在儀器、儀表、光學(xué)和電子工業(yè)中，有相當(dāng)數(shù)量的零件要求黑化，消除反光和改變熱性能，而黑鎳電鍍則可滿足工藝要求。黑鎳工藝相比錫鎳槍色硬度差，黑度不足，在空氣中容易變色，故而直接當(dāng)面色不合適。但平臺(tái)上咨詢此工鍍種朋友還挺多，今天我們樂將團(tuán)隊(duì)就此鍍種操作技巧與常見故障的排除方法與大家探討。

目前，黑鎳較多地應(yīng)用于高檔五金件的仿古電鍍，還有黒鎳做槍拉絲（槍掃砂）能杜絕錫鎳槍拉絲后花斑問題，所以在許多廠還有使用此工藝。

一、配方和工作規(guī)范

     硫酸鎳                           70～100g/l

     硫酸鋅                           40～50g/l

     硼酸                              25～35g/l

     硫氰酸鉀                       25～35g/l

     硫酸鎳銨                       40～60g/l

     PH                                4.5～5.5

     時(shí)間                              根據(jù)需要

     電流密度Dk                   0.1～0.4A/dm²

     溫度                              30～36℃

陰極                      鎳板

陰極移動(dòng)                  需要

（注：產(chǎn)品要求不同，各配方與工藝也有所不同，對(duì)此想更深入詳細(xì)了解的可以發(fā)信息到平臺(tái)上與我們樂將技術(shù)團(tuán)隊(duì)再交流討論，我們依據(jù)具體情況再與您分享）

二、生產(chǎn)注意事項(xiàng)

     1. 鍍黑鎳時(shí), 工件要帶電入槽, 中途不能斷電。

     2. 掛具使用2～3次后, 應(yīng)用鹽酸退去鍍層后再使用, 以免電接觸不良, 造成脫皮。

    3. 鋼鐵工件鍍黑鎳之前, 應(yīng)先鍍銅、黃銅或鋅、要有一定的厚度, 以便提高工件抗蝕性和避免拉絲漏底, 至少鍍5μm, 延長黑鎳不變色時(shí)間。

    4. 陰極要不斷移動(dòng), 防止泛白點(diǎn)。

    5. 當(dāng)溶液的PH過低, 黑鎳層結(jié)合不牢, 有白色斑點(diǎn), PH值過高時(shí)鍍層易于脫落。所以應(yīng)嚴(yán)格控制PH值。

6. 電流控制要適當(dāng), 如電流密度過高, 鍍層燒焦粗糙喪失光亮度, 易于發(fā)脆剝落； 當(dāng)電流密度較小時(shí), 鍍層呈彩虹色, 有時(shí)呈黃褐色有條紋的鍍層。

7. 保持鎳離子與鋅離子之比: Ni²⁺:Zn²⁺=(4.5～5.5):1的范圍, 以便獲得外觀質(zhì)量良好的黑鎳鍍層。鋅高時(shí)鍍層呈灰色； 鋅低時(shí), 鍍層呈淺黃色, 不易變黑, 并且有條紋, 結(jié)合力也差。

8. 硫氰酸鹽含量低時(shí), 鍍層發(fā)灰粗糙, 有時(shí)呈彩色； 硫氰酸鹽含量過高時(shí), 鍍層發(fā)花, 結(jié)合力降低。

     9. 保持氮離子與銨離子有足夠的含量(上限), 以保持導(dǎo)電性能和絡(luò)合性能正常。

    10. 當(dāng)工件表面易形成氣流或白色斑點(diǎn)時(shí), 可加入適量的潤濕劑, 如十二烷基硫酸鈉O.1g/l, 可使鍍層細(xì)致和提高鍍層結(jié)合力。但滾鍍不宜加或加低泡潤濕劑。

