2．5操作条件 2．5．1 pH值 pH控制在3．5~4为宜。当pH一定时，随着电流密度增加，电流效率也增加。pH高，镍的沉积速度快，但pH太高将导致阴极附近出现碱式镍盐沉淀，从而产生金属杂质的夹杂，使镀层粗糙、毛刺和脆性增加。pH低些，镀层光泽性好，但pH太低导致阴极电流效率降低，沉积速度降低，严重时阴极大量析氢，镀层难以沉积。 使用可溶性阳极的镀液，随着电极过程的进行，镀液pH逐渐升高。使用不溶性阳极的镀液，由于阳极析氧，使镀液中OH-浓度减少，从而pH会降低。 降低镀液pH用10％(V／V)H2S04；提高镀液pH用碳酸镍或碱式碳酸镍。提高镀液pH不宜用N。OH，因为钠离子在镀液中的积累会降低电流密度上限，容易导致高电流区镀层烧焦。碳酸镍的加入方法最好是将它放人聚丙烯的滤袋并挂在镀液中，使其缓慢溶于镀液中，且不可将固体物直接放入镀液中，当pH达到要求后，取出滤袋，洗净后烘干备用。当市售碳酸镍难以购到时，可以自己制备：将3份重量的硫酸镍与1．3份重量的无水碳酸钠分别用少量去离子水溶解，在搅拌下将碳酸钠溶液慢慢倒人硫酸镍溶液中，反应方程式如下： NiSO4+Na2CO，→NiCO3↑+Na2SO4 待沉淀完全后，过滤，用去离子水洗涤沉淀数次，以去除硫酸钠，沉淀即可使用。 2．5．2温度 操作温度对镀层内应力影响较大，提高温度可降低镀层内应力，当温度由10-35℃时，镀层内应力有明显降低，到60℃以上，镀层内应力稳定。一般维持操作温度55~60℃为宜。 镀液操作温度的升高，提高了镀液中离子的迁移速度，改善了溶液的电导，从而也就改善了镀液的分散能力和深镀能力，使镀层分布均匀。同时温度升高也可以允许使．用较高的电流密度，这对高速电镀极为重要。 2．5．3电流密度 在达到最高的允许电流密度之前，阴极电流效率随电流密度的增加而增加。在正常的操作条件下，当阴极电流密度4 A／dm2时，电流效率可达97％，而镀层外观和延展性都很好。对于印制板电镀，由于拼板面积比较大，至使中心区域与边缘的电流密度可相差数倍，所以实际操作时，可取操作电流密度2 A／dm2左右为宜。 镀层沉积速度与电流密度关系见表7-3。 2．5．4搅拌 搅拌能有效地清除浓差极化，保证电极过程持续有效地进行，同时也有利于阴极表面产生的少量氢气很快逸出，减少可能出现的针孔、麻点。搅拌方式可采用：镀液连续过滤、阴极移动和空气搅拌，或者选择其中的两者相配合。对于高速镀镍，其电流密度高达20 A／dm2以上，为了更好的清除浓差极化，应配有镀液喷射的专用设备。 镀液连续过滤是必要的，它可及时清除镀液中的机械杂质，又能保持镀液流动。过滤机的能力以满足每小时过滤镀液2~5次为宜，滤芯用聚丙烯材料，精度以5μm为宜。 若采用阴极移动，振幅20~25 mm，15~20次／min。 若采用空气搅拌，则必须与连续过滤相配合，所供的压缩空气应是无油压缩空气，气流中速，如果空气量太大，导致溶液流动太快，将降低镀液的分散能力。 2．5．5镍阳极 常规镀镍均采用可溶性镍阳极，可以使用镍板或装在钛篮中的镍角，并用吊钩将阳极悬挂在阳极杆上。 理想的阳极要能够均匀溶解，不产生杂质进入镀液，不形成任何残渣。因此对阳极材料的成分及阳极的结构都有严格的要求。 目前采用盛有镍球(角)的钛篮作为阳极已相当普遍。使用钛篮盛阳极材料可以保持足够大的阳极面积而且不变化，阳极保养也比较简单，只要定期将阳极材料补人篮中。钛篮底部应高出槽底50-70 mm，以避免阴极边缘因电力线过于集中而使镍镀层烧焦。使用钛篮还可利用适当的遮蔽法调整阳极的有效面积来改善阴极镀层分布，如图7-1所示：图中左方所示镀层厚度中部与边缘差距48-50％，而在图中，由于阳极有遮蔽板使阴极镀层厚度均匀。 钛是很好的阳极篮结构材料，它强度高、质轻、耐蚀而且表面有层氧化膜，此膜在正常电镀条件下，可以阻止电流通过钛篮而使电流直接通向钛篮内的镍，但镍量不够时，钛就会受到浸蚀，所以应经常充实篮内的阳极镍材防止"架空"。