含镍79％，铁21％的镍铁合金镀层，作为一种磁性合金，早在电子工业中作记忆元件镀层而得到应用。l971年装饰性镍铁合金工艺问世。由于该合金具有良好的物理化学性质，在国际上迅速普及，广泛用作汽车、自行车、缝纫机、家用电器、金属家具、日用五金和文化用品的防护-装饰性镀层。其优点如下： (1)用廉价的铁代替部分镍，可节省镍约25％。而且镀液浓度比亮镍低l／3～1／2，也减少了镍盐的带出损失； (2)镀层外观比亮镍白。特别容易套铬，镀铬覆盖能力与亮镍相同； (3)镀层硬度比亮镍高，HV550～HV650。虽硬度高，韧性和延性仍非常好，可进行镀后加工； (4)镀层与基体结合牢固，可在钢铁基体上直接镀取全光亮高整平的镀层。镀液整平能力优于亮镍。镀层的耐蚀性与亮镍相当； (5)对镀镍特别有害的铁杂质变成了有用成分，镀液管理容易。光亮镀镍液转化为镍铁合金镀液很方便。 根据不同的使用环境可采用单层、双层或三层镍铁合金体系。采用多层合金时，常将含铁25％～35％的高铁合金作底层，约占总厚度70％～80％，含铁l0％～l5％的低铁合金作表层。这样搭配是为防止加速试验中高铁合金产生黄色斑点(即合金中的铁腐蚀之故)。 初期国内多用柠檬酸盐作稳定剂，并沿用镀镍的光亮剂。近年来已涌现出第三代、第四代稳定剂和镍铁合金专用光亮剂，浓度也在向低浓度转化。 (一)光亮镀镍铁合金的工艺规范(见表4—5—1) 表4—5—1电镀镍铁合金的工艺规范   (二)镀液的配制方法 (1)将硫酸镍、氯化镍和氯化钠、硼酸溶于60℃～70℃的热水中； (2)另一容器将稳定剂溶于温水中，加入硫酸亚铁，搅拌溶解； (3)将(2)液在搅拌下倒入(1)液中搅匀，过滤于生产槽中； (4)其他光亮剂和辅助剂用水溶解后加入槽中，稀释至总体积，调整pH值后搅匀，即可试镀。 （三)镀液成分和工艺参数的影响 1．镍铁离子浓度比的影响 离子浓度比是影响合金组成的主要因素，它比离子的绝对浓度的影响要大得多。金属离子浓度比和镀液总铁量(二价和三价铁之和)对合金成分的影响，见表4—5—2。 由表可知Ni／Fe(镀层) 例大约增加10％。在生产中主要是通过控制镀液中的金属离子比值来控制合金层的成分。 表4—5—2金属离子浓度比和镀液中总铁量对合金成分的影响  2．稳定剂的影响 铁在镀液中是以亚铁离子形态存在的。容易氧化成三价铁，Fe3+在pH值2．5以上时就会生成Fe(OH)3，胶状沉淀物，由于镍铁合金镀层有磁性，故容易吸附于阴极表面，是造成镀层针孔、毛刺和脆性的主要因素。当Fe3+占总铁量40％以上，就难以正常生产。加入稳定剂的目的在于络合铁离子，防止产生氢氧化铁沉淀。作为稳定剂还必须具有化学性质稳定、不易老化、不影响光亮剂、整平剂发挥正常作用，以及不恶化镀层的物理性能等特点。 从软硬酸碱规则可知，三价铁属硬酸，它与含有羟基和羧基的化合物能形成稳定的络合物(这类物质属硬碱)。例如葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、抗坏血酸等。工艺规范中列举的BNF-1、FN—C、RC等稳定剂就是这些化合物中的一种或数种相搭配而成的。这类稳定剂含量高时将降低整平能力，故稳定剂浓度不宜高。 