鎳鐵合金鍍液的維護(hù)與控制

    (1)主鹽含量的控制^[21]

    在鎳鐵合金鍍液中，保持硫酸鎳和硫酸亞鐵的一定濃度比，才能使鍍層中鐵含量在要求范圍內(nèi)，如硫酸鎳220g／L，硫酸亞鐵15g／L時鍍層中鑄含量在20％左右。若陽極電流密度在0．8～1．2A／dm²時，鎳陽極溶解正常，硫酸鎳的鎳離子由陽極溶解提供補充，使硫酸鎳含量不低于上限；不必添加鎳鹽。而硫酸亞鐵含量隨著鐵陽極的增減有較大的變化。含量太低時可直接補加硫酸亞鐵，光靠鐵陽極的溶解來提高亞鐵離子會使鍍液pH值上升太快。鍍液每周應(yīng)全分析一次，嚴(yán)格控制硫酸亞鐵含量，才能保證鍍層中鐵的成分。硫酸亞鐵飽和水溶液的pH為2.9。補充時應(yīng)先用蒸餾水酸化至pH為3.5，溶解硫酸亞鐵后澄清過濾加入槽內(nèi)。

    (2)三價鐵Fe³⁺控制與處理

①Fe³⁺的影響鎳鐵合金鍍液中硫酸亞鐵主鹽以二價鐵離子存在，但由于pH升高、溫度升高、空氣攪拌等因素，難免有部分二價鐵被氧化成三價鐵離子Fe³⁺。含量較高的三價鐵使陰極電流效率下降，并降低鍍液的整平性能。但三價鐵離子控制在總鐵量的1.0％～20％左右就影響不大。Fe³⁺不能超過總鐵量的40％^[14]，因為有穩(wěn)定劑對Fe³⁺的絡(luò)合，但由于穩(wěn)定劑的含量有限，Fe³⁺含量過高，穩(wěn)定劑不能全部絡(luò)合，就會使Fe³⁺的有害作用顯著起來。

②Fe³⁺太高時的處理

    a．鐵粉還原法鍍液中Fe³⁺含量太高時，先將鍍液pH調(diào)到3左右，然后向鍍液中加入純鐵粉，根據(jù)反應(yīng)式：Fe³⁺+ Fe=3Fe²⁺

    鐵粉用量為三價鐵量的l／2，不斷攪拌，并保持溫度40～50℃，反應(yīng)比較緩慢，溶液顏色逐漸由深變淺，同時pH不斷上升，純鐵粉同時與氫離子反應(yīng)，放出氫氣泡。待氣泡停止之后，調(diào)整pH至3。然后分析鍍液，過量的Fe²⁺用減少鐵陽極或大陰極通電處理部分鐵析出。經(jīng)過過量的鐵粉還原，Fe³⁺也不可能徹底處理干凈，只要不影響鍍層質(zhì)量即可^[21]。

    b．還原劑法加抗壞血酸或異抗壞血酸，或焦亞硫酸鈉，將三價鐵還原成二價鐵^[23]。

    C．低pH自然降低法將pH降至3，適當(dāng)加熱，Fe³⁺從2．6g／L下降到1．5g／L，再經(jīng)過幾天運轉(zhuǎn)，Fe³⁺穩(wěn)定在0．6～1g／L^[24]。

    d．低pH電解法將pH降至3，通電電解一段時間，Fe³⁺會從陰極表面還原為Fe²⁺。

    ③Fe²⁺的維持與控制  只要嚴(yán)格保持工藝條件的執(zhí)行，在正常情況下，Fe³⁺離子是不會增高的。經(jīng)過某廠兩個月考察，平均Fe³⁺是總鐵量(Fe³⁺+Fe²⁺)的7．37％，還不到工藝限制的l／3，對鍍層沒有影響。高pH值對Fe³⁺的形成有加速作用。經(jīng)試驗證實：pH值由3．4調(diào)到5．5時，Fe³⁺由原來的0．41g／L上升到1．12g／L，與總鐵量的比由原來的ll％上升到36％，已超過15％的限量，這時需要用鐵粉還原處理過量的Fe³⁺，由此可見，鎳鐵合金鍍液的pH嚴(yán)格控制及時調(diào)整對防止Fe³⁺的上升極為重要^[21]。

