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一 前言
鍍鎳的應用面很廣，可作為防護裝飾性鍍層，在鋼鐵，鋅壓鑄件，鋁合金及銅合金表面上，保護基體材料不受腐蝕或起光亮裝飾作用;也常作為其它鍍層的中間鍍層，在其上再鍍一層薄鉻，或鍍一層仿金層，其抗蝕性更好，外觀更美。還有就是在功能性應用方面，在特殊行業(yè)的大型零件上鍍約1～3mm厚，可達到修復之目的。
硫酸鹽鍍鎳體系鍍液鎳，組成簡單，電流效率高(達95%以上)，是目前國內(nèi)應用最廣泛的鍍鎳液。在該鍍液基礎上添加不同類型的添加劑，則可得到多種性能不同的鍍鎳層，如半光亮鎳、光亮鎳、高硫鎳、珍珠鎳、槍黑鎳等。如在該鍍液體系中加入第二種金屬離子，配以適當添加劑，則可得到不同的鎳合金鍍層，從而使得硫酸鍍鎳體系在整個電鍍鎳中占有舉足輕重的位置。
二 硫酸鹽鍍鎳體系電鍍機理
硫酸鹽鍍鎳溶液是簡單鹽電解液，鎳的原子結構決定了鎳的置換作用小，所以不需要采用任何絡合劑，就可以從簡單的鎳鹽溶液中電解出金屬鎳，該電解液屬于弱酸性，PH<6。同時，氫在鎳層上的超電壓小，也就是說鎳有吸氫程度較大，故伴隨有析氫副反應。陰極反應式如下：
Ni2++2e= Ni ↑
2H++2e=H2↑
鍍鎳的陽極采用電解鎳板，正常狀況下，陽極電化學溶解成鎳離子，以補充鍍液中消耗的鎳離子，反應式如下：
Ni—2e → Ni2+
但是鎳陽極很容易鈍化，在表面生成一層褐色氧化膜，導致陽極溶解停止，而產(chǎn)生析氧反應。反應式如下：
2H2O—4e → 4H++O2 ↑
2Ni+3〔O〕→ Ni2O3 ↓(褐色)
所以在硫酸鹽鍍鎳鍍液中常加入陽極活化劑，如：氯化鈉或氯化鎳等。
三 硫酸鎳電鍍工藝及添加劑研究現(xiàn)狀
關于硫酸鹽鍍液中的主鹽，陽極活化劑，緩沖劑、導電鹽，各工藝配方?jīng)]有多大變化，在電鍍工藝手冊中均有介紹，在此不作詳論。重要的是，鍍鎳添加劑的研究成果不斷地踴現(xiàn)，使鍍鎳技術發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了多種成熟可靠的工藝技術。
1.普通鍍鎳技術(也叫鍍暗鎳)：
普通鍍鎳也就是在基礎鍍液中少加適量潤濕劑或不加任何添加劑所得到的鍍鎳層，只要嚴格按工藝成份及工藝條件去做，便可得到理想的暗鍍層。參考配方如下：
成份及工藝條件( g / l )
配方一 配方二
硫酸鎳，NiSO4 250~350 240~330
氯化鎳，NiCL2 30~60 37~52
硼酸，H3BO3 30~40 30~45
硫酸鎂，MgSO4 - 15~20
溫度，℃ 55±5 40±5
PH值 3~5 4.8~5.6
電流密度，A / dm2 2.5~1.0 0.6~1.0
2.光亮鍍鎳技術：
光亮鍍鎳技術的核心主要是光亮劑的研究技術。回顧鍍鎳光亮劑的歷史，現(xiàn)已進入第四代光亮劑應用階段。
第一代是以無機鹽類為主要光亮劑階段，如氯化鎘等。參考配方如下：
成份及操作條件(g / l) 配 方 一 配 方 二
硫酸鎳，NiSO4·7H2O 200～250 300～400
氯化鈉，NaCl 15～20 25～35
硼酸，H3BO3 35～40 30～40
硫酸鎂，MgSO4·7H2O 20～25 -
糖精 0.5～1 0.3～0.6
氯化鎘 0.001～0.01 -
苯酚 - 0.3～0.6
PH值 4.2～4.6 4.5～4.8
溫度，℃ 20～35 25～40
