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化學(xué)鍍鎳液不穩(wěn)定原因
1. 氣體從鍍液內(nèi)部緩慢地放出鍍液開始自行分解時，氣體不僅在鍍件的表面放出，而且在整個鍍液中緩慢而均勻地放出。
2. 氣體析出速度加劇
出現(xiàn)上述情況的鍍液，若不及時采取有效的措施，則氣體的逸出速度會越來越快，會產(chǎn)生大量的氣泡，使鍍液呈泡沫狀。
3. 形成黑色鍍層或沉積物
當化學(xué)鍍鎳液出現(xiàn)許多泡沫，鍍覆零件及器壁上就開始生成粗糙的黑色鍍層，或在鍍液中產(chǎn)生許多形狀不規(guī)則的黑色粒狀沉積物。
4. 鍍液顏色變淡
鍍液在自行分解過程中，鍍液的顏色不斷變淡，例如含氨堿性化學(xué)鍍鎳液中，當發(fā)生自行分解后，鍍液的顏色由深藍色變成藍白色，與此同時還可嗅到一股刺鼻的氨味，待氨味消失時，化學(xué)鍍鎳液已完全分解了。
二、影響鍍液不穩(wěn)定的主要因素
1. 鍍液的配比不當
① 次亞磷酸鹽(還原劑)濃度過高
提高鍍液中次亞磷酸鹽的濃度，可以提高沉積速度。但是當沉積速度達到極限時，繼續(xù)增加次亞磷酸鹽的濃度，不僅沉積速度提不高，反而會造成鍍液的自行分解。尤其對于酸性鍍液，當PH值偏高時，鍍液自行分解的趨勢愈嚴重，其原因是： 次亞磷酸鹽的濃度過高時，鍍液的化學(xué)能得到提高從而處于更高能位，但化學(xué)鍍鎳是屬于液相(鍍液)、固相(鍍層)、 氣相(析出的氫氣)的多相反應(yīng)體系。當鍍液處于高能位狀態(tài)時，就加速了液相組元轉(zhuǎn)向固相、氣相的趨勢，即加速了鍍液內(nèi)部的還原作用。若鍍液此時存在其它不穩(wěn)定因素(如局部溫度過高，有渾濁沉淀物等)，最容易誘發(fā)自行分解。 當鍍液中次亞磷酸鹽的濃度過高時，如果PH值也偏高，就會大大降低鍍液中亞磷酸鎳的沉淀點，并造成工件表面上有許多顆粒狀。
② 鎳鹽的濃度過高
提高鎳鹽的濃度，當鍍液PH值又偏高時，易生成亞磷酸鎳和氫氧化鎳沉淀，從而使鍍液混濁，極易觸發(fā)鍍液的自行分解，并造成工件表面上有許多顆粒狀。
③ 絡(luò)合劑的濃度過低
絡(luò)合劑的重要作用之一是能提高鍍液中亞磷酸鎳的沉淀點。鍍液在鎳鹽濃度、溫度、PH值一定時，亞磷酸鎳在鍍液中的溶解度和沉淀點也是一定的。若溶液中絡(luò)合劑的濃度過低，隨著化學(xué)鍍鎳的進行，亞磷酸根將不斷地增加，會迅速達到亞磷酸鎳的沉淀點，從而出現(xiàn)沉淀的現(xiàn)象。這些沉淀物，將是鍍液自行會解的觸發(fā)劑之一，也是造成工件表面上有許多顆粒狀的原因之一。
④ PH值調(diào)整劑的濃度過高
在鍍液其它成份不變的條件下，如果PH值調(diào)整過高，則也容易發(fā)生亞磷酸鎳和氫氧化鎳的沉淀，同時加速還原劑的分解，也是造成工件表面上有許多顆粒狀的原因之一。
2. 鍍液配制方法不當
① 次亞磷酸鹽添加得太快
在配制鍍液中，次亞磷酸鹽未完全溶解或加得太快，都會使鍍液局部的次亞磷酸鹽濃度過高，也會生成亞磷酸鎳的沉淀。
② 調(diào)整PH值不當或過高
堿液加得太快，或堿液加得太多，會使鍍液局部的PH值過高，容易產(chǎn)生氫氧化鎳沉淀，并使工件表面產(chǎn)生許多顆粒。
③ 配制鍍液的順序不當
在配制鍍液時，如果不按一定的順序，例如將PH值調(diào)整劑加入到不含絡(luò)合劑、僅含還原劑的鎳鹽鍍液中，不僅要生成鎳的氫氧化物，并在溶液中析出，而且會還原出金屬鎳的顆粒沉淀，盡管在加入絡(luò)合劑后鍍液會逐漸由渾濁變清。但仍有少量的沉積物存在，從而影響鍍液的壽命，而且會影響到工件表面的鍍層質(zhì)量。
