摘要:研制出一種滾鍍鎳鐵合金新工藝。提出了幾項鎳鐵合金電鍍中阻止亞鐵離子氧化成鐵離子的措施。對該工藝的特點、工藝規范、鍍液配制、添加劑的作用及控制以及生產維護(包括穩定二價鐵離子、鍍層含鐵量的控制、鍍液pH和溫度的控制等)分別進行了介紹。該工藝克服了滾筒的轉動將空氣帶入鍍液中氧化二價鐵離子的問題，不但節約了昂貴的金屬鎳，同時具有鍍液穩定、維護容易，鍍層潔白光亮、結合力優良等優點。

1前言

近來，金屬材料價格飛漲，其中以鎳為甚。電鍍界采取各種節鎳、代鎳措施，以緩解鎳價高昂的壓力。上世紀80年代，我國電鍍界推廣鎳鐵合金電鍍工藝獲得成功仁1-51。鎳鐵合金無論在耐蝕性還是在裝飾性方面都很好，還可以節約10%一40%的鎳，鍍液穩定，維護并不困難。十分遺憾的是，目前為止，這樣成功的工藝應用面不夠寬，沒有受到電鍍界足夠的重視，沒有得到大規模的應用。

鎳鐵合金電鍍溶液中存在容易被氧化的二價鐵離子，它容易被雙氧水、高錳酸鉀、六價鉻、空氣所氧化，成為三價鐵離子。三價鐵離子容易轉化為氫氧化鐵，氫氧化鐵夾雜在鍍層中產生毛刺。這可以由Fe-H20的,p-pH圖知，當pH=3時，Fe3+，就會生成氫氧化鐵沉淀，而Fez+要到pH二7時才生成氫氧化亞鐵沉淀。所以電鍍鎳鐵合金時只采用陰極移動而不用空氣攪拌。鎳鐵合金電鍍主要應用于掛鍍，這是因為滾鍍時，特別在使用半浸式滾筒時，由于滾筒的轉動將空氣帶人鍍液中，使二價鐵離子氧化成三價鐵離子，給鍍液維護帶來困難。因此，到目前為止，少見到滾鍍鎳鐵合金工藝的報道。

本文提出了一種滾鍍鎳鐵合金新工藝。本工藝克服了滾筒的轉動將空氣帶入鍍液中氧化二價鐵離子的問題，不但節約昂貴的金屬鎳，同時具有鍍液穩定、維護容易的優點，值得大力推廣。

2阻止亞鐵離子氧化成鐵離子的措施

采用以下措施可以阻止亞鐵離子氧化成鐵離子:

(1)防止氧化劑進人鍍液使亞鐵離子氧化成鐵離子。生產時避免使用空氣攪拌，不用雙氧水、高錳酸鉀對鍍液進行大處理，避免掛具帶人鉻配。

(2)加人亞鐵離子的絡合劑，減少鍍液中游離亞鐵離子的濃度，使亞鐵離子的氧化電位正移，氧化反應難以發生。可以作為亞鐵離子的絡合劑的物質有檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉等。

(3)加人適當的還原劑。一方面優先與鍍液中可能存在的少量氧化劑反應，減少亞鐵離子被氧化的幾率;另一方面，即使有少量鐵離子生成，也能夠立即被加人的還原劑所還原。可以作為還原劑的物質有抗壞血酸、鄰苯二酚等。

(4)加人鐵離子的絡合劑，降低鍍液中游離鐵離子的濃度，盡量避免有鐵離子在pH較低時生成沉淀，使鍍層產生毛刺。可以作為鐵離子的配位劑的物質有EDTA、水楊酸、乳酸，草酸等。

3本鎳鐵合金滾鍍工藝的特點

在研究鎳鐵合金電鍍特點的基礎上，對亞鐵離子和鐵離子的絡合劑、各種還原劑進行了大量的篩選和組合，得到了2種性能優良的穩定劑:鎳鐵C劑和鎳鐵D劑。這兩種穩定劑由亞鐵離子和鐵離子的絡合劑、還原劑組合而成。鎳鐵A劑和鎳鐵B劑由各種鍍鎳中間體組成。例如鎳鐵A劑由PME,PAP,BMP,DEP等次級光亮劑組成，鎳鐵B劑由糖精，BBI,ALS等初級光亮劑組成。本工藝特點如下:

(1)本工藝是一種鎳鐵合金滾鍍工藝。常規的鎳鐵合金電鍍工藝由于在滾鍍條件下難以防止亞鐵離子的氧化，一般不用于滾鍍。本工藝生產應用表明，長時間生產鍍液中的川Fe3')<0.4群L，鍍層沒有毛刺。

(2)本鎳鐵合金滾鍍工藝節約用鎳10%一30%，且濃度較低，鍍液帶出損失少，降低了生產成本，但不降低防護性能。

(3)與純鎳鍍層相比，鍍層潔白光亮，結合力優良，走位好，韌性好。

(4)鍍液穩定，容易操作維護。

4酉己方和操作條件

過濾連續過濾

陽極(鎳和純鐵或低碳鋼)SA:SK=2:1S(Ni):S(Fe)=15一18:1

5鍍液配制

(1)按照鍍鎳溶液的配制方法溶解硫酸鎳、氯化鎳和硼酸。

(2)加人2mUL雙氧水(30%)，攪拌1h，提高液溫至65一70℃，保溫2h，以除去殘余的雙氧水。加人活性炭2歲L，攪拌1h，靜置4h以上，過濾。

(3)量取所需量的鎳鐵C劑、加人已處理的鍍液中，攪拌，再量取所需量的鎳鐵D劑加人鍍液中，攪拌。

(4)調整鍍液pH至3.50

(5)稱取計算量試劑級硫酸亞鐵，用鍍液溶解后加人槽中。

(6)按配方量加人其他添加劑，過濾攪拌1h，使添加劑分散均勻，小電流電解后即可試鍍。

6添加劑的作用和控制

(1)鎳鐵A劑:光亮整平作用.過量時會引起低電流密度區漏鍍，高電流密度區產生針孔、麻點，應在攪拌下分少量多次加人，消耗量200一250mL/(kA·h)。

(2)鎳鐵B劑:配合A劑起光亮作用，改善低電流密度區覆蓋能力和整平性，消耗量200mU(kA·h)o

(3)鎳鐵潤濕劑:消除鍍層針孔，消耗量20--40mL/(kA·h)。

(4)鎳鐵C劑:穩定鍍液。含量過高時，降低鍍層的光亮度和整平性。消耗量15一20mL/(kA·h)o

(5)鎳鐵D劑:穩定鍍液。含量過高時，降低鍍層的光亮度和整平性。消耗量25一30mL/(kA·h)o

7生產維護

7.1穩定二價鐵離子

鎳鐵合金滾鍍生產中穩定亞鐵離子較困難，本工藝采用性能優良的穩定劑，防止亞鐵離子的氧化。除了采用性能優良的亞鐵穩定劑，并維持鍍液中一定穩定劑的含量以外，還應避免在鍍液中加人氧化劑，如雙氧水，盡量采用全浸式滾筒。

7.2鍍層含鐵A的控制

溫度、電流密度、pH對鍍層含鐵量的影響較小，鍍液中鎳鐵離子含量之比、攪拌形式的影響顯著。

(1)鍍液中鎳鐵離子含量之比顯著影響合金成分。當p(Ni):p(Fe)=25一35時，滾鍍條件下鍍層中鐵含量可達35%一55%，當p(Ni):爪Fe)=40一，時，鍍層中鐵含量可達10%一30%。本工藝控制鎳離子含量在45一55夢L，鐵離子含量在1一1.5g/L，鍍層中含鐵量為10%一30%。要經常分析鍍液中各成分含量，注意調節鐵陽極的數量，停產時，應將鐵陽極取出。