      11. 黑鎳溶液操作溫度應(yīng)低于35℃, 以免硫氰化物和銨離子受熱分解, 使鍍層粗糙。

      12. 鍍黑鎳前的銅、鎳、鋅等中間鍍層要光亮, 才能使所獲得的黑鎳層黑而光亮。

三、常見故障的排除方法 

1.鍍層不黑且呈灰色或黃褐色。

這類故障一般是鍍液溫度太高，電解密度過大都會(huì)產(chǎn)生，但主要還是鍍液中鋅含量太少引起。當(dāng)鍍液中硫酸鋅太少，鋅離子影響陰極電位變負(fù)的功能就小，硫氰酸鹽無法在陰極上還原出足夠的硫離子與鎳離子、鋅離子來反應(yīng)生成硫化鎳、硫化鋅，也就沒有足夠的非金屬相硫化物隨Ni在陰極上沉積，導(dǎo)致鍍層不黑，發(fā)灰或呈黃褐色。發(fā)生該故障時(shí)，應(yīng)按工藝要求調(diào)節(jié)鍍液溫度及電流密度。若仍未見效，則要求分折鍍液中硫酸鋅的含量，然后按工藝規(guī)范補(bǔ)充。

2. 鍍層起皮、脫落 

這類故障一般是零件除油不徹底或pH 過高造成的；但當(dāng)鍍液中硫氰酸鹽太多而硫酸鋅太少時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)鍍層起皮、脫落現(xiàn)象。因?yàn)榱蛩徜\含量太少會(huì)影響陰極變負(fù)的功能，導(dǎo)致硫氰酸鹽浮于鍍件表面，鍍液中鎳離子 需穿過稀薄H．不均勻的硫氰酸鹽浮層存陰極放電沉積，致使鍍層起皮、脫落。解決的方法是加強(qiáng)鍍前處理，將pH 調(diào)至工藝規(guī)范。此后若故障還存 ，則需要分析鍍液中硫酸鋅及硫氰酸銨的含量。若硫氰酸鹽太多，應(yīng)以電解以清除過多的硫氰酸 ；硫酸鋅太少則應(yīng)補(bǔ)允其至藝規(guī)范。

3. 鍍層呈不規(guī)則的彩色 

出現(xiàn)如此故障，大多是因?yàn)殡娏髅芏冗^低或?qū)щ姴涣?，沉積時(shí)問太短。當(dāng)硫氰酸 含量偏低時(shí)，即使陰極變負(fù)的情況良好，也無法游離很多的S2+與Ni2+、Zn 作用而生成硫化物。缺少硫化物夾雜的鍍層就不 夠黑，只能出現(xiàn)深淺小均的彩色鍍 。排除該故障的方法是：檢查導(dǎo)電系統(tǒng)的導(dǎo)電情況，調(diào)整電流密度至工藝規(guī)范，延長沉積時(shí)間。倘若鍍層仍有彩色，應(yīng)分析鍍液中硫氰酸鹽的含量，然后按工藝配方的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。 

4.鍍層粗糙、不均、發(fā)花 

鍍液溫度太低或電流密度過大會(huì)造成鍍液中金屬離子傳遞的功能下降，非金屬相硫化物難以夾雜在Ni沉積物中。由于電流過大，電流強(qiáng)制少許金屬離子夾雜著少量硫化物存陰極上沉積。根據(jù)尖端放電原理，產(chǎn)品邊緣的沉積電力最大，鍍層厚與粗糙，色系較深；零件中心區(qū)域電流較小，鍍層較薄，色澤淺淡。如此情況出現(xiàn)在同一個(gè)零件表而上，便會(huì)形成粗糙、不均、發(fā)花的鍍層。提高鍍液溫度，降低電流密度至工藝范圍即可解決這一故障。

5. 鍍層呈不規(guī)則的黑色條紋 

產(chǎn)生原因：鍍液中鋅鹽和硫氰酸鹽都太少。由于電化學(xué)機(jī)理致使鍍液中非金屬相的硫化物偏低，少量的硫化物夾雜在N 中在陰極放電沉積，電化學(xué)沉積又優(yōu)先在高電位區(qū)域，低電位區(qū)的沉積層就?。阂虼嗽谕粋€(gè)零件表面卜就沉積出不吲規(guī)則、不同厚度的黑鎳鍍層。出現(xiàn)該故障后，按照鍍液分析報(bào)告，補(bǔ)充鋅鹽及硫氰酸鹽至工藝規(guī)范。 

6.產(chǎn)品底部有白點(diǎn)