④ 配制鍍液時未進行充分攪拌
在配制鍍液的過程中，即使預(yù)先已將各種藥品完全溶解，但在進行混合時，不進行充分攪拌，也會產(chǎn)生肉眼難以發(fā)現(xiàn)的鎳的化合物。
三、鍍前處理不徹底
1. 鍍前處理的影響
工件正確的前處理對于鍍層質(zhì)量是至關(guān)重要的，如果表面預(yù)處理不好，將會造成鍍層結(jié)合強度不合格，針孔、粗糙、鍍層不均勻，外觀晦暗等問題。正確的鍍前處理是指除去基體金屬表面的污染，達到表面清潔、無銹(所謂無氧化物金屬表面)。鍍前必須去除的污染物通常包括：潤滑油、防銹油、拋光劑、氧化膜、焊渣、助焊劑及其他污染臟物。必須根據(jù)污染物類型和不同的基體金屬，選擇不同的前處理方式。除油溶液必須定期更換，以免除油和除銹無效，而造成鍍層結(jié)合強度下降，起泡或者鍍層不均勻。某些金屬零件在堿性溶液中除油后，可以直接進行化學(xué)鍍鎳。但是，如果鍍前清洗不干凈，就可能將堿性溶液及酸性除銹溶液帶入鍍液內(nèi)，使化學(xué)鍍鎳液PH值發(fā)生變化。如果將其它金屬雜質(zhì)帶入鍍液，還能成為鍍液自行分解的觸發(fā)劑。因此，金屬零件在進入鍍液前必須清洗干凈。 非金屬件需要用鈀鹽活化后才能進行化學(xué)鍍鎳。如果活化未將鈀離子清洗干凈，而將其帶入鍍液，將在其上優(yōu)先還原出鎳，對鍍液的危險性極大。
2. 基體金屬表面質(zhì)量的影響
基體金屬表面質(zhì)量不好也可能是發(fā)生故障的根源，必須仔細檢查。底金屬表面質(zhì)量差所引起施鍍質(zhì)量問題，通常會被錯誤地診斷，以為是前處理或化學(xué)鍍液的問題。比如鋁件表面的金屬間化合物，會造成鍍層針孔或者結(jié)瘤。另外，某些多孔的鑄件或粉末冶金工件表面可能殘留溶液而造成鍍層外觀掛痕和針孔。
3. 工件加工方式的影響
工件的加工方式，如沖壓、鑄造、鉆孔等都對最終鍍層質(zhì)量有重大影響。比如，不正確的沖壓加工可能使工件表面嵌進難以除去的臟物，從而引起鍍層外觀灰暗，鍍層脫落。當鑄鋁和鋅壓鑄件加工時，控溫不正確會造成基體金屬表面分層起皮，又會引起鍍層外觀粗糙。顯然，應(yīng)當十分重視工件自身的表面問題，鍍前及時發(fā)現(xiàn)問題，以免施鍍過程中發(fā)生故障。
四、化學(xué)鍍鎳液被污染
1. 兩類污染物
影響化學(xué)鍍鎳液的污染物很多，除鍍液可過濾除去的固體微粒雜質(zhì)外，污染物大致可分為兩類：有機污染物和無機污染物。
2. 有機污染物及其排除
有機污染物可能來自未清浩處理的設(shè)備，如塑料襯里，過濾機以及某些工藝材料，如粘接劑、屏蔽劑等。來自前處理溶液帶入的污染物，如脫脂劑、殘存油類、脫膜劑、酸洗緩蝕劑等等。這類污染物會造成鍍層外觀發(fā)花、條索狀氣帶，甚至喪失結(jié)合強度。鍍液中的有機污染物可使用活性炭吸收除去。但是，應(yīng)注意活性炭處理后，補加鍍液中損失的有效的有機物成分，如：有機光亮劑、穩(wěn)定劑和絡(luò)合劑。另一個方面，應(yīng)防止活性炭處理的二次污染，如未過濾掉的活性炭微粒和不合格的活性炭中的污染物的溶出等等。
3. 無機污染物及其排除
① 陰離子型污染物
(1)硝酸鹽來自硝酸鈍化化學(xué)鍍鎳槽后，因中和清洗不充分的殘留物。低濃鍍硝酸鹽污染物無明顯影響;但是，鍍液中硝酸濃度過高時，鍍速會降低，甚至造成停鍍。
(2)硅酸鹽污染可能來自前處理清洗劑，其有害在于會在金屬表面形成凝膠膜，造成鍍層外觀發(fā)花、針孔。這些弊病，可以采用加強鍍前清洗的方法加以克服。或者，干脆不采用含硅酸鹽的清洗劑。
