乐思化学多层镍产品及应用

乐思化学多层镍产品及应用,内容介绍,镍镀种介绍多层镍体系OEMs要求乐思多层镍产品介绍,镍镀种介绍,镀镍工艺发展简史 镍镀种的应用 添加剂的功用 镀液中的杂质,镀镍工艺发展简史,－1843: Buttger (德国) 开发了第一种硫酸镍电镀配方－1869: Adams (美国)使用硫酸铵镍，并把镀镍工业化－1878: Weston (美国) 首次在镍镀液中引入硼酸－1900: Brancrft(德国) 第一次意识到氯化物能促进镍阳极溶解－1913: Watts (美国) 开发了氯化镍、硫酸镍和硼酸的镀镍配方，可以加热到60°C，使电镀效率提高了10倍－1940’s: 开始使用有机添加剂，这是现代镀镍工业的开端,镍镀种的应用,装饰性以及打底耐磨（印染辊等）抗腐修复等,各组分的作用,硫酸镍提供镍离子相对成本较低稳定性和溶解性好,氯化镍促进阳极溶解增强溶液导电性提高走位能力,硼酸pH缓冲剂降低烧焦风险使镀层更白与其它添加剂共同作用,镀镍化学反应,阴极反应Ni2+ + 2e  Ni (97-98%) 初级2 H2O + 2e  2 OH¯ + H2 }H3BO3  H2B3O¯ + H+ } 次级 2 H+ + 2 OH¯  2 H2O }阳极反应Ni  Ni2+ + 2e 100%2 Cl¯  Cl2 + 2e }2 H2O  O2 + 4 H+ } 一般不会发生H2BO¯2 + H+  H3BO3 },镍镀液中的添加剂,镍镀层类型光亮镍半光镍微孔镍沙丁镍等添加剂光亮剂整平剂去阳极极化剂配位剂润湿剂,镀镍中的添加剂,初级光亮剂产生光亮、高整平同时应力也比较大的镀层与次级光亮剂配合起作用次级光亮剂也称作Carrier载体维持镀层延展性和应力在镀层中产生硫润湿剂降低表面张力，防气孔 搅拌类型不同（空气，机械搅拌），润湿剂类型也不同,镀液中的杂质,无机不溶性杂质灰尘，污垢，炭，镍粉等会引起镀层粗糙过滤去除无机溶解性杂质通常是金属杂质如铜，锌，铁等会引起不良上镀以及抗腐性不良络合剂络合以及小电流电解去除有机杂质油、脂、抛光剂等会引起针孔以及镀层低质炭粉过滤去除,2. 多层镍体系,多层镍特点：不同的镍层之间可形成不同的电位差电位差是影响镀层抗腐性的主要因素电位差可以通过厚度及电位差仪(Simultaneous Thickness and Electrochemical Potential ) STEP 测量是通过盐雾CASS 测试的必需配置,单半光镍镀层,腐蚀机理, 慢速腐蚀,单光镍镀层,腐蚀机理,优点－ Ni-Cr之间无需抛光,缺点－ Cr-Ni电位差高－ 阳极面较小, 快速腐蚀,双镍镀层,腐蚀机理,优点- Ni-Cr之间无需抛光- 底材被保护,缺点-Cr-Ni电位差高-阳极面较小, 光镍层快速腐蚀,三镍镀层,腐蚀机理,优点- Ni-Cr之间无需抛光- 底材被保护,缺点Cr-Ni电位差高阳极面较小, 光亮镍层缓慢腐蚀,四镍镀层,腐蚀机理,优点- 半光镍和光亮镍镀层之间的电位差显著增加,光亮镍层缓慢腐蚀,光亮镍,,铬,半光镍,底材,微孔镍,高硫镍,横截面,多层镍体系,半光镍高硫镍 光亮镍微孔镍,半光镍,无硫、高整平镍镀层如同名称一样，是半光亮性的镍镀层腐蚀攻击是首先作用在光亮镍层上 当腐蚀到基材时，光亮镍镀层大部分会被腐蚀掉所以在使用时，多采用双层镍镀层，这样比单层镍防腐效果有明显提高,问题及解决,1. 结合力差 可能原因 改正措施半光镀层钝化 检查水洗电流问题 检查接触点和电力供应有机污染 活性碳处理2. 盐雾结果差 可能原因 改正措施硫污染 检查硫来源进而去除3. 镀层发黑可能原因 改正措施铬污染 添加铬还原剂铜污染 小电流电解,4. 延展性差 可能原因 改正措施添加剂过多 降低添加频率有机污染 活性碳处理5. 镀层粗糙 可能原因 改正措施阳极袋破裂 更换阳极袋过滤不适当 改善过滤,问题及解决,半光镍高硫镍 光亮镍微孔镍,多层镍体系,置于半光镍（无硫）和光亮镍镀层之间是一层很薄的镍冲镀层，它的活性远超过其它两层高硫镍和光亮镍之间的电位差至少提高了20 mV 镀层硫含量直接决定镀层的活性低pH可以提高硫含量硫的含量可以用镍箔(nickel foils)的方法确定。

高硫镍镀层的活性可以通过STEP测量电位差来评价,高硫镍,1. STEP 结果差 可能原因 改正措施pH 太低 调整pH硫含量太低 增加添加频率2. CASS结果差可能原因 改正措施pH 太低 调整pH,问题及解决,半光镍高硫镍 光亮镍微孔镍,多层镍体系,为后续的镀铬产生一层高整平、光亮的镀层光亮镍镀液包含有机添加剂：有机添加剂与金属同沉积在镀层上硫也将会共沉积，并使得镀层比半光镍镀层更具电化学活性与半光镍镀层相比，光亮镍层硬度较大，延展性较低一般来说，对于双镍镀层厚度，2/3为半光镍, 1/3为光亮镍,光亮镍,1. CASS 结果差可能原因 改正措施STEP结果差 检查电位差2. 