同一掛具上，靠近鍍槽底部的零件鍍層泛白點(diǎn)，鍍液pH過低，鍍液中有機(jī)雜質(zhì)太多所造成鍍液黏度過大，前道鍍鎳液中潤濕劑太少，氫氣泡吸附在底部鍍件表面而無法逸出等情況，都會(huì)造成底部鍍件上產(chǎn)生白點(diǎn)。調(diào)節(jié)pH至工藝規(guī)范，用活性炭處理有機(jī)雜質(zhì)，補(bǔ)充前道鍍鎳液中潤濕劑的含量，增強(qiáng)陰極移動(dòng)或空氣攪拌使氫氣泡無法在鍍件表面停留等措施，都可消除該故障。

四、各成分及工藝條件對(duì)黑鎳的影響

1. 金屬鹽，鎳和鋅是溶液主鹽

① 鎳和鋅的共沉積

鎳和鋅之間電極電位相差懸殊, 鎳電極電位為+O.23V, 鋅電極電位為-0.76V, 似乎難在陰極共析, 實(shí)際電解過程中, 鋅和鎳可共析, 但還需滿足鍍層色黑, 細(xì)致、均勻和平整光或消光的裝飾效果。鎳沉積時(shí), 有強(qiáng)極化作用, 以細(xì)晶參與沉積, 而鋅還原極化作用小, 以粗晶出現(xiàn)。如何改變這不和諧的過程, 選用弱配位絡(luò)合劑NH₃與鎳離子形成弱絡(luò)合離子, 使兩者絡(luò)合但電極電位負(fù)移值不等的方式, 提高陰極極化, 從而達(dá)到降低Ni²⁺的超極化和Zn²⁺的去極化現(xiàn)象, 創(chuàng)造其共析平衡。雖然主鹽濃度低, 仍可采用大Dk, 電流效率較高, 深鍍、均鍍能力強(qiáng), 在短時(shí)間內(nèi)獲得一定厚度的裝飾性黑鎳的效果。

②主鹽濃度比值

在鎳:鋅比值在(4.5:1)～(5.5:1)的范圍內(nèi), 都能獲得外觀質(zhì)量較好的鍍層, 不會(huì)因Dk大(0.2～2A/dm² ) 、 溫度低而燒焦剝落；Dk小、溫度低。出現(xiàn)鍍層呈彩虹色。若比值>5:1 以上, 溶液中鎳濃度高、鋅含量相對(duì)低, 鍍液不穩(wěn)定,鍍層色調(diào)由深轉(zhuǎn)淺, 甚者出現(xiàn)金屬光澤的灰黃色, 且有彩虹和氣流條紋出現(xiàn)。若比值<3.5:1, 情況相反,="">

③硫酸鎳含量

硫酸鎳含量低于60g/l, 鍍層帶微黃色, 而且鍍層結(jié)合不牢, 易擦掉。硫酸鎳含量大于 120g/l, 鍍層顯粗糙。

④硫酸鋅含量

硫酸鋅含量低于10g/l時(shí), 鍍層呈金屬灰色； 在15g/l時(shí), 鍍層從灰逐步轉(zhuǎn)黑； 在 35～40g/l時(shí), 則得到滿意的均勻黑色。當(dāng)達(dá)到45g/l時(shí), 鍍層惡化, 并有條紋。硫酸鋅最高含量控制在40g/l為宜。實(shí)際生產(chǎn)中, 硫酸鎳與硫酸鋅比例控制在2:1為最佳。

2. 導(dǎo)電鹽兼絡(luò)合劑氯離子和錢離子

氯離子和銨離子分別與鎳離子(Ni²⁺) 和鋅離子(Zn²⁺)形成K穩(wěn)很低的絡(luò)合離子, 如1中所敘, 適量提高兩者的陰極極化, 克服超極化和去極化現(xiàn)象, Ni-Zn共沉積的陰極極化曲線為Ni²⁺和Zn²⁺相輔相成地共析提供平衡。氯離子和銨離子含量可在較大范圍內(nèi)浮動(dòng), 加得得當(dāng), 可調(diào)節(jié)鍍層中鎳、鋅含量, 提高氫氧化物沉淀的臨界值。含量過高, 鋅陰極極化過大, 使鎳、鋅離子共析帶來困難, 鍍層合金比例隨著鎳含量的增加顯灰黃色； 含量低時(shí), 鍍層粗糙易脫落, 有條痕, 結(jié)合力差, 不易發(fā)色。氯離子和銨離子對(duì)陰、陽極有明顯活化作用, 使陽極正常溶解, 改善陰極鍍層的結(jié)合力。