② 陽離子型污染物
(1)金屬離子污染物來自化學(xué)藥品及前處理溶液的帶入，基體金屬的溶解，清洗不良(甚至清洗用水本身已被污染)。金屬離子污染對化學(xué)鍍鎳的影響是深遠的，影響最為嚴重的金屬離子主要是鉛、鎘、銅、鉍、砷和鈀等。
(2)鍍液中鉛離子來自含鉛的底金屬的溶解或者含鉛穩(wěn)定劑添加量的錯誤。鍍液中積累鉛離子濃度大于5×10-6g/L之后，會造成鍍層灰暗、漏鍍、停鍍、鍍液使用壽命短。
(3)銅離子是有害的。當鍍液中銅離子濃度達到100×10-6g/L時，會在鐵金屬工件表面生成置換銅，因而造成化學(xué)鍍鎳層結(jié)合強度變差的問題。在某些化學(xué)鍍液中，15×10-6g/L的銅離子會造成鍍層變色。鍍液中銅離子來源于兩個方面：一方面是銅質(zhì)工件或掛具在鍍液中的溶解;另一個方面是前處理溶液中銅離子在鋼鐵工件的表面上生成置換銅，繼而在鍍液中的溶解。
(4)鎘離子污染通常來源于未退鍍干凈的曾經(jīng)用于鍍鎘的吊架，受鎘離子污染過的前處理溶液，以及含鎘穩(wěn)定劑或光亮劑的添加量錯誤，鍍液中積累的鎘離子濃度超過期3×10-6g/L時，會造成鍍層灰暗，孔邊起皮和漏鍍。
(5)鈣、鎂離子主要來源于工業(yè)用水，由于鍍液浴蒸發(fā)積累，鈣、鎂離子濃度太大時，會造成鍍層粗糙、發(fā)霧、針孔;甚至，如果鈣、鎂離子濃度過高而生成不溶物，則可能造成鍍液自發(fā)分解。防止鈣、鎂離子污染的辦法是使用去離子水，并經(jīng)常檢查去離子水的純度質(zhì)量。
(6)鈀離子污染來源于非金屬或非催化活性金屬鍍前活化、敏化溶液、如果清洗不干凈，帶入鍍液后將會引起鍍液自發(fā)分解。
③ 用假鍍法除去重金屬污染物
對于重金屬污染物，可用較大面積的電解鎳板，經(jīng)活化洗凈后，進入鍍液中進行電解，以此去除重金屬離子。此法，即所謂的“假鍍”(dummy)。“假鍍”后，應(yīng)補充添加鍍液成分，以維持鍍液中各種化學(xué)成分都在工藝范圍內(nèi)。
五、操作方法有問題
1. 鍍液溫度
① 液溫過高或過低
必須密切監(jiān)視鍍液溫度才能獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量的鍍層。因此，有必要采用精密溫度控制器;并使用合格的溫度計檢查溫度控制器，進一步核實控制溫度在正確范圍之內(nèi)。若未經(jīng)檢查，可能會因溫度過高而造成鍍液分解，也可能因溫度過低而鍍速太慢。
② 鍍槽液溫不均勻
由于加熱方式或鍍液循環(huán)過濾方式不均勻，造成鍍槽中上下或左右液溫有差別，對較大的鍍槽(如900L)而言，有時會高達5℃～8℃之差距，對于孔徑要求或?qū)﹀儗雍穸纫蠖驾^嚴格時，由于液溫溫差較大，工件鍍層的一致性就差，而且會使工件因尺寸問題而造成報廢。
在操作過程中，如果采用電爐、電加熱器、蒸汽直接加熱時，就會使鍍液局部溫度過高(超過工藝規(guī)定的溫度上限)，PH值同時也偏高時，不僅鍍層粗糙，而且還容易引起鍍液分解。因此，即使PH值正常，鍍液直接加熱方式也是不可取的。
2. 循環(huán)過濾
化學(xué)鍍液應(yīng)保持循環(huán)過濾，循環(huán)量為每小時6～10倍鍍液容積，濾徑尺寸不大于5um，定期地更換濾袋或濾芯，這樣，就可以減少甚至消除鍍層表面的粗糙問題。由于化學(xué)鍍是一種自催化沉積過程，如果鍍液中存在著固體微粒，輕則造成鍍層粗糙，重則引起鍍液自發(fā)分解，全部報廢，因此，除去鍍液中的固體微粒是很重要的事。
3. 鍍液攪拌
