NI-811
無鉛高磷化學鎳工藝
技術資料表
目錄：
一、 工藝描述和優點
二、 鍍層特性
三、 工藝組成
四、 槽液建浴
五、 槽液操作和管控
六、 槽液分析
七、 一般管控事項
八、 廢水處理
九、 安全警告
十、 訂購資訊
一、工藝描敘和優點 |
概述
NI-811是最新一代高磷化學沉鎳工藝，它無需使用鉛穩定劑。由於無鉛，所以此體系能夠達到汽車行業的ELV要求和標准。此外，使用此工藝也能達到電子行業的WEEE條例和ROHS規範要求。本制程是獨特的化鎳體系，它在提供傳統的化鎳體系所具有的簡易槽液操作和控制特點的同時，還能提供優良的鍍層特性。Ni-811鍍層所製造出的磷合金含量範圍爲：10-12%質量比。與傳統的高磷體系相似，Ni- 811能提供優良的鍍層硬度和耐磨性能，用以滿足許多應用要求。具有高磷鍍層之特性，此鍍層可在各種環境下表現出優異的耐蝕保護特性。
優點
l 無鉛，半光至光亮鍍層，符合ELV 規範2005/53/EC，WEED規範
l 2002/96/EC及ROHS規範2002/95/EC
l 可爲鋁和鐵材提供優良的抗腐蝕特性
l 適用於高産量之快速鍍出速率
l 三劑型體系，可在傳統的EN條件下操作。
l 完全不含EDTA之制程，同樣可在完全無氨體系中操作
l 視情況亦可以氨水調控pH
l 槽液極其穩定，可在不銹鋼槽體和設備中工作
l 滿足或超過以下性能規範：GMW 3059，FORDWSS-M99P9999-A1 WSD-M1P65B1&B2，Chrysler CS9003,AMS 26074(以前的MIL-C-26704)，AMS 2404，ASTM B-733和ISO4527標准。
二、 鍍層特性 |
特性 | 標准值 | 注意事項 |
密度 | 7.6-7.8 g/cm3 |
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磷含量 | 10.0-12.0%質量比 |
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硬度 | 475-550 HK100 (鍍後) 42-47Rc 800-950 HK100 62-67Rc (熱處理,@400℃一小時) |
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耐磨性 |
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18-24 TWI1/9-15 TWI (鍍後) (熱處理,400℃，1小時) |
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磁性 | 無磁性 (鍍後) |
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電阻係數 | 90-110µΩcm |
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鹽霧實驗 | 168小時以上(根據ASTM B117， 沈積厚度爲25.4μm) |
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硝酸測試 | 通過2 (濃硝酸,30秒) |
