SF-200深孔纳米镍预镀新工艺

储荣邦，戴昭文，杨立保 *

（1.南京724 研究所，江苏 南京 210011；2.江苏表面协会，江苏 南京 210000； 3.南京四方表面技术有限公司，江苏 南京 211100）

SF-200 纳米镍深孔预镀工艺集电镀镍技术、化学镀镍技术和纳米镀镍技术于一身。在电镀过程中，通电提供能量使部分添加剂分解，其分解物恰好是化学镀的还原剂，因而镀液具有化学镀的功能；另一部分分解物则是纳米镀镍的添加剂，因此镀液还具备纳米镀镍的功能。SF-200 纳米镍深孔预镀形成了一种以电镀为主、化学镀为辅，并伴有纳米镀的新工艺。一般的电镀液和化学镀液会由于有机物的累积而使镀液老化并必须停产大处理，而深孔纳米镍预镀工艺由于冗余的有机物可以通过简单的物理连续过滤的形式净化，因此不需进行大处理。这就极大地降低了停工成本，也为清洁生产创造了技术基础。另外，纳米镍还可使基材表面活性均匀，界面张力降低，有利于后续镀层结晶细化致密，粗糙度降低，耐腐蚀能力提高。

目前，电镀企业在铁件上预镀的工艺仍然是氰化镀铜、镀暗镍或无氰镀铜。但对于一些形状复杂件、压铸件和深孔件，上述工艺都很难达到深镀能力的要求，很多客户都会要求电镀厂在预镀层的基础上再加镀一层化学镀铜来达到产品的工艺要求，如铸铁挂锁、管件、深孔螺母等，这样就会加大电镀成本，而纳米镍深孔预镀工艺可一次性预镀，达到预镀和深镀的双重效果，大大节省了成本，提高了工件的品质。

深孔纳米镍预镀工艺经过两年多的推广应用，已经证明不仅镀液稳定、容易维护，而且镀层性能和外观都具有很多独特的优势，必将引起国内电镀界的极大反响。

1 深孔纳米镍预镀工艺

1.1 工艺特点

深镀好，环保型(无氰化物)，镀层薄(0.2～0.3 μm)，均镀好(采用沃特逊法测试，95%以上)，易焊接(可钎焊、熔焊等)，结合力好(环形剪切法试验，结合强度为15 kN/cm2，可进行二次加工)，镀液稳定(不需大处理)，表面质量高(作为预镀所获得的工件表面，比氰化镀铜和暗镍预镀的镀层表面更加光亮、饱满)，前处理要求低(本身是弱碱性镀液)，主盐浓度低(NiSO4·6H2O含量30 g/L，故镍离子带出量少)，滚、挂镀均可，pH 范围宽(pH 为8～14，易维护)，消耗补加少(20～30 mL/(kA·h))，电流密度范围广(0.5～20 A/dm2，低电流密度区不漏镀，高电流密度区不烧焦)，容金属杂质能力强(添加剂可配位化合金属杂质并实现其共沉积，但对氰化物较敏感)。

1.2 工艺配方及其操作条件

硫酸镍(NiSO4·6H2O) 30 g/L

硫酸钾 30 g/L

氢氧化钾 35 g/L

醋酸钠 20 g/L

氨水 20 mL/L

SF-200A 添加剂 65 mL/L

SF-200B 添加剂 65 mL/L

pH 8～14

θ45～55 °C

Jk0.5～20.0 A/dm2

t1～5 min

阳极 镍板

说明：

(1) 加热棒最好用陶瓷材质，并且在加热时最好采用空气搅拌以使液温均匀。

(2) SF-200C 作为镀液消耗补加剂(非开缸剂)，消耗量为20～30 mL/(kA·h)。

1.3 纳米镍深孔预镀前后表面状况对比

图1a是铁件镀前的表面状况，图1b是深孔纳米镍预镀10 s 后工件的表面状况。对比可看出，预镀后的表面更加光洁、细致。

图1 铁件电镀前及纳米镍深孔预镀10 s 后的表面状况Figure 1 Surface appearance of Fe workpiece before and after deep-via nano-nickel pre-plating for 10 s

2 工艺实例

表1给出了几种产品的工艺实例。实践证明：

(1) 深孔纳米镍预镀工艺是很好的铁件预镀工艺，其纳米镍底层对后续中间镀层结晶起良好的基础作用。

(2) 深孔纳米镍预镀工艺在一般材质的铁件上镀1 min 左右，就可再镀酸铜或亮镍，结合力良好，酸铜出光快。

表1 几种产品的工艺实例Table 1 Examples of processes for manufacturing different products

3 成本分析

(1) 开缸成本：本工艺的开缸成本比氰化镀铜及暗镍高一些。

(2) 金属阳极消耗成本：深孔纳米镍预镀的镀层如按施镀时间1 min 计算，厚度约为0.12 μm，每m2工件的金属消耗成本约为0.15 元。而氰化镀铜底层预镀如果以1 μm 厚度计，每m2工件的金属消耗成本约为0.52 元；暗镍底层预镀如以2 μm 厚度计，每m2工件的 金属消耗成本约为2.46 元。

(3) 镀液带出的损耗成本：以主盐硫酸镍(NiSO4·6H2O)计，本工艺中其质量浓度为30 g/L，而暗镍中其质量浓度在200 g/L 以上；本工艺镍离子的带出量约为镀暗镍的1/7。

(4) 消耗添加剂的补加成本：电镀消耗量为20～30 mL/(kA·h)，成本约2 元/(kA·h)。

(5) 氨水补加成本：约0.8 元/h。

(6) 其他成本：包括安全生产管理成本，意外伤害风险成本，环保达标处理成本，因环保问题被迫停工后客户的流失成本，利益损失成本，信誉成本，人员和设备的闲置成本，大处理的人力、物力及停工损失成本。深孔纳米镍预镀工艺的上述成本都很低，而氰化镀铜的上述成本却非常高。

4 结语

由于深孔纳米镍预镀工艺的阴极极化程度高，镀液和纳米镍结晶体的导电性能好，而且具有化学镀镍的特性，因此镀液本身具有很强的深镀能力，可广泛应用于铁管件、凹状件及其他形状复杂件内壁的电镀。如果是深镀能力要求不是很高的铁件，预镀1～3 min的纳米镍就可以直接镀酸铜。深孔纳米镍预镀工艺由于在镀液的深镀能力、稳定性及镀层的性能、外观上都有独特性，因此一定会在深孔预镀领域做出更大的贡献。