鍍液攪拌不良亦會引起質(zhì)量問題。由于攪拌不良，工件表面鍍液流動為層流，傳質(zhì)過程較慢，即參加瓜的物質(zhì)到達工件表面以及反應(yīng)產(chǎn)物離開工件的運動受阻，工件溶液界面狀況惡化，因而會造成鍍層氣孔、氣滯和鍍層外觀發(fā)化。良好的攪拌，無論是機械攪拌、清潔的壓縮空氣攪拌或者工件移動，對于獲得合作的鍍層是重要的。然而，過分地攪拌
鍍液，也會造成鍍速下降，工件尖銳部位漏鍍等問題。
4. 鍍液裝載量不當
裝載量過低或過高都會直接影響鍍層的沉積速度。特別是高速沉積時，所獲得鍍層比較疏松，鎳顆粒可能從鍍層脫落到鍍液中，形成自催化劑還原中心，促進鍍液自行分解的趨勢，而且在工件的表面上有許多顆粒生成。
5. PH值測試不當
一般，通過PH計和PH試紙測定鍍液的PH值。應(yīng)當注意的是，某些PH試紙的讀數(shù)同PH計讀數(shù)相差可能高達0.5。在某些化學(xué)鍍鎳工藝中，由于鍍液中鹽離子效應(yīng)造成PH值讀數(shù)不準。當化學(xué)鍍液老化時NH4+、Na+、K+、SO42—、Cl—等離子的積累都會造成溶液離子強度的改變。結(jié)果，PH值試紙對新鍍液的反應(yīng)與對舊鍍液的反應(yīng)不同。不僅如 此，由于PH試紙制造方面的原因，不同廠商供應(yīng)的PH試紙，對于同一化學(xué)鍍鎳液的測量，讀數(shù)之間的差異高達0.5。因此，PH計測量的讀數(shù)比較準確，而PH試紙測量的讀數(shù)只能作參考。 為了獲得可靠的測量結(jié)果，必須對PH計進行校正。影響PH計測量準確度的通常錯誤，是忽略了溫度對PH值的影響。首先，應(yīng)當考慮校正溶液與被測化學(xué)鍍鎳液的溫度應(yīng)一致，其次，￥應(yīng)注意使用溫度補償。
6. 裝掛工具架不合要求
如果使用的裝掛工具架沒有很好地進行防腐處理，那么這些工裝掛具架就會在鍍液中緩慢地腐蝕，從而增加了鍍液中的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可能觸發(fā)鍍液的自行分解。裝掛工具架的掛鉤，沒有均勻地合理地排列，使得局部處工件超過1~1.2dm2/L的裝載量。裝掛工具架每一次施鍍后，退鎳不徹底。這些，都會使鍍液性能下降，工件上也可能出現(xiàn)氣泡等不良的品質(zhì)。
六、接觸化學(xué)鍍鎳液的設(shè)備要及時硝酸清洗和鈍化處理
盡管化學(xué)鍍鎳設(shè)備用材料為聚丙烯，氯化聚氯乙烯，氟塑料等化學(xué)鈍性材料，但是長時間接觸之后，特別是經(jīng)過長時間使用，被刻蝕粗化了的設(shè)備表面，十分容易鍍上鍍鎳層。設(shè)備表面某處被鍍上，就會迅速蔓延，使得鍍出面積急劇增大，鍍液槽負載的急劇變化，造成鍍液化學(xué)成分嚴重失去平衡，這就是所謂“鍍出”(plate-out)現(xiàn)象，輕則鍍件表 面粗糙，重則速槽鍍液分解報廢。同樣，對于不銹鋼槽，盡管已經(jīng)連接槽壁保護系統(tǒng)，施加有陽極電流以保護不銹鋼槽壁不被鍍上，但是，長時間接觸鍍液仍然會被鍍上。因此，無論是塑料襯里，還是不銹鋼槽，包括循環(huán)泵，熱交換器管道內(nèi)壁，凡接觸鍍液的表面都必須定期使用硝酸清洗、鈍化，以防止發(fā)生“鍍出”事故。
七、鍍液的維護和管理
