【经验交流】
镀镍层针孔和麻点的故障及其排除方法
肖鑫1, 储荣邦2
(1.湖南工程学院应用化学系，湖南湘潭 411101;2.南京虎踞北路4262501，江苏南京 210013)
摘 要: 镀镍层针孔和麻点大都是由于空气或氢气泡附着在被镀工件表面所引起的。总结了生产实践中可能引起针孔和麻点的原因有：机械加工处理所造成的基材表面缺陷，镀前除油、清洗不充分，镀液含有无机、有机杂质，镀镍润湿剂用量不足，镀液pH值、电流密度太高，操作温度、硼酸含量太低等。详细介绍了镀镍层针孔和麻点的排除方法，并提供了相关的工厂实例。
关键词: 镀镍层; 针孔; 麻点
中图分类号: T Q153112 文献标识码: B 文章编号: 1004-227X(2004)04-0053-06
C aus and trouble2shootings for pores and pits on nickel electrodeposits
XI AO X in1,CH U R ong2bang2
(1.Dept.of Applied Chemistry,Hunan Inst.of Engineering,X iangtan411101,China;
2.No.4262501Huju Bei R oad,Nanjing210013,China)
Abstract:P ores and pits on nickel deposits were m ostly caud by adhesion of air or hydrogen bubbles on w orkpiece surface to be plated.P ossible caus for pores and pits were summarized as below:substrate defects after machining,in2 adequate degreasing and rinsing,the prence of organic and inorganic im purities in the plating bath,inadequate dosage of wetting agent for nickel plating,over high pH value and current density,too low operating tem perature and boric acid concentration,etc.T rouble2shootings of the pores and pits were introduced in detail with exam ples.
K eyw ords:nickel electroplating; pore; pit
1 针孔与麻点产生的原因
光亮镀镍层产生的针孔、麻点是一种常见的疵病，它不仅影响镀层的装饰效果，还会降低镀层的防护性能。产生针孔、麻点的根本原因，是镀镍时阴极有氢气析出，吸附在镀件的表面，阻碍镀层金属的沉积。如果氢气泡在镀件表面停滞的时间长，就形成针孔；停留的时间短，就形成麻点。
针孔的产生也可能是镀液中的小气泡(由循环过滤泵漏气所造成的)或油类物质的滞留而产生的，小气
泡或油可能滞留在镀层上，或者滞留在被镀金属的表面上。在有些情况下，半固体(糊状)的非导体粒子(可以认为是一种重油)也能引起针孔。由于粒子不导电，镀
收稿日期:2004-04-20 修回日期:2004-05-11
作者简介：肖鑫(1964-)，男，湖南工程学院应用化学系副教授，从事腐蚀与防护教学与科研工作。
作者联系方式:(Email)xiaoxin88@163,(T el)0732-********, 131****2607。层沉积在粒子周围，从而产生空穴或小孔。深的针孔产生于沉积早期，浅的针孔产生于沉积后期。前者的针孔贯通到基体表面，故又称之为全针孔，它表现出基体表面的缺陷；后者的针孔未贯通到基体表面，故又称之为半针孔(也有人称之为麻点)，它一般在施镀一定时间后产生。
针孔与麻点一般不作区别，但严格来讲是有差别的，主要区别：针孔处底部无镍镀层，而麻点处基底或多或少有镍镀层。
大多数针孔出现在向下面上，也有出现在垂直面上，偶尔也会出现在向上面上。小针孔比大针孔更圆一些，大针孔呈泪珠形，这是由于气体或油泡的浮力试图上升到液面的缘故，这样泪珠的尾巴通常也是向上的。
u盘加密怎么解除
大多数的针孔是由氢气泡、溶解的空气、溶解的二氧化碳或分散的油脂微滴所引起的。镀镍溶液的阴
极效率接近93%～95%，阴极表面有氢气生成。溶解的空气是由密封不良的泵和泵的管道中夹带空气而造成的。溶解的二氧化碳是镀液添加碳酸镍所产生的。低温时
溶液可溶解较多的空气和C O2，当镀液加热到操作温度时，这些溶解的气体被逐出。脂和油进入溶液的来源很多，例如在制品的制造过程中所用的脂和油没有完全除去、设备上部结构或辅助设备(例如过滤机和热交换器的泵)上的润滑油和液压油。脂和油是针孔故障的最普遍的根源[1～5]。
2 3种类型的针孔
针孔即镀层上的微小凹孔(凹陷、凹痕等)，根据其特征可分为基体缺陷型、气体析出型和气体滞留型3种类型[4]。
211 基体缺陷型
非圆形的凹孔，很可能是基底金属有类似形状的砂眼或缺陷。由于缺陷的形状不同，也可能表现为圆形针孔。