電流密度，A / dm2 0.5～1 0.5～1.5
第二階段開始采用了丁炔二醇與糖精的組合，可以得到白亮鍍層，但整平性差，而且丁炔二醇的還原產(chǎn)物1，4—丁二醇和正丁烷殘留在鍍液中，惡化鍍液，并且很難用活性炭除去。下面提供二例配方：
成份及操作條件(g / l) 配方一 配方二
硫酸鎳, NiSO4 250～300 300～350
氯化鎳, NiCl2 30～50 -
氯化鈉, NaCl - 10～15
硼酸， H3BO3 35～40 35～40
糖精 0.8～1.0 0.8～1.0
丁炔二醇 0.4～0.5 0.4～0.5
十二烷基硫酸鈉 0.05～0.15 0.05～0.10
PH值 4～4.6 4～4.5
溫度(℃) 40～50 50～55
電流密度(A/d㎡) 1.5～3.0 1.5～3.0
陰極移動 需要 需要
第三階段開始采用丁炔二醇與環(huán)氧化合物進行縮合而成的產(chǎn)物，如丁炔二醇與環(huán)氧丙烷的縮合物BE、丁炔二醇與環(huán)氧丙烷的縮合物PK和791等。該階段所采用的縮合物與糖精組合使用，鍍液整平性能比1，4—丁炔二醇的組合好得多，大處理周期也較長;但仍存在出光速度較慢，低電流密度區(qū)光亮性差，而高電流密度區(qū)易發(fā)霧，故只適合于要求不高的簡單工件。對于復雜零件就顯得力不從心了。后來通過試驗發(fā)現(xiàn)在含第三類光亮劑中添加適量烯丙基磺酸鈉、烯丙基磺酰胺、乙烯磺酸鈉等化合物可提高出光速度和整平速度，降低金屬雜質(zhì)離子的影響。下面提供幾例配方：
成份及操作條件g / l 配方一(滾鍍)
配方二(滾鍍) 配方三(掛鍍) 配方四(掛鍍)
硫酸鎳, NiSO4 180～250 350～380 300～350 250～320
氯化鎳, NiCL2 - 30～40 - -
氯化鈉, NaCL 15～20 - 12～15 12～20
硼酸, H3BO3 30～45 40～45 35～40 35～45
791光亮劑ml/l 1～2 - 2～4 0.8～1.2
BE(ml/l) - 0.5～0.75 - -
糖精 1.5～3 0.8～1.0 0.8～1.0 1～2
十二烷基硫酸鈉 - 0.05～0.10 0.05～0.10 0.05～0.25
PH值 4.5～5.5 3.8～4.2 4～4.5 4.2～4.8
時間, 秒 44～45 50～58 40～50 50～60
電流密度, A/dm2 0.5～2 3～5 2.0～3.0 2.5～4.5
其中配方(2)、(3)為《電鍍工藝手冊》中的配方, 配方(1)、(4)為我們試驗采用的配方。配方中所采用BE、791、871光亮劑均是我們以前所開發(fā)研制的老一代配方。
發(fā)展至第四階段的光亮劑一般由柔軟劑與含吡啶衍生物之類的中間體復配產(chǎn)物組合形成。它具有快出光性(一般3～5分鐘即可光亮)，高整平性，同時拓寬了鍍層的光亮范圍，使得到光亮鍍層的時間大大縮短，從而減少光亮鍍層鎳的消耗，特別適用于裝飾性五金電鍍。
柔軟劑一般由至少兩種以上中間體復配而成。柔軟劑中間體的主要成份仍為鄰磺酰苯酰亞胺(即糖精)，對苯磺酰亞胺等。另外還需加入兩類輔助成份，才能得到良好的柔軟劑。一類輔助成份為烯丙基磺酸鈉，苯亞磺酸鈉等，起輔助整平作用;第二類是雜質(zhì)容忍物質(zhì)，如飽和烯烴磺化物、有機多硫化合物、不飽和脂肪酸衍生物、芳香族磺酸鹽、不飽和烷基磺酸鈉等，可提高柔軟劑的低電流密度區(qū)光亮作用。
