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1 、前言：
珍珠鎳也稱沙鎳、鍛面鎳與麻面鎳、霧鎳，該工藝是近幾年才發(fā)展起來的。由于該工藝電鍍出來的產(chǎn)品無反光，強(qiáng)光直射時(shí)產(chǎn)生慢反射，不眩目，手感潤滑舒適，又無指紋，深得用戶歡迎。
根據(jù)所用沙劑的不同，沙劑主要分為油性和水性兩大類。水性生產(chǎn)使用時(shí)需要用空泵循環(huán);而油性的不用。識(shí)別它們可把沙劑調(diào)入開缸劑里，出現(xiàn)白色沉淀物則屬油性;無白色沉淀屬水性，油性的鍍出的表面有一層油光效果，而水性的反之。根據(jù)所用不同的沙劑，鍍出的產(chǎn)品，沙細(xì)的像珍珠一般有柔和光澤，沙粗的具噴沙狀效果，肉眼觀測(cè)有均勻細(xì)致、平滑密集的沙粒狀。
在珍珠鎳上可以鍍上各種色澤鍍層，常見的有鉻、金、銀、槍色、仿金等鍍種，使其裝飾效果更美觀。在上述金屬上再噴透明漆或電泳漆使其平滑光亮，透過漆膜又有細(xì)膩的沙狀，效果更佳。目前，該鍍種已經(jīng)廣泛用于汽車裝飾、電子產(chǎn)品外觀件、日用五金、文化用品等行業(yè)中。珍珠鎳鍍層的原理是，往鍍液中加入一種或兩種非離子型表面活性劑。非離子表面活性劑由憎水基碳鏈或芳鏈〈簡稱R鍵〉和親水基醚鍵〈—0—〉與聚氧乙烯鍵(CH2CH2O)三種基團(tuán)所構(gòu)成。它們的共同特點(diǎn)是隨著溫度升高溶解鍍反而減小，溫度升高時(shí)與水形成締合作用的醚鍵會(huì)脫構(gòu)，從而在溶液中析出來導(dǎo)致溶液變濁。溶液由澄清到渾濁的某一臨界溫度稱為“濁點(diǎn)”，不同解離子型表面活性劑有不同的碳鏈，長度和不同的聚氧工烯分子個(gè)數(shù)，也就有不同的濁點(diǎn)。碳鏈長、濁點(diǎn)低，聚氧工烯分子數(shù)多追、濁點(diǎn)高，因而可選用不同的非離子型表面活性劑來設(shè)計(jì)鍍液的濁點(diǎn)。
目前的珍珠鎳是采用瓦特型鎳為基礎(chǔ)，在其中加入非離子型表面活性劑，除濁點(diǎn)外還要求這些非離子型表面活性劑對(duì)鍍液無害并能起到半光亮作用，這種鍍液中通常緊加入一類光亮劑，二類光亮劑可不加或少加，潤濕劑也可不必加，因?yàn)榉请x子型表面活性劑能降低鍍液的表面張力，有足夠的潤濕作用。
當(dāng)鍍液在濁點(diǎn)溫度以上時(shí)，由于非離子型表面活性劑與水分子締合減弱而析出形時(shí)許多微細(xì)孔滴，這樣乳滴吸附于鍍件表面，導(dǎo)致電離中斷，阻止鎳層沉積，按著乳滴離開陰極，這樣在陰極上留下大量半圓形的凹坑，使鍍層微觀不平整，從而形成漫散射光，獲得了我們需要得到的珍珠鎳鍍層。
2 、珍珠鎳常見工藝配方和工藝
硫酸鎳 350~450 g/L
氯化鎳 30~40 g/L
硼酸 35~40 g/L
主沙劑 0.3-0.5ml/L
走位劑 15-20ml/L
輔光劑 4-8ml/L
pH 4.2~5.2
T 50~60 ℃
DK 3~8 A/dm2
t 3~10 min
陽極 99.9%純電解鎳
攪拌方式 陰極移動(dòng)
3、 鍍液的配制
鍍液的配制與光亮鎳相似，本文從略。只要注意由于硫酸鎳含量高，開槽時(shí)去離子水不要加的太多。一般先在槽中加入60%~70%即可。在加入沙劑前，所用的處理方法也與亮鎳液相同。
