儲(chǔ)榮邦，戴昭文，楊立保 *

（1.南京724 研究所，江蘇 南京 210011；2.江蘇表面協(xié)會(huì)，江蘇 南京 210000； 3.南京四方表面技術(shù)有限公司，江蘇 南京 211100）

SF-200 納米鎳深孔預(yù)鍍工藝集電鍍鎳技術(shù)、化學(xué)鍍鎳技術(shù)和納米鍍鎳技術(shù)于一身。在電鍍過程中，通電提供能量使部分添加劑分解，其分解物恰好是化學(xué)鍍的還原劑，因而鍍液具有化學(xué)鍍的功能；另一部分分解物則是納米鍍鎳的添加劑，因此鍍液還具備納米鍍鎳的功能。SF-200 納米鎳深孔預(yù)鍍形成了一種以電鍍?yōu)橹?、化學(xué)鍍?yōu)檩o，并伴有納米鍍的新工藝。一般的電鍍液和化學(xué)鍍液會(huì)由于有機(jī)物的累積而使鍍液老化并必須停產(chǎn)大處理，而深孔納米鎳預(yù)鍍工藝由于冗余的有機(jī)物可以通過簡單的物理連續(xù)過濾的形式凈化，因此不需進(jìn)行大處理。這就極大地降低了停工成本，也為清潔生產(chǎn)創(chuàng)造了技術(shù)基礎(chǔ)。另外，納米鎳還可使基材表面活性均勻，界面張力降低，有利于后續(xù)鍍層結(jié)晶細(xì)化致密，粗糙度降低，耐腐蝕能力提高。

目前，電鍍企業(yè)在鐵件上預(yù)鍍的工藝仍然是氰化鍍銅、鍍暗鎳或無氰鍍銅。但對(duì)于一些形狀復(fù)雜件、壓鑄件和深孔件，上述工藝都很難達(dá)到深鍍能力的要求，很多客戶都會(huì)要求電鍍廠在預(yù)鍍層的基礎(chǔ)上再加鍍一層化學(xué)鍍銅來達(dá)到產(chǎn)品的工藝要求，如鑄鐵掛鎖、管件、深孔螺母等，這樣就會(huì)加大電鍍成本，而納米鎳深孔預(yù)鍍工藝可一次性預(yù)鍍，達(dá)到預(yù)鍍和深鍍的雙重效果，大大節(jié)省了成本，提高了工件的品質(zhì)。

深孔納米鎳預(yù)鍍工藝經(jīng)過兩年多的推廣應(yīng)用，已經(jīng)證明不僅鍍液穩(wěn)定、容易維護(hù)，而且鍍層性能和外觀都具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢，必將引起國內(nèi)電鍍界的極大反響。

1 深孔納米鎳預(yù)鍍工藝

1.1 工藝特點(diǎn)

深鍍好，環(huán)保型(無氰化物)，鍍層薄(0.2～0.3 μm)，均鍍好(采用沃特遜法測試，95%以上)，易焊接(可釬焊、熔焊等)，結(jié)合力好(環(huán)形剪切法試驗(yàn)，結(jié)合強(qiáng)度為15 kN/cm2，可進(jìn)行二次加工)，鍍液穩(wěn)定(不需大處理)，表面質(zhì)量高(作為預(yù)鍍所獲得的工件表面，比氰化鍍銅和暗鎳預(yù)鍍的鍍層表面更加光亮、飽滿)，前處理要求低(本身是弱堿性鍍液)，主鹽濃度低(NiSO4·6H2O含量30 g/L，故鎳離子帶出量少)，滾、掛鍍均可，pH 范圍寬(pH 為8～14，易維護(hù))，消耗補(bǔ)加少(20～30 mL/(kA·h))，電流密度范圍廣(0.5～20 A/dm2，低電流密度區(qū)不漏鍍，高電流密度區(qū)不燒焦)，容金屬雜質(zhì)能力強(qiáng)(添加劑可配位化合金屬雜質(zhì)并實(shí)現(xiàn)其共沉積，但對(duì)氰化物較敏感)。