3. 發(fā)黑劑硫氰化物

溶液中硫氰化物參與陰極過程反應(yīng), 分解出硫化物, 能與鎳和鋅離子生成硫化物, 使鍍層呈黑色。發(fā)黑劑不與金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物, 并協(xié)同酒石酸根離子與鎳和鋅離子形成絡(luò)合物, 起到有效控制金屬離子濃度, 保持溶液穩(wěn)定性, 尤其是鋅離子有效濃度的同時(shí), 共同在陰極還原起發(fā)黑劑作用。所以控制硫氰化物含量對(duì)鍍層黑度有直接關(guān)系。其含量低時(shí), 鍍層發(fā)灰、粗糙, 呈彩虹色； 含量高時(shí), 鍍層發(fā)花, 結(jié)合力差, 有脆性, 這同含硫和有機(jī)物夾雜改變鍍層結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于硫氰離子受熱易分解, 操作時(shí)應(yīng)密切注意溫度對(duì)其含量的變化。

硫氰酸鉀含量低于5g/l時(shí), 鍍層是無光灰色； 提高到10g/l,鍍層形成灰黑色, 最佳含量為20g/l。 若超過20g/l時(shí)， 則鍍層發(fā)花、不牢并有條紋。

4. 緩沖劑硼酸

伴隨金屬離子陰極還原的同時(shí), 還有大量氫氣生成, 降低了電    流效率, 并使PH值波動(dòng)。為保持電解液PH值在一定范圍, 使Dk在較寬幅度變化, 避免PH值的偏差導(dǎo)致鍍層結(jié)合力差、有白色斑點(diǎn)、氫氧化物沉淀而產(chǎn)生毛刺等不良影響, 抑制PH值變動(dòng)的緩沖劑是必要的。加入硼酸可穩(wěn)定鍍液的PH值在一定工作范圍以獲得良好的鍍層。銨離子的存在, 對(duì)緩解溶液和金屬兩相界面雙電層中PH值急驟變化起緩沖作用。

經(jīng)試驗(yàn)證明: 硫酸鎳銨含量低于10g/L, 所得鍍層無光、粗糙； 在30g/l時(shí), 獲得良好沉積黑色； 在40g/l時(shí), 黑色均勻, 光亮平滑； 當(dāng)提高到45g/l時(shí), 發(fā)現(xiàn)有不均勻現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中, 控制硫酸鎳銨在30～40g/l為宜。

5. 潤濕劑

在陰極還原過程中, 由于使用的陰極電流密度比較小, 如Dk=0.1～0.2A/dm², 一般不會(huì)產(chǎn)生大量氫氣, 加之液中有一定濃度的銨離子起活化陰極表面作用, 并配有陰極移動(dòng), 可防止氫氣泡吸附在陰極表面, 避免形成氣流條紋或白色斑點(diǎn), 大多數(shù)電解液配方中都有未加潤濕劑, 然而因溶液黏度較大和析氫量較大, 適量加入潤濕劑可提高陰極親水性、驅(qū)趕氫氣泡。如添加十二烷基硫酸鈉0.1g/l。

6. PH值

控制鍍液PH值是穩(wěn)定溶液的措施之一。pH值可在4～5.5范圍內(nèi)浮動(dòng), 最佳為4.5～4.8。pH值升高, 鍍層中含鎳量有增加趨勢(shì), 對(duì)總合金成分比例影響不大；當(dāng)pH>6時(shí), 溶液中鎳離子和鋅離子會(huì)趨于形成氫氧化物沉淀, 溶液中有效金屬離子濃度降低, 溶液渾濁, 鍍層毛刺, 同時(shí)堿性溶液使基體顯鈍態(tài), 鍍層易剝落而影響結(jié)合力；當(dāng)pH<3.5時(shí), 陰極析氫加劇,="" 影響dk上限,="" 也會(huì)導(dǎo)致結(jié)合力差、鍍層產(chǎn)生白色斑點(diǎn)和氣流痕。調(diào)高ph值用氨水,="" 降低ph值用10%稀鹽酸或硫酸。在滾鍍黑鎳中,="" ph值在4.5～5.8范圍內(nèi)都能獲得良好鍍層。當(dāng)="" ph="">6時(shí), 鍍液會(huì)渾濁, 有沉淀生產(chǎn), 導(dǎo)致鍍層發(fā)脆不牢； 當(dāng)pH<4時(shí), 鍍層呈灰色或微黃色；="">