關(guān)于主沙劑、輔亮劑、走位劑等最好參閱供應(yīng)商的具體說明。因目前國內(nèi)珍珠鎳添加廠商林立，品種繁多，各廠商所選用的非離子表面活性劑不盡相同，合成方法亦有差異，且同一廠商的沙劑也有粗、中、細(xì)的差別。用戶最好挑選適用于自身產(chǎn)品的添加劑，經(jīng)過試驗(yàn)選篩，掌握經(jīng)驗(yàn)，才能鍍出滿意的產(chǎn)品。
4 、珍珠鎳鍍層的常見故障與解決方法
4.1、 不起沙、沙感不足、起沙慢
4.1.1、 pH值的影響
一般來講，珍珠鎳的pH值要求比亮光鎳高一些。大部份廠商的要求都在4.4~4.8之間，也有的廠商要求高達(dá)5.2左右。
4.1.2 、溫度的關(guān)系
由于沙鎳中乳化劑要達(dá)到濁點(diǎn)才會(huì)形成乳滴，所以溫度過低時(shí)，不會(huì)有沙感的產(chǎn)品鍍出來;溫度高則起沙快。但溫度過高，乳滴容易凝聚，槽液易老化，使用周期會(huì)縮短。宜控制在50~58℃較合適。
4.1.3 、主鹽的濃度
主鹽的濃度高出沙快。通常要高達(dá)350~450g/L。在實(shí)際操作中，可以用波美表來測(cè)試，波美度在28~32較為合適。濃度過低，起沙慢;濃度過高，帶出液增加。經(jīng)驗(yàn)證明，一般在添加主鹽同時(shí)補(bǔ)加氯化鎳與硼酸。一般添加50kg 硫酸鎳，同時(shí)加入硼酸1~2kg、氯化鎳 0.5~1.0kg。按此方法添加的一個(gè)珍珠鎳槽，連續(xù)用半年后分析，與新開槽時(shí)相比差距很小。
4.1.4、 添加劑的影響
添加劑的性能對(duì)起沙速度與沙面效果的影響是最大的。在新開槽時(shí)必需添加輔光劑，其主要成分與亮鎳光亮劑相似;作用是細(xì)化鍍層晶粒，改善鍍層的平整度和分散性。另外，為了得到均勻統(tǒng)一的鍍層，還得添加一些走位劑，以提高低電流區(qū)的沙面效果，有利于復(fù)雜工件沙感與色澤的統(tǒng)一。輔光劑與走位劑在沙鎳槽中必須保持一定用量，添加量可以按安培小時(shí)補(bǔ)充，稍有出入影響不大。
沙劑是對(duì)珍珠鎳產(chǎn)生的關(guān)健成分。不同廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品用量不同。作為用戶來講，要求起沙速度快，采用上限，但一定要按規(guī)定稀釋后再添加。另外，有些劣質(zhì)添加劑鍍出的產(chǎn)品根本沒有沙感，充其量只能說是啞鎳，或者說即使有了沙感，沙形也不好看。所以，生產(chǎn)者要選擇熟悉的或信譽(yù)好的添加劑生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。
4.1.5 、雜質(zhì)的影響
雜質(zhì)對(duì)起沙量影響較大，所以新開槽一定要用雙氧水、活性炭聯(lián)合處理，再用瓦楞型陰極對(duì)鍍槽進(jìn)行12~24h的電解，才能夠得到較好效果。平時(shí)補(bǔ)加硫酸鎳，最好在下班時(shí)間。補(bǔ)加后即用活性炭過濾機(jī)進(jìn)行過濾，同時(shí)也要進(jìn)行電解。工作中經(jīng)常遇到加入硫酸鎳后起沙效果不良，在進(jìn)行較長時(shí)間電解后才能得到較好的效果。當(dāng)然，在加入較多的硫酸鎳時(shí)，pH會(huì)降低。經(jīng)過調(diào)整，但效果不良，電解后才解決問題。所以說，要注意所用硫酸鎳的純度，同時(shí)要注意前道清洗水質(zhì)。
