,超过55C则增加。
内应力(internal stress):随镍离子增加而增加,氯化物增加则剧烈增加,电流密度增加由减少变成增加。
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