    (3)保持鍍液中鎳鐵離子濃度比

    為了使單層鎳鐵層中鐵含量在25％左右，要控制鍍液中鎳鐵離子之比，其比值對合金鍍層中鐵含量的影響見下表。

鍍液中鎳鐵離子濃度之比對鍍層舍鐵量的影響

由表l可見，在陰極移動的情況下，要保持鍍層中鐵含量25％，鍍液中鎳鐵離子濃度比應(yīng)保持在(10～15)：1^[16]。

(4)添加劑的及時補充  

鎳鐵合金添加劑應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況和供應(yīng)商提供的添加劑的消耗量及時補充。消耗量與總電流(A)和電鍍時間(h>的乘積計算而得。   

又如Niron工藝添加劑消耗量：

又如安美特Nl工藝添加劑消耗量：

(5)鍍液全分析   

應(yīng)根據(jù)變化情況每周或每月l次。

    全分析項目至少應(yīng)包括：硫酸鎳、硫酸亞鐵、三價鐵、硼酸、 氯化鈉或氯化鎳、穩(wěn)定劑檸檬酸鈉。

    根據(jù)分析報告及時調(diào)整溶液成分，為添加材料或用回收水補充體積都應(yīng)事先將所用去離子水的pH值調(diào)至3左右^[16]。

    (6)嚴(yán)密監(jiān)控溶液pH值

    每班應(yīng)用精密試紙pH為2．7～5．4測定溶液pH值。如果不超過3．8，則應(yīng)在下班后用l0％稀硫酸溶液在攪拌下進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，純硫酸消耗量為l00～200mL／(kA·h)^[16]。

    (7)控制鍍液pH值的點滴方法^[22]

    ①pH的變化帶來現(xiàn)象廣州市電筒工業(yè)公司采用安美特公司的鎳鐵合金鍍液的工藝，pH值需控制在3～3．5范圍，含鐵高的鍍液pH要控制在3～3．2范圍，每班調(diào)pH兩次，每次調(diào)低至2．8，到下次調(diào)整，pH已升至3．5，pH值波動很大，而且每次加酸后出現(xiàn)pH值瞬時下降，光亮度迅速降低，要及時補充光亮劑，才能使光亮亮劑，才能使光亮恢復(fù)。當(dāng)pH緩慢上升至3．5后，鍍層又會過分光亮，脆性增大。pH值高時形成的氫氧化鐵膠體要經(jīng)過較長時間才能消除。

    ②嚴(yán)格控制和穩(wěn)定鍍液pH值的簡易方法

    a．簡單的滴酸裝置  利用20L的光劑桶，桶底側(cè)面鉆一個聲15mm孔，另取不銹鋼螺絲Ml4×40、螺桿沿中心線鉆8mm通孔以供液流，螺絲尾部25mm處螺絲處加工成聲9mm外徑的階梯形圓錐體如下圖，滴液用不銹螺栓接頭。將不銹鋼螺栓自內(nèi)裝入光劑桶上Φ15孔內(nèi)，孔壁兩側(cè)套上橡膠密封圈，外側(cè)套上不銹鋼Φl4墊圈和Ml4螺帽，擰緊螺帽后不得漏水。然后用內(nèi)徑Φ8的橡膠管套在螺栓上的外徑為Φ9的階梯形圓錐體上，橡膠管上安裝螺絲止水夾以控制水流滴出量。由止水夾人工測定pH值調(diào)節(jié)。

滴液用不銹鋼螺栓接頭

    b．滴加酸調(diào)節(jié)pH方法  滴液采用l：9(體積比)的硫酸，即每桶用2L硫酸(相對密度l．84的98％含量)加入l8L水中，當(dāng)氯離子化驗不足時可采用l：3的鹽酸，即每桶用5L鹽酸(相對密度1.18的36％含量)加入l5L水中。開啟止水夾，將酸液桶安裝在高處通過橡膠管滴入槽液中，根據(jù)pH變化的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，按通電大小的不同，高鐵鍍槽滴加量為l～2mL／min，低鐵鍍槽滴加量為3～4mL／min。改變電流要改變滴加量，隨時監(jiān)控，把pH值控制在3～3．5(低鐵液)范圍內(nèi)，或3～3.2(高鐵液)范圍內(nèi)。