结合力差可能原因 改正措施电流问题 检查接触电以及电流供应污染 活性碳处理或者小电流电解载体carrier较少 添加载体carrier光亮剂太多 减少添加,问题及解决,3. 镀层粗糙 可能原因 改正措施阳极袋破裂 更换阳极袋过滤不适当 改进过滤硼酸过多 降低硼酸至最佳水平pH太高 降低pH4. 针孔可能原因 改正措施污染 活性炭处理以及小电流电解硼酸过多或过少 调整硼酸至最佳水平 润湿剂太低 调整润湿剂含量,问题及解决,pH 对光亮镍镀层的影响,pH太高延展性降低应力增加整平性提高覆盖能力增强走位能力增强镀层粗糙,pH太低 延展性提高应力降低对金属杂质的容纳范围更大烧焦可能性降低光剂消耗降低,对提高 STEP结果的建议,保持光亮镍镀液中有较多的carrier载体和较低的光剂降低光镍槽的温度降低光镍槽的pH提高半光镍镀槽的温度,半光镍高硫镍 光亮镍微孔镍,多层镍体系,用于在铬镀层中产生微孔可以大幅度地提高镍层的抗腐效果当有水或者其它电解质存在时，形成腐蚀原电池，镍为阳极，铬为阴极很多这样的腐蚀原电池会迅速扩展开 不连续的微孔颗粒可以充分减小腐蚀点的面积从而减慢镍层的被腐蚀微孔镍层和光亮镍层之间的电位差至少应为20mV,微孔镍 (镍封),空气搅拌是微孔镍工艺成功与否的关键因素微孔镍工艺上的问题几乎都和空气搅拌不良有关系不恰当的微孔数会导致CASS结果不合格在光亮镍和微孔镍之间不推荐水洗光亮镍槽液的带入会导致微孔镍槽中部分结晶所以，槽液需要定期再生，去除掉所有固体并补加新的添加剂,微孔镍 (镍封),3. OEMs 对多层镍的性能要求,外观结合力镀层厚度电位差(STEP 测试)盐雾结果(CASS 测试)微孔数,外观,光亮，且有光泽 无毛刺、结瘤、划痕等,结合力,磨－锯测试（Grind-saw test*）凿－割测试（Chisel-knife test*）变向割锯测试（Reverse saw cut test）,ASTM B571, “Standard Test Methods for Adhesion of Metallic Coatings”,变向割锯测试,镀层厚度,半光镍 – 30微米光亮镍 – 10微米镍层总厚度- 最少40微米铬- 0.25微米,ASTM B487, “Standard for Measurement of Metal and Oxide Coating Thickness by Microscopical Examination of a Cross Section”,电位差 (STEP),光亮镍和半光镍 －最小100 mv －最大 200 mv高硫镍和光亮镍 －最小15 mv光亮镍和微孔镍 －最小20 mv －最大40 mv,ASTM B764, “Standard Test Method for Simultaneous Thickness and Electrochemical Determination of Individual Layers in Multilayer Nickel Deposit”,盐雾CASS测试,盐雾测试 * －66 小时; 88 小时; 100 小时 热循环无起泡、无裂痕、无铬损失腐蚀点不大于1.5mm,ASTM B368, “Standard Method for Copper-Accelerated Acetic Acid-Salt Testing”,活性点,盐雾测试之后进行评价首先剥离掉铬层10,000 - 124,000 点/cm2.平均直径小于31微米,ASTM B456, “Standard for Electrodeposited Coatings of Copper Plus Nickel Plus Chromium and Nickel Plus Chromium”,ASTM B651, “Standard for Measurement of Corrosion Sites in Nickel Plus Chromium or Copper Plus Nickel Plus Chromium Electroplated Surfaces with Double-Beam Interference Microscope”,通用汽车（GM） GM264M奔驰汽车（Benz） DBL 8465丰田（Toyota） TSH6504G,汽车 OEMs 标准,汽车OEM 多层镍规范说明书：,结合力 变向割锯测试镀层厚度 镍总厚: 40mSTEP 半光镍与光亮镍：最小100 mV 光亮镍与微孔镍：最大20 mV 活性点 最少10,000 个/cm2盐雾测试 66 小时无腐蚀,通用汽车（GM） GM264M,汽车 OEMs 标准,结合力 镀层耐石头划测试(Stone chip resistance test) 镀层厚度 镍总厚: 外部工件 – 15 m 内部工件 – 10 mSTEP 半光镍与光亮镍：最小120 mV活性点 外部工件 － 最小 10,000 个/cm2 内部工件 － 没指定盐雾测试 外部工件 – 48 小时 内部工件 – 24 小时,。