在连续使用时由于三价铁在阴极还原，一般能控制在总铁的20％以下；但若停镀时间长，三价铁会自然氧化而升高，重新开镀时要采用大阴极面积先电解数小时，方能正常生产。 3．光亮剂和整平性 原则上说对光亮镀镍有效的光亮剂也适用于镀镍铁合金。研究表明，用糖精作镍铁合金的第一类光亮剂是无可非议的。但作为第二类光亮剂用791还是不理想，一则用量大、比亮镍多3倍～5倍，且消耗速度达0．05mL／A·h～0．1mL／A·h；另一方面791光亮剂的整平能力尚不理想。近年来国内新研制了如BNF-2、FN—A等光亮剂和整平剂，用量减少，效能更高。FN—A消耗速度为(80—100)mL／1000A·h。 糖精的含量宜取中上限，糖精不足，镀层脆性明显，甚至于爆裂。苯亚磺酸钠，FN—B等是辅助光亮剂，防止低电流区发暗，零件较复杂时宜取上限。 4．缓冲剂的影响 镍铁合金溶液的pH值控制比镀镍还重要。当pH值>3．5时，亚铁氧化加快，氢氧化铁的吸附和夹杂导致镀层毛刺、发脆，故pH值以3．1—3．4为宜。硼酸的缓冲作用不是对溶液本体，而只是在双电层中起缓冲作用。为控制溶液本体的pH值，尚需开发新的缓冲剂。生产中pH值会逐渐升高，降低pH值可用硫酸或硫酸与盐酸混合使用。 5．电流密度的影响 镍铁合金可采用比光亮镍高一倍的电流密度。电流密度高光亮度和整平性亦提高，沉积速度快，可提高生产效率。电流密度对合金的组成影响甚微。 6．搅拌的影响 搅拌与金属离子浓度比相似，也是影响合金组成的主要因素之一，这一点与一般合金镀不尽相同。随搅拌加剧，电位负的铁含量显著增加。不同搅拌方式增加合金中铁含量的顺序是空气搅拌>阴极移动>静止镀。利用这一特点，可在同一槽中采用不同的搅拌方式获得高铁和低铁镀层。空气搅拌应采用低压弱搅拌，防止铁氧化加速。同时必须连续过滤，因为固体粒子更容易导致镀层产生毛刺。采用空气搅拌亚铁含量和稳定剂均可降低，这对于提高镀液的整平能力和稳定性极为有利。 7．温度的影响 温度对合金的组成无明显影响，但影响整平能力。镀液温度为63℃时，整平能力和电流效率都达到最佳值。温度低时，光亮度和整平性下降；超过70℃将加速亚铁的氧化和光亮剂的分解。 (四)杂质的影响 对镍铁合金有危害的金属杂质是铜、铅和铬。铜含量不得超过0．04g／L，铜杂质多光亮度降低、光亮电流密度区变窄，凹处发黑。铅杂质大于0．04．g／L时，影响与铜杂质相似。少量的六价铬会降低光亮电流密度范围。此外硝酸根大于0．16g／L也使光亮电流密度范围变窄。 (五)故障及排除方法(见表4—5—3)、 表4—5—3故障和排除方法  (六)不合格镀层的退除 镍铁合金成品率可达95％～98％，退镀件少。镀层不亮、局部发花、局部毛刺或镀铬后脆裂等可不必全退，可修复。已套铬者，用l：1盐酸退铬后稍抛光，重镀薄层低铁合金再套铬，这样可将不合格率降到最低程度。退镀方法： (1)室温，退完为止。零件要干燥，不带水，否则易发生过腐蚀。 (2)先在浓硝酸中退除l／3～2／3的合金层，然后在下列溶液中退净： 防染盐S40g／L 柠檬酸60g／L 乙二胺40g／L 温度60℃～80℃，pH值9，退净为止。上述两法均需先用盐酸退铬后进行。 相关阅读：电镀镍磷合金 电镀镍钴合金 电镀钴镍、钴钼和钴磷合金 |