4.1.6、 電流密度的關(guān)系
電流密度宜高一些，出沙可加快，還可提高生產(chǎn)效率。通常可控制在5~8A/dm2，電流密度高對(duì)低電流區(qū)出沙也有幫助作用。如果在電流密度過高、陰極移動(dòng)偏慢的情況下，鍍層容易出現(xiàn)燒焦或產(chǎn)生針孔。
4.2、 沙感不均勻
對(duì)于細(xì)長型或幾何型狀復(fù)雜有凹槽的工件，要在3~5min時(shí)間里鍍出均勻沙面，在采取措施后，是能夠達(dá)到的。
4.2.1 、加入走位劑
珍珠鎳添加劑廠商有的會(huì)提供走位劑，但有的廠商無走位劑供應(yīng)。可用亮鎳走位劑，也可以自行購買中間體配制，可選用的有ATP、SSO3、PS、ACS、PN、SOS、ALS等，加入量可以根據(jù)要求試驗(yàn)決定。自行購買中間體比買成品要經(jīng)濟(jì)得多，且不難掌握。
4.2.2 、掛具的改進(jìn)
對(duì)于小型工件，掛具的設(shè)計(jì)及為重要。要想縮短時(shí)間鍍出均勻的工件，可以將掛具制成中間稀、邊緣密的結(jié)構(gòu)，特別是板框式掛具，特別湊效。
4.3、 工藝一致性的問題
用乳濁液法形成緞面鎳存在的問題是鍍液的穩(wěn)定性差，這主要是因?yàn)槿榛瘎┠酆笮纬扇榈蔚牧亢痛笮【灰卓刂啤＿^多的乳滴存在會(huì)使得鍍層結(jié)晶變粗，得不到緞狀外觀并且乳液在鍍層中不穩(wěn)定，它們相互碰撞、相互吸引，不久就引成較大的膠束，從而失去了其應(yīng)有的作用，鍍層就會(huì)變得粗糙，出現(xiàn)亂沙、黑點(diǎn)、亮點(diǎn)等弊病。有專家指出可以在非離子表面活性劑中加入阻聚劑，使乳滴穩(wěn)定，延緩乳滴的凝聚，使鍍層穩(wěn)定，大大延長了鍍液工作時(shí)間。據(jù)說，小槽能穩(wěn)定生產(chǎn)半個(gè)月左右，這是一種積極的方法。
我曾用過不少國內(nèi)外有名添加劑公司的和國內(nèi)頗有知名度添加劑廠所生產(chǎn)的珍珠鎳添加劑。經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)，將剛開槽生產(chǎn)前二小時(shí)的產(chǎn)品與快下班時(shí)的產(chǎn)品相比，差別較大。要求嚴(yán)格的產(chǎn)品或者要求互配的工件裝在一起，無論在色澤、沙粒粗細(xì)、緞面效果的一致性，都難于滿足需要。一般來說，剛開槽時(shí)，沙粒細(xì)密均勻;后來由于乳滴的凝聚，沙劑變粗;到6~8h后出現(xiàn)亂沙。盡管采取了措施，如嚴(yán)格控制溫度、pH、比重、電流密度、沙劑的開槽加入量并定時(shí)補(bǔ)充沙劑，均難于在8~10h內(nèi)保證產(chǎn)品的統(tǒng)一。目前，大多數(shù)工廠上班時(shí)間均為8h~12h，中間吃午飯1~2h，這樣要求鍍液在10~11h內(nèi)鍍出的產(chǎn)品統(tǒng)一，難度很大。后來，干脆每次開槽僅生產(chǎn)4h，吃午飯時(shí)開啟過濾機(jī)循環(huán)過濾槽液1h，下午重加沙劑。這樣的操作方法生產(chǎn)，鍍出來的產(chǎn)品在任何一段時(shí)間比較或者將不同的產(chǎn)品配套組裝，均能達(dá)到較高的要求。