在化學(xué)鍍鎳反應(yīng)過程中，鎳離子被還原成金屬鎳鍍層，使鎳離子濃度不斷地降低，同時次磷酸根離子被氧化，生成亞磷酸根離子。當亞磷酸根離子濃度較高時，會與鎳離子結(jié)合生成亞磷酸鎳而沉淀。如果維持鎳離子濃度和還原劑濃度的變化在5%~15%之內(nèi)，通常在鍍速、鍍液穩(wěn)定性和鍍層外觀方面可基本保持穩(wěn)定。故要求定期地分析鍍液化學(xué)成份的頻率同施鍍負載成正比。 鍍液中的鎳離子(內(nèi)含絡(luò)合劑)或還原劑濃度若維護不當或補加不及時時，都會引起鍍液成分失調(diào)。從而，會影響到鍍液的穩(wěn)定性。
首先，對于那些自配自用鍍液的單位，在配制鍍液和添加劑所用的原料中，如PH值調(diào)整劑、金屬鹽、還原劑等，必須是購自可靠的供應(yīng)商，高純度的、化學(xué)鍍級的化學(xué)品。廉價的化學(xué)品含有某些雜質(zhì)，會使鍍層發(fā)生針孔、外觀晦暗、或者停鍍，其中不溶性雜質(zhì)會造成鍍層粗糙，甚至由于不溶性雜質(zhì)成為沉積核心而引起鍍液自發(fā)分解。 在補加鹽、還原劑和PH調(diào)整劑時，不允許以固體形式加入鍍槽中去;在補加各種藥品時，不允許液溫過高;在補加預(yù)先溶好的液料時，要一面加料，還要一面進行充分攪拌;在補加液料時，其速度不能過快，其補加料也不能過多(不要超過工藝范圍)。
由于補充液中通常含有高濃度的穩(wěn)定劑和光亮劑，某些具有表面催化毒性，因此一次補充添加量過大可能會造成鍍速慢、鍍層質(zhì)量差和無光澤，甚至?xí)?dǎo)致鍍液過穩(wěn)定或停鍍。鍍液在持續(xù)一段時間后，不可避免地會在鍍液中產(chǎn)生沉淀物。如果不及時進行過濾，就會嚴得危害鍍液的穩(wěn)定性。因此，最佳的過濾方式是連續(xù)過濾。
一般而言，亞磷酸根的積累濃度限度是隨鍍液PH值的降低而提高。隨著化學(xué)鍍鎳的進行，鍍液PH值會降低，PH值低時，亞磷酸鹽積累速度相對加快，顯然，這對于鍍液的穩(wěn)定性是不利的。因此，要及時調(diào)整PH值。
在邊續(xù)地進行化學(xué)鍍鎳后，就會發(fā)現(xiàn)在鍍槽槽壁上或加熱器上有沉淀物。上述沉淀物，具有沉淀反應(yīng)的催化活性，如不及時除去就會加速鍍液的自行分解。因此，對不銹鋼鍍槽要進行陽極保護。空氣中有許多灰塵，這些灰塵一旦落入鍍槽，很可能成為鍍液自行分解的誘發(fā)物，降低鍍液的穩(wěn)定性，因此，應(yīng)盡量 避免灰塵落入鍍槽內(nèi)。
八、排除故障的方法
化學(xué)鍍鎳反應(yīng)的還原過程受許多因素的影響。因此，鍍液故障的排除，并非是輕而易舉的事，往往是困難的費時的工作。
通常，如果化學(xué)鍍鎳發(fā)生故障，首先應(yīng)鑒別類型，是鍍液配制問題，還是鍍液維護不當?是操作工藝問題，還是設(shè)備上問題?在確定產(chǎn)生問題的原因之后，第二步要分析排除故障的經(jīng)濟性，即根據(jù)故障的性質(zhì)，處理故障的難度和費用，以及排除故障所停工時間，權(quán)衡利弊之后，再決定報廢鍍液，還是處理故障。 維護鍍液時的添加劑補充，PH值調(diào)整和溫度控制等工藝過程的記錄，是重要的。它在維護鍍液化學(xué)成分平衡方面，是有價值的資料。如果使用的自動分析，補充調(diào)整的設(shè)備具有記錄、存取、甚至智能化功能是尤其方便、有效的。如果鍍液操作參數(shù)維持在設(shè)定范圍之內(nèi)時，仍然存在問題，則應(yīng)該檢查前處理是否正確，鍍液是否受到污染。
總之，采用合乎規(guī)范的化學(xué)鍍鎳工藝、設(shè)備和材料，培養(yǎng)訓(xùn)練有素的操作人員，建立科學(xué)嚴明的質(zhì)量管理體系，防止發(fā)生故障，才是最好的排除故障方法。