(2)攪拌形式顯著影響合金成分。在相同條件下，掛鍍時空氣攪拌比陰極移動所得鍍層的鐵含量高得多，而滾鍍得到的鍍層的鐵含量更高。因此，滾鍍時鍍液里鐵離子含量宜低一些。

7.3鍍液pH和溫度的控制

滾鍍鎳鐵的特點是pH上升較快。pH較高時，容易生成氫氧化物而夾雜在鍍層中，形成針孔、麻點，導致鍍層有脆性;pH較低，對光亮劑的發光效果有抑制作用，降低鍍層光亮度。pH宜控制在3.2一3.8。可用100%的硫酸和5%的NaOH調節pH,溫度高低與電流密度大小要相適應，采用較高的溫度，可配合較高的電流密度，能提高分散能力和深鍍能力，提高光亮度和縮短電鍍時間。溫度低，電流密度也隨之下降。在低溫下，保持電流不變，容易使零件局部電流密度過大，引起燒焦，生成滾桶眼印。溫度控制在55一63℃為佳。

7.4陽極與電流密度

如果按理論計算，滾桶內零件的表面積比鎳陽極表面積大于10倍以上，但由于滾桶壁板的屏蔽的影響，零件相互遮擋，有效的導電面積難以確定，所以要盡量多掛入陽極，把陽極銅棒全部掛滿。

電流密度大小與金屬離子濃度、溫度、轉速、添加劑質量、裝載量等因素相關，電流密度過大，鍍層燒焦;電流密度過小，沉積速度慢，深鍍能力差，光亮度下降。

7.5雜質處理方法

滾鍍鎳鐵生產過程雜質的來源大致有:鎳陽極不鈍，化工原料不純，掉落槽底鍍件金屬溶解，清洗導電銅棒、銅座的洗液，外來灰塵、油污進人，光亮劑的分解產物等。產生的雜質有:Cu,Zn等金屬離子，有機分解產物、不溶性懸浮物等。可以采用電解法、活性炭吸附、過濾等方法處理雜質。

電解處理法:電解法可以清除金屬雜質，也可以消耗過量的光亮劑。采用2一4A/d擴大電流密度電解，可消耗因失誤添加的過量光亮劑，通常電解法采用0.1一0.5A/dm，低電流密度，此時金屬雜質先行析出。電解處理用的陰極可用平板狀、波紋狀、網狀，如果將細絲的網狀卷成圓柱狀作為陰極，可獲得更低的電流密度區間。調整鍍液的pH為2一3時，電解去除銅、硝酸根雜質最好，而鎳的沉積最慢，消耗少，所以，電解處理時選擇pH多為3左右。另外，電解時選擇高溫，雜質的電沉積更有效，攪拌也有利徹底清除雜質。低電流密度處理條件為:電流密度0.1A/d擴以下，采用陰極移動或者過濾機，電解時間10一24h.

活性炭吸附過濾法:對于有機雜質，則必須加人化學純活性碳2一5擴L，不斷攪拌1h，靜置10一12h，進行過濾，濾去吸附有有機物的活性碳、金屬沉淀物和不溶性物質。

7.6不合格鍍層的退除

電解法:使用硝酸鹽電解退除，或使用筆者所在公司的電解退鍍粉。化學法:使用硝酸退除。

參考文獻:

[1]曹盛禹，孫錫琪，于挺杰，等.自行車車圈電鍍“雙層鎳鐵合金/微

孔鉻”[J].電鍍與環保，1981,1(2):1-13.

[2]左正忠.以ABSB為光亮劑的抗壞血酸體系電鍍光亮鎳鐵合金[J].材料保護，1983,16(3):7-12.

[3]鄺少林.BNF體系全光亮、高整平、低濃度的雙層鎳鐵合金電鍍的研究[J].材料保護，1987,20(1):8-13.

[4]梁錦洲，梁國柱，謝國驥，等.NT鎳鐵合金電鍍工藝研究報告[J].電鍍與涂飾，1988,7(2):1-22.

[5]何躍林.功能性超厚鎳鐵合金電鍍工藝的研究仁JI.電鍍與涂飾，2002,21(2):1-3.