這樣操作從表面上看要浪費(fèi)較多的沙劑，其實(shí)所耗費(fèi)用也不大。用500升鎳槽計(jì)算，采用的沙劑開槽只要加150ml即可;以后每小時(shí)加20ml，一個(gè)上午加7次，半天不到300ml。該沙劑將近70元/L，則半天用量金額為20元左右，一天沙劑用量40元。如果中午午休時(shí)，不開過濾機(jī)打掉沙劑，下午上班后，也要添加50~60ml，才能保持同上午產(chǎn)品的統(tǒng)一。但到了下午下班前1~2h的產(chǎn)品，品質(zhì)卻明顯下降，如中午不過濾掉，能省下的沙劑也就是100ml，費(fèi)用僅7元。當(dāng)然，還得花一些過濾泵的電費(fèi)，不足1元錢，即犧牲8元錢換來高質(zhì)量的產(chǎn)品是值得的。
電鍍珍珠鎳停鍍時(shí)必須過濾，過濾時(shí)采用0.5μ棉芯為佳，同時(shí)過濾時(shí)保持溫度50-60℃。過濾的同時(shí)用瓦楞板電解1-2h為最佳。，每次過濾完畢須清洗干凈過濾機(jī)，保持過濾機(jī)干凈能有效消除亮點(diǎn)和黑點(diǎn)，長期生產(chǎn)的槽一般7-10天用0.5g/L左右碳粉處理一次(碳粉可吸在過濾機(jī)內(nèi))。以便吸附干凈富積在槽中的有機(jī)雜質(zhì)。
4.4、 黑點(diǎn)、亮點(diǎn)亮班、針孔問題
4.4.1、黑點(diǎn)
在沙鎳電鍍里比較常見的，其產(chǎn)生主要原因是：開槽時(shí)沙劑一次性加入過多，且稀釋不夠;或加入時(shí)速度太快，攪拌不良引起的。加沙劑時(shí)一定用純水1:20或1:30稀釋緩慢加入，且要邊加邊激烈攪拌鍍液。有時(shí)操作工不按規(guī)定不用純水而用回收水稀釋沙劑，也會(huì)產(chǎn)生黑點(diǎn)。經(jīng)試驗(yàn)，沙劑呈現(xiàn)堿性的易產(chǎn)生黑點(diǎn)，中性的不易產(chǎn)生或者先用純水1:5稀釋再用回收水稀釋到規(guī)定量，也不會(huì)產(chǎn)生黑點(diǎn)。
有些劣質(zhì)沙劑開槽時(shí)尚能產(chǎn)生，3~4h或不足3h后產(chǎn)生黑點(diǎn)，最好不要采用。這種沙劑穩(wěn)定性差，乳滴會(huì)早期凝聚，也有些沙劑的7~8h后產(chǎn)生細(xì)小黑點(diǎn)。槽液溫度偏高也易產(chǎn)生黑點(diǎn)。據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出，每天上班前，槽溫控制到上限，在加入沙劑后開始生產(chǎn)時(shí)，即將溫度控制下限。這樣操作的好處是剛開槽時(shí)容易起沙，加入沙劑5min后即能生產(chǎn)，且沙粒不會(huì)太細(xì);待正式生產(chǎn)后，讓槽溫自然冷卻到下限，能穩(wěn)定并延長鍍槽生產(chǎn)時(shí)間。黑點(diǎn)的補(bǔ)本辦法是將已鍍件在半光鎳槽中補(bǔ)鍍10-20秒，補(bǔ)鍍時(shí)電流應(yīng)采用低電流密度，鍍件入槽前也應(yīng)充分活化，這樣黑點(diǎn)便不復(fù)存在。