钛篮常用网目是10x3 mm，也有用更宽的。钛篮应装入聚丙烯材料织成的阳极袋内，阳极袋必须适度套紧并有正确的长度，阳极袋口应高出液面30-40 mm，以防阳极泥渣析出。为防止阳极袋受到意外伤害而使阳极泥渣泄出，可以使用双层袋，这样内袋要套紧，外袋要松些。 高质量的的镍阳极对保护镀层的质量，延长镀液寿命十分重要。随着钛篮的出现，阳极镍的品种也在改进和提高。现在常用的有25x25x15 mm镍块，有96-12 mm的镍球，还有022-10 mm形如钮扣状的镍饼。装载密度一般是：镍球5．4~6 ks／dm3,镍饼4．6 kS／dm3。 还有一种含硫镍阳极是活性镍阳极，它的形状如圆饼或球形，它的活性来源于精练过程所加人的少量的硫，它能使阳极溶解均匀，即使在没有氯化物的镀液中，也能使阳极效率达100％，阳极所含的硫并未进入镀液而是以不溶性硫化镍残渣形式保存在阳极袋中。该硫化镍残渣还可吸附镀液中的铜离子而帮助净化镀液。这种活性镍阳极更适于作高速电镀的阳极。球形或饼状阳极都是用于自动线操作。 阳极材料的成分应符合国家标准GB 6516-86，其它标准如IS06283，ASTMB39，都制定了相应的材料标准。典型阳极板的化学成分见表7-4。 2．6镀液维护 1)定期分析镀液中的主盐成分并及时给以补充，以保持镀液成分稳定。选择高质量的硫酸镍、 氯化镍、硼酸或氨基磺酸镍至关重要。补人镀液中的主盐应预先溶解后经活性炭处理才可人缸，硼酸可直接加人缸中，加入方式最好是将它置人阳极袋中，使在镀液中缓慢溶入。 2)及时检查和调整镀液的pH值，一般每4小时至少检查调整一次。 3)添加剂根据安时数及时补充，最好能由赫尔槽试验配合补加。 4)镀液的主要污染来自于重金属离子和有机污染，要及时清除。 镀镍液的重金属污染主要是Cu2+，Fe2+，Zn2+，当Cu2+达0．01~0．05 g／L时，导致镀层低电流区发黑，严重时镀层无光亮，可焊性差。Pe和Zn的污染主要来源于主盐和阳极。当Fe2+0．03~0．05 g／L时，镀层发脆，产生针孔；当Zn2+0．02 g／L时，镀层低电流区出线条纹。以上重金属杂质可在操作温度下，调pH到3，以0．2~0．5A／dm2的电流用瓦楞形阴极通电处理，直至镀层在高低电流区颜色一至为止。小电流处理也会消耗添加剂，因此在小电流处理完成后，需检查并调整pH，同时补充适量添加剂。这项除杂工作应经常进行。也可以通过哑镍除杂水并伴有小电流处理重金属杂质。 有机污染来自干膜或网印油墨，特别是当油墨烘干不彻底时。有机杂质导致镀层发雾、发脆、针孔，严重时影响可焊性。少量的有机污染出现的针孔、麻点可通过补加润湿剂来克服，当这样做无效时，应对溶液进行炭处理。通过过滤机进行炭处理对镀液日常维护是必须的，这样还可以与小电流处理同时进行，达到一举两得。 5)镀液大处理：当镀液受到严重污染或经过较长时间使用后(如半年至1年)，有必要进行大处理。大处理就是通过化学、电化学和机械的方法，将溶液中的重金属和有机杂质比较彻底的清理一次，相当于镀液的再生。 处理方法如下：将溶液置人备用槽中，加足需要补充的主盐，加H2O2(30％)1~3ml／L,搅拌1至2小时，调pH到5．5，加温60-65℃，保温至少0．5小时，加优质活性炭粉3g／L，搅拌1-2小时，此时液温应在50℃以上，将溶液静置，过滤，将完全澄清的溶液转入工作槽中，调PH到3，以瓦楞形阴极通小电流处理，直至阴极上高低电流区颜色一致为止。大处理后，调整PH，补充开缸量的湿润剂和开缸量1/3-l/2添加剂，试镀。 2．7不合格镀液的退除 不合格镀层可以用铜基体镀镍的退镍液退除但要注意除膜，否则影响结合力。 2．8常见故障和处理方法 低应力镍的常见故障和处理方法见表7-5。 |