    (8)陽極

①陽極面積如果總鐵量有升降，可改變電工純鐵陽極的面積來調(diào)整，平時鐵陽極板表面積與鎳板陽極表面積之比為l：(6～7)。

②陽極布袋布袋用滌綸纖維或丙綸纖維織物制成，縫線要用滌綸或尼龍線。定期清洗陽極布袋，有破損的布袋及時更換，以免陽極泥渣泄漏，懸浮在鍍液中造成鍍層毛刺。清洗布袋時要用1：1鹽酸浸漬，以清除沾附在袋內(nèi)的氫氧化鐵膠體，膠體能使布袋內(nèi)鐵離子向外擴(kuò)散受到阻礙。鐵陽極應(yīng)單獨裝袋，以便于調(diào)節(jié)兩者面積比。

    ③陽極包扎鐵陽極即使用了純鐵，但還是含有0．1％左右的碳，污染鍍液，易造成毛刺，要把鐵陽極用濾紙包扎好，采用兩層陽極布袋，只要陽極布袋不破壞，可以避免毛刺產(chǎn)生^[25]。

④最好使用活性S鎳，保持陽極面積與陰極面積之比為2：1。

⑤采用鎳鐵合金陽極(鎳75％、鐵25％)，可使溶液中鎳、鐵離子含量相對穩(wěn)定。

    (9)電鍍時間

如上海滬工牌套筒扳手，原鍍白色氰化鋅銅合金，基體為40號鉻鋼，熱處理淬火，造型復(fù)雜，內(nèi)孔深、傾角大，鍍后成品還要經(jīng)過沖床沖壓，鉚鑿敲打。產(chǎn)品出口歐美，有一定聲譽。現(xiàn)用鎳鐵合金鍍液(上海輕工業(yè)研究所，表l配方l)取代氰化鋅銅合金鍍液，pH值控制在3.5，溫度62℃，Dk ₄A／dm²，陰極移動25次／min，在基體上電鍍鎳鐵合金20min，鎳封3min，鉻3min，鍍層總厚度l0µm。鍍層質(zhì)量：色澤與鋅銅合金相同，深鍍能力好，結(jié)合力良好，鍍層在砂輪上打磨沒脫皮，韌性好，鍍層對折、壓平不斷裂，沖床上鉚壓聲6mm鋼珠未脫皮。抗蝕性：中性鹽霧試驗通過72h^[25]。由此可見，鎳鐵合金電鍍時間20min，完全可以代替氰化鍍鋅銅合金。表1配方1

(10)鎳軼合金不良鍍層的退除

對于不良鍍鎳鐵合金鍍層，如遇斷電、停電，或前處理不良而得到的結(jié)合力不良的鎳鐵合金鍍層需要退除，退除液配方及操作條件為：

操作條件溫度≤80℃，pH為8，退鍍時間15／生m／h：^[26]。

(11)溶液的處理

    ①循環(huán)過濾溶液日常工作時最好用活性炭放在濾筒中循環(huán)過濾，及時除去固體懸浮顆粒和有機(jī)雜質(zhì)，保持鍍層的平滑光潔。

②定期過濾  每月至少一次，處理時只可使用活性炭。不可使用雙氧水或高錳酸鉀之類的氧化劑，以免二價鐵被氧化成三價鐵。處理后可根據(jù)赫爾槽試驗適量補充各種添加劑。

    (12)其他

    ①及時打撈掉入鍍槽的零件  由于鍍液pH值較低，掉入鍍槽的零件，特別是鋅鋁合金零件，盡可能及時撈出，否則易于溶解，污染鍍液。

    ②加強鍍前預(yù)處理  鋼鐵零件上直接鍍鎳鐵合金，不需要預(yù)鍍，但因鍍槽液無去油能力，為保證結(jié)合力，要求鍍件在鍍前預(yù)處理流程中要求多次去油和電解去油，以及充分活化，否則鍍層容易發(fā)花和起皮。   

③不電鍍時關(guān)閉空氣攪拌并停止加熱，以減少Fe³⁺被氧化的趨勢。  

    參考文獻(xiàn)

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