4.4.2 、亮點(diǎn)與亮斑
亮點(diǎn)與亮斑的產(chǎn)生亦較常見。究其原因的二方面：一是老化的鍍液過濾不徹底;二是表面活性劑不足。曾有很多廠家發(fā)生過此類問題，均是用不合格的棉芯或過濾機(jī)造成。濾芯或過濾機(jī)質(zhì)量差，沒有得到充分過濾。在這種情況下，亮點(diǎn)與亮斑很容易產(chǎn)生，且開槽時(shí)就會(huì)有亮點(diǎn)。解決辦法是購買合格的過濾棉芯與過濾機(jī)。另外，棉芯孔徑不要太大，采用10μm 以下較好。
如果鍍液過濾徹底，還有亮點(diǎn)，可考慮表面活性劑是否偏少。可以加入配套潤濕劑，如沒有配套潤濕劑，可加入鍍鎳中間體，如EHS等。用量根據(jù)試驗(yàn)而定，鍍液中含量0.05~0.20g 即可;加過量，會(huì)起沙慢或不起沙。
另有一解決的辦法是分二次電鍍。如車間里同時(shí)有二個(gè)珍珠鎳槽在生產(chǎn)時(shí)，可在每個(gè)槽分別鍍一半時(shí)間，這樣操作效果是最好的。稍有亮點(diǎn)、亮斑、黑點(diǎn)經(jīng)過這樣操作均能解決。如只有一個(gè)槽生產(chǎn)，可在中途取出清洗后再鍍一次也行，但缺點(diǎn)是帶出損耗加大。
4.4.3 、針孔
針孔的出現(xiàn)不常見，偶會(huì)發(fā)生，主要產(chǎn)生在細(xì)長零件二端或幾何形狀復(fù)雜零件的高電流區(qū)。原因是折氫時(shí)氫氣泡滯留在工件上，解決辦法是加快槽液流動(dòng)。配置一個(gè)較大的循環(huán)泵;稍降低電流密度也有好處;也可以適量加入低泡潤濕劑，對(duì)消除針孔能起作用。PH值過低時(shí)可能也會(huì)產(chǎn)生針孔，一般當(dāng)PH值低于3.5時(shí)，陰極上會(huì)較多量析氫，由于氫氣泡的作用而產(chǎn)生針孔，解決辦法是根據(jù)工藝要求將PH值控制在4.2-4.5為佳。定期大處理槽液也是必要的。長期積累乳化劑的分解產(chǎn)物，對(duì)槽液是有害的。一般1~3個(gè)月用雙氧水、活性炭進(jìn)行聯(lián)合處理。
4.5、 鍍層的硬度及耐磨性
珍珠鎳鍍層一般套鉻的比較多，而一般裝飾性鉻鍍層均很薄。如沙鎳層不夠堅(jiān)實(shí)，工作不能輕微碰撞、磨擦，如手表、眼鏡、打火機(jī)、皮帶扣、醫(yī)療器材等。使用時(shí)都需要有一定的耐磨性，倘若一碰就有傷痕，就沒有使用價(jià)值了。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出，起沙速度越快的沙劑，鍍層硬度就越低，即使加入增硬劑，作用亦不大，可能是產(chǎn)生了海綿狀鍍層。本人曾使用一家公司的沙劑，只有1~2min 就能在較復(fù)雜工件面上鍍出外觀好的沙鎳，就是不能輕微碰撞。如果在上面再鍍其他鍍種后再涂電泳漆，這種沙劑就較為合適，很經(jīng)濟(jì)。 但作為套鉻產(chǎn)品，只能放棄不用。也有的沙劑需電鍍5~7min，甚至10min。雖然硬度很好，但生產(chǎn)時(shí)間長成本大，產(chǎn)量低，不經(jīng)濟(jì)。最好是選擇3~5min 即能獲得沙感好，硬度高的沙劑最為理想(當(dāng)然與電流密度關(guān)系較大)。
