镀镍槽糖精钠过量引起的质量事故分析

郭崇武

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

电镀装饰铬通常以电镀光亮镍作底层，镀镍槽的维护问题往往会给电镀装饰铬带来隐患，例如，镀镍槽中除锌剂过量会使镀铬层发雾[1]，镀镍主光剂过量时镀铬层容易烧焦，镀镍柔软剂过量也会导致镀铬层出现发雾和斑点等问题。在滚镀光亮镍过程中如果过量加入除锌剂，由于除锌剂与锌离子生成配合物，锌的电沉积速率会下降，导致镀槽长时间受锌杂质的不良影响[2]。这些问题一旦出现就会给生产带来很大的麻烦，甚至造成严重的损失。本文分析了一次电镀铜–镍–铬工艺中由镀镍槽糖精钠过量而导致镀铬层出现问题的质量事故。

1 故障分析

1.1 故障描述

广东某电镀厂常年承揽某五金厂不锈钢制品的电镀订单，工件镀冲击镍、镀铜、镀镍，然后用六价铬镀液镀装饰铬。产品发给顾客后，在4 至5月份湿热的季节中镀铬层出现白斑，再放置一段时间，白斑转变为黑斑和霉点，大批量的产品退回电镀返工，给该厂造成了严重的信誉和经济损失。

1.2 问题排查

用电解法在氢氧化钠溶液中去除返工镀件上的镀铬层，然后检查镀镍层质量，镀镍层表面光亮，没有长斑点和被腐蚀的痕迹。由此得出结论，镀件上的斑点长在镀铬层上。

对镀铬溶液进行化学分析，常规成分正常，用黄铜试片做赫尔槽试验，镀液覆盖能力良好，镀层为蓝白色，结合力正常，放置几周后也未发现镀层长斑点的现象。

斑点长在镀铬层上，但却未发现镀铬槽维护不当和镀铬层存在质量问题。

对镀镍溶液进行化学分析和赫尔槽试验，镀液常规成分正常，试片外观良好。

对镀镍槽用1 g/L 的活性炭粉处理和24 h 小电流电解处理，同时对镀铬槽也进行24 h 小电流处理，然后试镀，产品送到顾客仓库后镀铬层仍然有白斑出现。

向出现故障的生产线的镀镍槽中补加1 mL/L 柔软剂，试镀产品，检查各道工序镀层的质量。结果是：镀铜层外观良好，镀镍层外观未发现问题，但个别工件镀铬层出现了白色斑点。据车间反映，在没加柔软剂前还未观察到这种现象，返工产品镀铬层上的白斑是镀件发给顾客之后才出现的。由此可见，向镀镍槽中加柔软剂加快了镀铬层上白斑的生成。

检查镀镍线上的过滤机，由于停产原因，滤缸中的镀液处于常温状态。将镀液从滤缸中排出，发现过滤芯上和滤缸中有绿色结晶物，表明该镀液的成分已偏离正常状态。将该结晶物取出并用少量水漂洗后烘干，进行定性分析。将2 g 结晶物溶于100 mL 热水中，加5 mL 浓盐酸，试液中有白色粉末状结晶析出，过滤试液，用少量水冲洗结晶物。取该结晶物于100 mL 水中，结晶物不溶解，加质量分数为10%的氢氧化钠溶液10 mL，搅拌后白色结晶物溶解。

糖精钠是镀镍柔软剂中的主要成分，可溶于水，糖精钠与酸反应生成糖精，糖精则不溶于水。

配制硫酸镍溶液，将20 g 六水合硫酸镍溶于100 mL水中，加10%的二水合糖精钠溶液10 mL，放置过夜后试液中有绿色结晶物析出。试验表明，糖精钠能与镍离子反应生成糖精镍。将糖精镍溶于热水中，加酸后有糖精析出。

由此推断，该电镀厂的镀镍槽中糖精钠含量过高。经查实，是负责车间镀液维护工作的师傅为了提高镀液的走位能力，而向镀镍槽中加了不少糖精钠。

镀镍溶液的pH 在4.4 左右，当糖精钠含量过高时，糖精钠与氢离子反应可能转化成难溶的糖精，也可能与镍离子反应生成溶解度较小的糖精镍，这些物质可能会吸附在镀镍层上甚至夹杂在镀镍层中，使镀层出现肉眼看不到的质量问题。至于糖精钠过量对镀镍层和镀铬层的作用机理还有待进一步的研究。

1.3 调查结论

通过上述实验分析和对镀液维护的调查得出以下结论：该电镀厂的这次质量事故由镀镍槽中过量加入糖精钠所造成。糖精钠过量导致镀镍层存在隐患，使下一道工序的镀铬层在湿热的环境中出现白斑和黑斑，甚至出现霉点。

2 解决办法

2.1 方法分析

处理镀镍溶液中的有机杂质，通常采用活性炭吸附法、双氧水加活性炭处理法和高锰酸钾处理法[3]。活性炭对糖精的吸附效果较差，不能用活性炭直接处理镀镍溶液中过量的糖精钠[4]，通常需要用氧化剂将糖精钠氧化成小分子后再用活性炭处理。双氧水的氧化能力相对较弱，处理糖精钠效果不够理想；高锰酸钾有极强的氧化性，用于破坏镀镍溶液中过量的糖精钠是可行的。

2.2 处理过程

用硫酸将镀液调至pH=3，加热至60°C 以上，向镀液中加质量分数为5%的高锰酸钾水溶液20 mL/L，吹气搅拌镀液，放置24 h。加少量双氧水还原剩余的高锰酸钾，加活性炭粉1 g/L，搅拌后放置6～10 h，过滤，镀液澄清后将pH 和温度调至工艺范围。

取250 mL 镀液进行赫尔槽试验，确定光亮剂和柔软剂的补加量，以镀层没有缺陷为准，不要求镀层很光亮。根据赫尔槽试验结果向镀液中补加光亮剂和柔软剂，试镀，镀镍层外观正常。

对不锈钢制品进行批量电镀，发给顾客后镀铬层没有出现白斑问题，此次电镀故障得以排除。

3 结语

生产实践再一次证明，对于电镀铜–镍–铬工艺，一定要严格控制镀镍槽中光亮剂和柔软剂的用量，添加剂除了少加勤加外，还要求宁少勿多。一般来说，在该工艺中酸铜镀层已经足够光亮，没有必要再靠镀镍来出光，镀镍层的功能主要是增加镀层的耐磨性和耐蚀性。如果为了增加镀镍层的光亮度而多加光亮剂和柔软剂，将会导致镀铬出现故障。

[1]郭崇武,向思杰.一次电镀装饰铬故障的排除[J].电镀与精饰,2010,32 (2):24-26.

[2]郭崇武.由除锌剂引起的滚镀光亮镍故障分析及处理[J].电镀与涂饰,2011,30 (11):14-15.

[3]张允诚,胡如南,向荣,等.电镀手册(上册)[M].北京:国防工业出版社,1997:317-319.

[4]袁诗璞.光亮镀镍的几个实践问题[J].涂装与电镀,2009 (3):3-10.