NI-811无铅高磷化学镍工艺

 

技术资料表

 

目录：   

一、 工艺描述和优点  

二、 镀层特性

三、 工艺组成

四、 槽液建浴

五、 槽液操作和管控

六、 槽液分析

七、 一般管控事项

八、 废水处理

九、 安全警告

十、 订购信息

 

 

 

 

 

 

一、工艺描叙和优点

 

概述

NI-811是新一代高磷化学沉镍工艺，它无需使用铅稳定剂。由于无铅，所以此体系能够达到汽车行业的ELV要求和标准。此外，使用此工艺也能达到电子行业的WEEE条例和ROHS规范要求。本制程是独特的化镍体系，它在提供传统的化镍体系所具有的简易槽液操作和控制特点的同时，还能提供优良的镀层特性。Ni-811镀层所制造出的磷合金含量范围为：10-12%质量比。与传统的高磷体系相似，Ni- 811能提供优良的镀层硬度和耐磨性能，用以满足许多应用要求。具有高磷镀层之特性，此镀层可在各种环境下表现出优异的耐蚀保护特性。

 

 

优点

l 无铅，半光至光亮镀层，符合ELV 规范2005/53/EC，WEED规范

l  2002/96/EC及ROHS规范2002/95/EC

l 可爲铝和铁材提供优良的抗腐蚀特性

l 适用于高産量之快速镀出速率

l 三剂型体系，可在传统的EN条件下操作。

l 完全不含EDTA之制程，同样可在完全无氨体系中操作

l 视情况亦可以氨水调控pH

l 槽液极其稳定，可在不锈钢槽体和设备中工作

l 满足或超过以下性能规范：GMW 3059，FORDWSS-M99P9999-A1 WSD-M1P65B1&B2，Chrysler CS9003,AMS 26074(以前的MIL-C-26704)，AMS 2404，ASTM B-733和ISO4527标准。

 

 

 

 

 

二、 镀层特性

 

特性	标准值	注意事项
密度	7.6-7.8 g/cm3
磷含量	10.0-12.0%质量比
硬度	475-550 HK100    (镀后) 42-47Rc 800-950 HK100  62-67Rc          (热处理,@400℃一小时)
耐磨性
	18-24 TWI1/9-15 TWI (镀后) (热处理,400℃，1小时)
磁性	无磁性 (镀后)
电阻系数	90-110μΩcm
盐雾实验	168小时以上(根据ASTM B117， 沈积厚度爲25.4μm)
硝酸测试	通过2 (浓硝酸,30秒)

¹ TWI—“Taber Wear Index”是使用一个CS-10轮，测试每1000个循环所失去的重量（mg）

² 如果镀层在浓硝酸中，经过30秒之后变暗，这就认爲失败。在150ml/L 811B之建浴和pH爲4.8之操作条件下，镀层可通过1分锺之浓硝酸测度而不出现发黑。

 

三、工艺组成

 

建浴：

1.NI-811A

建浴中的镍成份，建浴时使用6%体积比(60ml/L)。

2.NI-811B

建浴时还原剂和螯合剂成份。配置时使用12%体积比(120ml/L)，如爲了得到大的抗腐蚀性，建浴量应增加至15%体积比(150 ml/L)。

补充选择：

不含pH调整

NI-811H

仅仅作为补充时所需之还原剂/稳定剂组分。无pH调整功能，每个循环补充6%体积比，(60ml/L)。

 

四、 建浴

 

新槽液配置如下表所示：

  槽体积            NI-811A体积      NI-811B体积

100加仑            6加仑                        12加仑或15加仑

100升              6升                              12升或15升

*如果需要最强的抗腐蚀特性，请使用15加仑或15L进行建浴

 

1. 在之前的镀液未消耗完全情况下，使用30-50%体积比之硝酸，清洁和钝化镀槽至少4-8个小时。在一些严重的情况下，需要在硝酸中进行24个小时之剥离操作。一旦完成，将硝酸转移到收集容器，彻底清洗镀槽。槽体必须无任何硝酸残留。建议使用硝酸盐测试条，以保证镀槽没有任何残留硝酸。

2. 在已清洁、钝化好的槽体中加入约2/3槽积的纯水。

3. 加入所需量的NI-811B混合均匀。

4. 加入所需要量的NI-811A并混合均匀。

5. 用纯水补充至操作体积，混合均匀。

6. 测量溶液的pH值，如果需要，调整至4.8。通过添加少量稀（稀释至约50%体积比）氨水可以升高溶液的pH值，同样可用NaOH混合液调整。在添加NaOH的过程中，应采用良好的搅拌。添加少量的稀硫酸（约10%体积比）溶液可降低槽液pH值。

7. 加热至操作温度（190℉或88℃）。

此时NI-811建浴槽现在就可以用来操作了。

 

五、 槽液操作和控制

 

NI-811化镍工艺的操作条件如下：

         

注意：爲了获得上佳抗蚀性，操作时，pH的最大值应爲4.8

槽液控制

l 操作过程中，应该经常分析镍浓度，并维持其活性在90~100%之间。次钠浓度，每个MTO（金属循环）至少分析一次，并维持其在浓度之90~100%之间。这样可得到上佳的沈积质量和电镀速率，减少槽体和设备上镀，延长槽液使用寿命。

l 对于无氨pH控制，使用 ENNaOH溶液，在添加时，应保持良好的搅拌，在添加入化镍槽之前，一定不能与任何其他成分预先混合。

l 爲达到上佳效果，在做补充添加时,应远离槽中的工件，每次添加,使镍的活性增加5-10%，少量多次添加较好。不宜将添加成分预先混合。

l 在取样分析镍和次钠前，保证槽液在正常操作条件。

l 避免一次补充活性超过20%，如果由于某种原因，导致镀液中的镍活性低于80%（4.8g/L）时，在补充添加时，应进行少量多次增量添加操作，直到槽液活性达到100%。单次大量添加，将导致化学不平衡，且会导致电镀速率降低，沉积质量下降。

l 在补充添加彻底完成以后，将溶液混合均匀，并保证其均一性，然后进行pH测量。可添加少量稀（稀释至50%体积比）氨水，升高槽液的pH值(在无氨操作时，可加 EN NaOH溶液)。不能使用碳酸钾溶液升高pH。如果需要，添加稀硫酸（体积比10%）溶液可降低槽液pH值。

l 镍浓度的测定依第六章溶液分析方法中之EDTA滴定步骤测定，NI-811槽液的补充如下表所示：

 