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1 TWI—“Taber Wear Index”是使用一個CS-10輪，測試每1000個循環所失去的重量（mg）
2 如果鍍層在濃硝酸中，經過30秒之後變暗，這就認爲失敗。在150ml/L 811B之建浴和pH最大爲4.8之操作條件下，鍍層可通過1分鍾之濃硝酸測度而不出現發黑。
三、工藝組成 |
建浴：
1.NI-811A
建浴中的鎳成份，建浴時使用6%體積比(60ml/L)。
2.NI-811B
建浴時還原劑和螯合劑成份。配置時使用12%體積比(120ml/L)，如爲了得到最大的抗腐蝕性，建浴量應增加至15%體積比(150 ml/L)。
補充選擇：
不含pH調整
NI-811H
僅僅作為補充時所需之還原劑/穩定劑組分。無pH調整功能，每個循環補充6%體積比，(60ml/L)。
四、 建浴 |
新槽液配置如下表所示：
槽體積 NI-811A體積 NI-811B體積
100加侖 6加侖 12加侖或15加侖
100升 6升 12升或15升
*如果需要最強的抗腐蝕特性，請使用15加侖或15L進行建浴
1. 在之前的鍍液未消耗完全情況下，使用30-50%體積比之硝酸，清潔和鈍化鍍槽至少4-8個小時。在一些嚴重的情況下，需要在硝酸中進行24個小時之剝離操作。一旦完成，將硝酸轉移到收集容器，徹底清洗鍍槽。槽體必須無任何硝酸殘留。建議使用硝酸鹽測試條，以保證鍍槽沒有任何殘留硝酸。
2. 在已清潔、鈍化好的槽體中加入約2/3槽積的純水。
3. 加入所需量的NI-811B混合均勻。
4. 加入所需要量的NI-811A並混合均勻。
5. 用純水補充至操作體積，混合均勻。
6. 測量溶液的pH值，如果需要，調整至4.8。通過添加少量稀（稀釋至約50%體積比）氨水可以升高溶液的pH值，同樣可用氫氧化鈉混合液調整。在添加氫氧化鈉的過程中，應採用良好的攪拌。添加少量的稀硫酸（約10%體積比）溶液可降低槽液pH值。
7. 加熱至操作溫度（190℉或88℃）。
此時NI-811建浴槽現在就可以用來操作了。
五、 槽液操作和控制 |
NI-811化鎳工藝的操作條件如下：
參數 範圍 最佳值
金屬鎳： 5.4-6.3 g/L 6.0 g/L
90-105%活性 100%活性
次磷酸鈉 ： 27-38 g/L 30 g/L @12% 37.5 g/L @15%
建浴 建浴
溫度： 85-91 ℃ 88℃
185-203℉ 190℉
pH： 4.6-5.0 4.8
電鍍速率： 10-15µm/hr 13 µm/hr
0.4-0.6mils/hr 0.5 mils/hr
槽液負載： 0.25-2.5 dm2/L 1.2 dm2/L
0.1-1.0 ft2/gal 0.5 ft2/gal
補充比率： NI-811A 與NI-811H的比例爲1：1
電鍍槽： 高密度之PP或不銹鋼
加熱： 使用蒸汽或帶有外部加熱交換機之加熱裝置，或使用浸沒式不銹鋼加熱機，也可使用有鐵氟龍覆蓋層的加熱機。
攪拌： 使用循環泵使槽液運動、工件移動攪拌或潔淨、溫和的空氣攪拌，不可以使用壓縮空氣。
過濾： 用一微米孔逕的過濾器，以每小時10-14個槽液體積的速率連續過濾。可用濾芯或濾袋過濾。
注意：爲了獲得最佳抗蝕性，操作時，pH的最大值應爲4.8
槽液控制
l 操作過程中，應該經常分析鎳濃度，並維持其活性在90~100%之間。次磷酸鈉濃度，每個MTO（金屬循環）至少分析一次，並維持其在最佳濃度之90~100%之間。這樣可得到最佳的沈積質量和電鍍速率，減少槽體和設備上鍍，延長槽液使用壽命。