同一種沙劑，使用方法不同，獲得的硬度也不相同。沙劑加入量稍偏低，適當(dāng)延長電鍍時(shí)間，硬度也會(huì)改善。
有效的辦法是增加一個(gè)普通的暗鎳槽。在沙鎳鍍出來后，再在暗鎳?yán)镫婂?0~100s,這樣鍍出來的產(chǎn)品，硬度可以大大提高。但該槽的pH值要低一些，以免鎳層間脫皮。如需要獲得稍白的沙鎳層，可以在暗鎳槽中加入適量的硫酸鎂。如要略帶光澤，可以自配一些初級(jí)光亮劑加入。當(dāng)然選購現(xiàn)成的低平滑鎳添加劑也可以，用這樣的方式電鍍出來的產(chǎn)品，對(duì)沙感、手感均無不良影響。經(jīng)試驗(yàn)過多種沙劑，均無用這樣電鍍方式的產(chǎn)品堅(jiān)硬，缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝較繁，要增加鍍槽與整流器。如套鉻產(chǎn)品，鉻層不能薄，在0.2μm以上，電鍍時(shí)間1~3min左右。
5 、鍍槽的配套設(shè)備
要鍍出良好的產(chǎn)品，除了要有良好的工藝、添加劑外，對(duì)于設(shè)備也有一定的要求。首先，整流器要帶時(shí)控、溫控;同時(shí)一個(gè)鍍槽要配備過濾機(jī)和循環(huán)泵，而且流量要大。比如，500L的鍍槽最少要配備10噸的過濾機(jī)與循環(huán)泵。陰極移動(dòng)要平穩(wěn)，以免抖動(dòng)后工件斷電，導(dǎo)致接觸不良，引起沙面不均勻，甚至脫皮。移動(dòng)速度偏快一些較好，可控制在4~7m/min。鍍槽最好要配備溢流槽。
另外，鍍槽不宜過大，寬度只要陽極與工件的距離在20~30cm，長度比需要的掛距加移動(dòng)距離即可。鍍槽過大，沙劑浪費(fèi)，增加循環(huán)過濾時(shí)間。
6、 結(jié)束語：
⑴ 要保持槽液的濃度，三到五天用波美計(jì)檢查濃度，及時(shí)補(bǔ)充主鹽及硼酸、氯化鎳 。加入硫酸鎳后，要電解2~10h，再進(jìn)行電鍍。按需要加入走位劑、潤濕劑、沙劑。
⑵ 有條件的話，可以分三個(gè)槽電鍍。前道→沙鎳→沙鎳→暗鎳→后道，這樣不易出現(xiàn)亮點(diǎn)、黑點(diǎn)且能得到良好的鍍層。每日循環(huán)過濾二次，所花代價(jià)不大，換得工藝一致性強(qiáng)的產(chǎn)品，在經(jīng)濟(jì)上是合算的。
⑶ 用雙氧水、活性炭聯(lián)合處理過的鍍液，輔光劑、走位劑按開缸量的50%添加。
沙鎳電鍍有其特殊要求，涉及物理、化學(xué)的因素，我們必須要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際，科學(xué)地、實(shí)是求是地分析原因，才能解決生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的各種問題。
以上是我多年從事電鍍珍珠鎳中、以及與同行技術(shù)交流中得到的一些經(jīng)驗(yàn)，存在著局限性和片面性，如有不當(dāng)之處敬請(qǐng)指正。