参数转换：

1ml/L=3.78ml/gallon, 1ml/L= 0.128 fl oz/gal, 32fl oz=1 quart 

 

 

镍含量分析

试剂：浓氨水

红紫酸铵指示剂（1克红紫酸铵与100克氯化钠固体混合）

0.0575M EDTA（21.41 g/L磷酸氢二钠盐）

步骤：

1． 吸取10mL冷却的NI-811槽液至250mL锥形瓶中；

2． 加入约100mL纯水和10mL浓氨水；

3． 加入1勺红紫酸铵指示剂，使溶液变成黄/棕色；

4． 用0.0575M EDTA滴定至紫色终点。如果使用了其他浓度的EDTA溶液，使用以下的第一   

个计算式计算，以决定镍的浓度。

计算：

g/L镍金属 =( EDTA毫升数)（mLs）×(EDTA摩尔浓度)×(5.87)

g/L镍金属 = (0.0575EDTA毫升数)（mLs）×（0.3376）

%镍活性 = (0.0575M EDTA毫升数)（mLs）×5.626

 

次钠浓度的分析

试剂：6N试剂级盐酸

0.10N碘溶液

0.10N Na2S2O3溶液

步骤：

1． 吸取5mL冷却的NI-811槽液至250mL锥形瓶中；

2． 加入25mL 6N盐酸；

3． 吸取50mL 0.10N碘溶液。使用50-ml的移液管量取0.1N碘溶液。不要使用量筒，因为量

   筒所得出的结果不准确。

4． 盖上盖子在暗处静置45分钟；

5． 45分钟之后，从暗处拿出瓶子，并立即用0.10N Na2S2O3溶液滴至无色终点。

计算：

g/L次钠 =(0.10N碘毫升数－0.10N Na2S2O3毫升数)×1.06

在NI-811槽液中之次亚的建浴浓度为30 g/L.

然而，如果是因为低负载或长期的停工，造成次亚的浓度很低，则当溶液是热的时候，可以通过下面几种方法来添加额外的次钠：

l 可以通过稍微增加811H的添加比例，直至次亚达到适当的浓度范围。添加比例爲811A：811H爲 1：1.1

l NI-811B之最大添加量爲 3%的体积，每增加1%体积比之NI-811B可将次亚浓度升高约2.5g/L。

 

l 沉积1mil-ft²之NI-811镀层，需要添加170ml之NI-811A(镍成分)和170ml之NI-811H(还原性补充剂)。

l 与槽液接触之所有化学沉镍设备，应尽量避免上镀。除此这外，必须能耐200℉(94℃)温度下连续操作，设备要能抗硝酸腐蚀。槽体建议采用天然高密度聚丙烯或316型不锈钢。阳极保护(AP)是通过保护其自然钝化层，以避免不锈钢镀槽上镀。使用适当的AP设备，这些体系可应用于Ni-811。

l 良好充份的过滤可保证最佳的镀层质量。用一微米的滤心，以每小时10-14个槽积的速率连续过滤，特别适用于12微米或更厚的镀层。过滤不良，可能会导致镀层粗糙，同样会导致槽液镀出，因爲槽液中增多的颗粒物质，会出现活性区域并吸收稳定剂。

l 合适的前处理，对于无电解沉镍的成功是很关键的。基材的表面必须是彻底清洁，并且无氧化膜层。关于特殊合金之前处理流程之特别建议，请与比格莱供应商联系。

l 一旦镀件被放入镀槽，在清洁活化过的表面就会沉积上一层均匀的镍磷合金镀层。工件必须在溶液中放置足够的时间，以获得所需的镀层厚度，在工件尚未达到所需厚度前不可将工件从槽液中移开。

l 无电解沉镍溶液对污染物很敏感。爲了避免槽液污染，电镀设备和/或前处理溶液不可与其他镀种共享。在建浴和调整体积时，应使用纯水。每次钝化处理后，彻底清洗槽体和相关设备，确保无硝酸残留。

l 操作参数将影响电镀速率，必须严格维持槽液化学成分，pH，温度，搅拌，负载等影响电镀速率的因子。

l 磷控制之一般原则包括：pH值高，産品中磷含量较低；低负载（少于0.1ft²/gal或0.25dm²/L）会导致産品中磷含量升高。

l 当存在严重的溶液损失或带出的情况下时，额外的NI-811B建浴剂可用于补充添加，用以补偿螯合剂的损失。如果需要，可添加不高于3%体积比之NI-811B至工作槽液中。

 

 

NI-811废液是酸性的，含有镍盐，在没有依照当地/州/政府的规定进行合适的处理前，不可将其直接排入下水道。另外，如果与其他制程的废水混合在一起，那麽无电解沉镍溶液中含有的螯合剂会使常规处理变得更加困难。

废水的特殊处理方法，可以从你的比格莱供应商那里获得，然而，在采用比格莱公司废水处理建议之前，使用者必须明了当地/州/政府之废水排放标准，如果比格莱公司之建议与当地/州/政府之法规相冲突，以当地政府之规定爲准。