l 對於無氨pH控制，使用 EN氫氧化鈉溶液，在添加時，應保持良好的攪拌，在添加入化鎳槽之前，一定不能與任何其他成分預先混合。
l 爲達到最佳效果，在做補充添加時,應遠離槽中的工件，每次添加,使鎳的活性增加5-10%，少量多次添加較好。不宜將添加成分預先混合。
l 在取樣分析鎳和次磷酸鈉前，保證槽液在正常操作條件。
l 避免一次補充活性超過20%，如果由於某種原因，導致鍍液中的鎳活性低於80%（4.8g/L）時，在補充添加時，應進行少量多次增量添加操作，直到槽液活性達到100%。單次大量添加，將導致化學不平衡，且會導致電鍍速率降低，沉積品質下降。
l 在補充添加徹底完成以後，將溶液混合均勻，並保證其均一性，然後進行pH測量。可添加少量稀（稀釋至50%體積比）氨水，升高槽液的pH值(在無氨操作時，可加 EN 氫氧化鈉溶液)。不能使用碳酸鉀溶液昇高pH。如果需要，添加稀硫酸（體積比10%）溶液可降低槽液pH值。
l 鎳濃度的測定依第六章溶液分析方法中之EDTA滴定步驟測定，NI-811槽液的補充如下表所示：
mls 0.0575M EDTA （10ml樣品） |
鎳金屬活性 % | g/L 鎳 金屬 | mL/L NI-811A |
mL/L NI-811 H
| 或者 mL/L NI-811 HA |
18.7 | 105 | 6.3 | 0 | 0 | 0 |
17.8 | 100 | 6.0 | 0 | 0 | 0 |
16.9 | 95 | 5.7 | 3.0 | 3.0 | 6.0 |
16.0 | 90 | 5.4 | 6.0 | 6.0 | 12.0 |
15.1 | 85 | 5.1 | 9.0 | 9.0 | 18.0 |
14.2 | 80 | 4.8 | 12.0 | 12.0 | 24.0 |
參數轉換：
1ml/L=3.78ml/gallon, 1ml/L= 0.128 fl oz/gal, 32fl oz=1 quart
六、槽液分析 |
鎳含量分析
試劑：濃氨水
紅紫酸銨指示劑（1克紅紫酸銨與100克氯化鈉固體混合）
0.0575M EDTA（21.41 g/L磷酸氫二鈉鹽）
步驟：
1． 吸取10mL冷卻的NI-811槽液至250mL錐形瓶中；
2． 加入約100mL純水和10mL濃氨水；
3． 加入1勺紅紫酸銨指示劑，使溶液變成黃/棕色；
4． 用0.0575M EDTA滴定至紫色終點。如果使用了其他濃度的EDTA溶液，使用以下的第一
個計算式計算，以決定鎳的濃度。
計算：
g/L鎳金屬 =( EDTA毫升數)（mLs）×(EDTA摩爾濃度)×(5.87)
g/L鎳金屬 = (0.0575EDTA毫升數)（mLs）×（0.3376）
%鎳活性 = (0.0575M EDTA毫升數)（mLs）×5.626
次磷酸鈉濃度的分析
試劑：6N試劑級鹽酸
0.10N碘溶液
0.10N硫代硫酸鈉溶液
步驟：
1． 吸取5mL冷卻的NI-811槽液至250mL錐形瓶中；
2． 加入25mL 6N鹽酸；
3． 吸取50mL 0.10N碘溶液。使用50-ml的移液管量取0.1N碘溶液。不要使用量筒，因為量
筒所得出的結果不准確。
4． 蓋上蓋子在暗處靜置45分鐘；
5． 45分鐘之後，從暗處拿出瓶子，並立即用0.10N硫代硫酸鈉溶液滴至無色終點。
計算：
g/L次磷酸鈉 =(0.10N碘毫升數－0.10N硫代硫酸鈉毫升數)×1.06
在NI-811槽液中之次亞磷酸鈉的建浴濃度為30 g/L.