1.2 工藝配方及其操作條件

硫酸鎳(NiSO4·6H2O) 30 g/L

硫酸鉀 30 g/L

氫氧化鉀 35 g/L

醋酸鈉 20 g/L

氨水 20 mL/L

SF-200A 添加劑 65 mL/L

SF-200B 添加劑 65 mL/L

pH 8～14

θ45～55 °C

Jk0.5～20.0 A/dm2

t1～5 min

陽極 鎳板

說明：

(1) 加熱棒最好用陶瓷材質(zhì)，并且在加熱時(shí)最好采用空氣攪拌以使液溫均勻。

(2) SF-200C 作為鍍液消耗補(bǔ)加劑(非開缸劑)，消耗量為20～30 mL/(kA·h)。

1.3 納米鎳深孔預(yù)鍍前后表面狀況對(duì)比

圖1a是鐵件鍍前的表面狀況，圖1b是深孔納米鎳預(yù)鍍10 s 后工件的表面狀況。對(duì)比可看出，預(yù)鍍后的表面更加光潔、細(xì)致。

圖1 鐵件電鍍前及納米鎳深孔預(yù)鍍10 s 后的表面狀況Figure 1 Surface appearance of Fe workpiece before and after deep-via nano-nickel pre-plating for 10 s

2 工藝實(shí)例

表1給出了幾種產(chǎn)品的工藝實(shí)例。實(shí)踐證明：

(1) 深孔納米鎳預(yù)鍍工藝是很好的鐵件預(yù)鍍工藝，其納米鎳底層對(duì)后續(xù)中間鍍層結(jié)晶起良好的基礎(chǔ)作用。

(2) 深孔納米鎳預(yù)鍍工藝在一般材質(zhì)的鐵件上鍍1 min 左右，就可再鍍酸銅或亮鎳，結(jié)合力良好，酸銅出光快。

表1 幾種產(chǎn)品的工藝實(shí)例Table 1 Examples of processes for manufacturing different products

3 成本分析

(1) 開缸成本：本工藝的開缸成本比氰化鍍銅及暗鎳高一些。

(2) 金屬陽極消耗成本：深孔納米鎳預(yù)鍍的鍍層如按施鍍時(shí)間1 min 計(jì)算，厚度約為0.12 μm，每m2工件的金屬消耗成本約為0.15 元。而氰化鍍銅底層預(yù)鍍?nèi)绻? μm 厚度計(jì)，每m2工件的金屬消耗成本約為0.52 元；暗鎳底層預(yù)鍍?nèi)缫? μm 厚度計(jì)，每m2工件的 金屬消耗成本約為2.46 元。

(3) 鍍液帶出的損耗成本：以主鹽硫酸鎳(NiSO4·6H2O)計(jì)，本工藝中其質(zhì)量濃度為30 g/L，而暗鎳中其質(zhì)量濃度在200 g/L 以上；本工藝鎳離子的帶出量約為鍍暗鎳的1/7。

(4) 消耗添加劑的補(bǔ)加成本：電鍍消耗量為20～30 mL/(kA·h)，成本約2 元/(kA·h)。

(5) 氨水補(bǔ)加成本：約0.8 元/h。

(6) 其他成本：包括安全生產(chǎn)管理成本，意外傷害風(fēng)險(xiǎn)成本，環(huán)保達(dá)標(biāo)處理成本，因環(huán)保問題被迫停工后客戶的流失成本，利益損失成本，信譽(yù)成本，人員和設(shè)備的閑置成本，大處理的人力、物力及停工損失成本。深孔納米鎳預(yù)鍍工藝的上述成本都很低，而氰化鍍銅的上述成本卻非常高。

4 結(jié)語

由于深孔納米鎳預(yù)鍍工藝的陰極極化程度高，鍍液和納米鎳結(jié)晶體的導(dǎo)電性能好，而且具有化學(xué)鍍鎳的特性，因此鍍液本身具有很強(qiáng)的深鍍能力，可廣泛應(yīng)用于鐵管件、凹狀件及其他形狀復(fù)雜件內(nèi)壁的電鍍。如果是深鍍能力要求不是很高的鐵件，預(yù)鍍1～3 min的納米鎳就可以直接鍍酸銅。深孔納米鎳預(yù)鍍工藝由于在鍍液的深鍍能力、穩(wěn)定性及鍍層的性能、外觀上都有獨(dú)特性，因此一定會(huì)在深孔預(yù)鍍領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)。