7. 電流密度

電流密度變化明顯, 影響鍍層成分比例, 從而改變鍍層質(zhì)量。 Dk趨大, 鋅鍍出速率增大, 鎳放電還原受鋅充斥而受阻, 勢(shì)必使鍍層中鎳含量下降而鋅含量增多, 當(dāng)pH值由低變高, 鍍層轉(zhuǎn)向粗糙甚至燒焦, 色澤由黑轉(zhuǎn)變至黃, 氫離子激烈析出, 氣流痕增多。反之, Dk 由大變小, 由于鎳析出量增大, 鍍層中鎳所占比例由小到大, 必然引起色澤由濃變淺, 直至色灰不均勻、彩色出現(xiàn)。就黑鎳工藝要求而言, 既需鍍層有一定厚度, 又不允許黑度不足、色澤不一致、達(dá)不到裝飾效果。嚴(yán)格控制Dk, 但鍍層組成比值達(dá)到平衡, 避免色差、粗糙、燒焦等疵病產(chǎn)生。電流密度控制在O.2～0.5A/dm²為宜。電流密度過高, 鍍層粗糙呈粉末狀。

8. 溫度

溫度對(duì)鍍層沉積的影響與電流密度相反。溫度升高, 各種離子在溶液中擴(kuò)散加速, 使雙電層中鎳離子相對(duì)增多, 相對(duì)減少有效活化鋅離子, 給鋅離子在電極獲得電子還原帶來難度。鍍層中鎳鋅金屬比例因而變化, 造成不良后果。雖然升高溫度可采用大電流密度, 提高陰極電流效率, 并使鎳離子極化增強(qiáng), 然后達(dá)到Ni²⁺和Zn²⁺放電平衡, 但溶液中某些組分揮發(fā), 水解加速, pH值不穩(wěn)定, 鎳氨離子水解過甚, 惡化鍍液；溫庫過低,陰極電流效率Dk下降, Dk范圍變窄, 鍍層易粗糙、燒焦。溫度控制在30～40℃為宜。溫度過高, 硫氰化物易分解, 鍍層呈淺黃色至棕色條紋；溫度低于30℃, 鍍層粗糙。

9. 時(shí)間

黑鎳鍍層以令人滿意的裝飾效果和高要求的物理性能為主, 而對(duì)鍍層色澤、韌性和硬度而言, 要求比厚度更嚴(yán)格一些。一般而論, 隨著施鍍時(shí)間的延長, 鍍層中非金屬相增大, 厚度的遞增, 非金屬屬性亦增大, 硬度提高, 脆性變大, 導(dǎo)電性漸降, 達(dá)到一定厚度后過大電阻使通過的有效電流變小, 此時(shí)繼續(xù)延長時(shí)間, 對(duì)鍍層實(shí)際增厚并無意義。保證鍍層有效厚度后, 增加時(shí)間利少弊多。掛鍍黑鎳時(shí)間短的為1～3min, 長的為5～8min, 也有10～20min的, 滾鍍黑鎳短的5～15min, 長的40～60min,根據(jù)溶液成分和工藝規(guī)格而定。

10. 攪拌

陰極移動(dòng)是鍍黑鎳工藝的攪拌方式、亦可用輕微的空氣攪拌,能有效降低氫氣泡的滯留, 避免鍍層出現(xiàn)氣流痕、針孔和白點(diǎn), 但不能運(yùn)動(dòng)過烈, 造成工件接觸電阻增大、導(dǎo)電不良, 導(dǎo)致工件鍍層不良或無鍍層。陰極移動(dòng)為12次/min, 滾筒轉(zhuǎn)速6～10r/min為宜。