然而，如果是因為低負載或長期的停工，造成次亞磷酸鈉的濃度很低，則當溶液是熱的時候，可以通過下面幾種方法來添加額外的次磷酸鈉：
l 可以通過稍微增加811H的添加比例，直至次亞磷酸鈉達到適當的濃度範圍。最好的添加比例爲811A：811H爲 1：1.1
l NI-811B之最大添加量爲 3%的體積，每增加1%體積比之NI-811B可將次亞磷酸鈉濃度升高約2.5g/L。
七、 一般管控事項 |
l 沉積1mil-ft2之NI-811鍍層，需要添加170ml之NI-811A(鎳成分)和170ml之NI-811H(還原性補充劑)。
l 與槽液接觸之所有化學沉鎳設備，應盡量避免上鍍。除此這外，必須能耐200℉(94℃)溫度下連續操作，設備要能抗硝酸腐蝕。槽體建議採用天然高密度聚丙烯或316型不銹鋼。陽極保護(AP)是通過保護其自然鈍化層，以避免不銹鋼鍍槽上鍍。使用適當的AP設備，這些體系可應用於Ni-811。
l 良好充份的過濾可保證最佳的鍍層品質。用一微米的濾心，以每小時10-14個槽積的速率連續過濾，特別適用於12微米或更厚的鍍層。過濾不良，可能會導致鍍層粗糙，同樣會導致槽液鍍出，因爲槽液中增多的顆粒物質，會出現活性區域並吸收穩定劑。
l 合適的前處理，對於無電解沉鎳的成功是很關鍵的。基材的表面必須是徹底清潔，並且無氧化膜層。關於特殊合金之前處理流程之特別建議，請與比格莱供應商聯繫。
l 一旦鍍件被放入鍍槽，在清潔活化過的表面就會沉積上一層均勻的鎳磷合金鍍層。工件必須在溶液中放置足夠的時間，以獲得所需的鍍層厚度，在工件尚未達到所需厚度前不可將工件從槽液中移開。
l 無電解沉鎳溶液對污染物很敏感。爲了避免槽液污染，電鍍設備和/或前處理溶液不可與其他鍍種共用。在建浴和調整體積時，應使用純水。每次鈍化處理後，徹底清洗槽體和相關設備，確保無硝酸殘留。
l 操作參數將影響電鍍速率，必須嚴格維持槽液化學成分，pH，溫度，攪拌，負載等影響電鍍速率的因數。
l 磷控制之一般原則包括：pH值高，産品中磷含量較低；低負載（少於0.1ft2/gal或0.25dm2/L）會導致産品中磷含量昇高。
l 當存在嚴重的溶液損失或帶出的情況下時，額外的NI-811B建浴劑可用於補充添加，用以補償螯合劑的損失。如果需要，可添加不高於3%體積比之NI-811B至工作槽液中。
八、廢水處理 |
NI-811廢液是酸性的，含有鎳鹽，在沒有依照當地/州/政府的規定進行合適的處理前，不可將其直接排入下水道。另外，如果與其他制程的廢水混合在一起，那麽無電解沉鎳溶液中含有的螯合劑會使常規處理變得更加困難。
廢水的特殊處理方法，可以從你的比格莱供應商那裏獲得，然而，在採用比格莱公司廢水處理建議之前，使用者必須明瞭當地/州/政府之廢水排放標準，如果比格莱公司之建議與當地/州/政府之法規相衝突，以當地政府之規定爲準。
九、 安全警告 |
警告
將NI-811 A，NI-811B，NI-811 H 貯存於密封的容器中，溫度應高於50℉(10℃)。貯存溫度不能超過100℉(38℃)。不能將溶液直接放置於外面的直接日曬環境中。NI-811 H不能暴露於陽光下，因爲其濃度會嚴重下降。避免於眼睛、皮膚和衣物接觸。
保護措施
當處理液態濃縮液和溶液時，應戴橡膠手套，護目鏡和耐腐蝕圍裙，使用之後徹底清洗乾淨，鍍
槽周圍的區域必須保持良好通風。
緊急援助
如果眼睛或皮膚接觸到，立即用大量清潔的水沖洗至少15分鐘。如果是眼睛接觸，立即就醫。
如果咽下，立即就醫。
飛濺或漏液
在清掃飛濺藥水或漏液前穿好保護裝備。用惰性材料例如：沙，土或蛭石來吸收飛濺液或漏液。依當地/州/聯邦法規處理吸收過的材料。
安全和警告
比格莱公司申明公司/使用者在使用前，必須瞭解比格莱的物質安全資料，以獲得詳細資訊。
物料安全資料可向比格莱公司索取。
NI-811A、NI-811B、NI-811H 只用於工業應用。在使用前，請閱讀物料安全資料和産品標簽。
十、 訂購資訊 |
產品名稱/作用 | 產品號 | 包裝 |
环保化学镍A （鎳成分/建浴和補充） | Ni-811A
| 30kg |
环保化学镍B （螯合劑和還原劑/建浴） | Ni-811B
| 30kg |
环保化学镍H （還原劑-穩定劑成分/補充劑）
| Ni-811H
| 30kg |