212 气体析出型
针孔的形状象“蝌蚪”，这是氢气泡向上浮时的痕迹。这种针孔的底部，可能有氢过电位较小的物质，如碳等。当润湿剂(也称防针孔剂)不足时，氢易析出，形成的气泡不断向上浮，造成灰黑色的痕迹。
213 气体滞留型
针孔较大而形状象无柄的梨，圆形的向上部位略为凸起，说明气体或油泡滞留在这部位后，直至镀毕未能脱离。气体或油泡的浮力试图上升，结果底部无镀层，表面形成凹孔。这种缺陷大致是镀液表面张力较大，表面活性剂(即润湿剂)太少，而该部位又滞留氢气泡的缘故。
3 针孔与粗糙之间的区别
镀层针孔与粗糙易发生混淆，特别是细小的针孔往往被误认为细微的粗糙[3,4]。
一种判定方法是用低倍放大镜，在不同角度的光线下观察。在光照下，针孔在坑内产生阴影，其部位在光照的一面；而粗糙在光照下，受照的一面有亮点，在另一面有阴影。
另一种判定方法是用一张湿滤纸来回擦几下，如表面抓有滤纸屑，表明镀层粗糙，反之为针孔。
还有一种方法，把镀镍件(基体是铁件)放入φ= 5%的HC lO溶液中浸泡24h，如果镀层上出现金针菇状黄褐色沉淀物，就表明镀层上有针孔。
4 引起针孔的原因及排除方法
镀前处理不良，镀液中有油或有机杂质过多，镀液中有固体微粒，防针孔剂太少，镀液中铁等重金属杂质过多，镀液pH值太高或操作电流密度过大，镀液中硼酸含量太少，镀液温度太低等都会导致镍层产生针孔。
年线怎么看由于不同原因引起的针孔现象略有不同，所以在分析故障时，首先要观察现象。
镀前处理不良，工件局部表面上的油或锈未彻底除去，造成这些部位上气体容易滞留而产生针孔。这种原因造成的针孔呈局部密集，而且是无规则的，针孔穿至底层金属基体。而其它部位的镀层外观正常无针孔。
镀液中由油引起的针孔较多地出现在零件的向下面和挂钩上部的零件上。比重较小较细的悬浮物常常容易吸附在工件向下一面的表面上，造成该部位憎水，使气体易滞留于这些部位而产生麻点或针孔。若镀液温度过低，气体更不易脱离镀件，则会加剧这种缺陷的程度。
当镀液中有机杂质过多时，针孔、麻点较多较大，分布较均匀。对于油和有机杂质，可用活性炭吸附除去。
工件的向上一面镀层上有针孔或麻点，通常是比重较大的非导体悬浮物沉降在该处而造成的。对于固体微粒，用过滤法就可以除去。
在零件的各个部位都有针孔，而且针孔、麻点较小，分布均匀，且当搅拌镀液时泡沫也少时，就表明镀液中防针孔剂含量不足，没有将槽液的表面张力降低到适当程度，而使工件与溶液界面上所产生或吸附的气泡不易脱离所造成的。
针孔、麻点呈癣状，且大多出现在镀件的下面，镀层发雾，脆性大的，表明镀液中铁杂质过多,pH值太高。应过滤镀液，并用φ=10%的硫酸溶液调节镀液的pH值到正常工艺规范。
工件的凸出或边缘部位的镀层上有针孔或麻点，可能是异金属杂质过多(包括三价铁)、硼酸过少、镀液pH 值过高或电流密度偏大。工件高电流密度部位阴极膜中的pH值偏高，导致异金属杂质容易形成氢氧化物或碱式盐夹附于镀层中而产生针孔。如高电流密度处针孔或麻点较多，其它部位也有，则可能是镀液中微粒所造成的。
在实际生产中，可以根据镍镀层的针孔和麻点的形状、分散程度以及在镀件上出现的位置等来初步判别产生的原因，然后进一步试验。
诗家天子411 零部件基体材料缺陷
41111 基体材料表面缺陷
基体材料表面缺陷能直接导致针孔与麻点，如基材表面分布有较深的微孔、麻点、砂眼、点锈、表面
夹杂物
等，在电镀过程中这些缺陷部位强烈析氢而沉积不上镀层，形成所谓全针孔。
镀镍零部件在机加工前，应对基体材料的表面状态进行认真检查，尽量选用表面状态较好的材料，对于表面存在微孔、砂眼、凹坑、点蚀等缺陷的材料，必须采取一定补救措施，如碾压、切削加工、研磨及抛光等，最大限度地消除材料表面存在的缺陷[6]。
41112 零部件焊接不当
由于零部件焊接不当，焊接部位存在一些肉眼看不见的微孔或细小焊缝以及未清除干净的焊渣点，使镍镀层只能沉积于这些缺陷的周围而形成针孔。
海底小纵队口号
焊接时零部件要平整光滑，不能留有焊孔、焊缝，焊渣要采用精车、打磨清除干净。如果条件允许的话，采用堆焊方式，堆焊材料采用基体相同或相近的材料，自然冷却，这样能得到与基体金属组成一致的焊接层，然后再进行精车。
41113 热处理不当
热处理不当时，表面合金元素产生偏析现象，形成碳化物的结晶点，也易形成针孔；另外，热处理时未将表面较厚的除锈油脂除去，烧结成油垢很难清除干净，气泡附着其上形成气体滞留型针孔。
为了防止零部件在热处理时形成油垢，建议采用下述工艺流程：机加工→化学除油→热处理→电镀。热处理时尽可能选用保护气氛的工艺方法，以减少黑色氧化皮，缩短酸洗除锈时间，有利于控制因此而产生的针孔与麻点。
41114 机加工工序控制不当
零部件机加工过程中造成的应力集中区域，很容易在酸洗除锈时产生过腐蚀，因此要尽可能选用减少应力集中的加工方法，如从上至下的切削、从左至右的研磨抛光。其次，要选用能最大限度地消除表面缺陷的机加工方法，如对表面有裂纹、微孔、凹坑等缺陷，采用补焊填平、精磨削平；对有焊渣、结瘤的零部件则采用精车、打磨予以消除。要加强机加工工序间的电镀前的防锈，一般采用置换型防锈油效果较好；加强机加工过程的管理，零件要放置在清洁干净的室内，避免尘埃、打磨粉尘粘附在工件上。
412 前处理
41211 前处理不当所引起的针孔
(1)零件除油不彻底或机加工时存放不当，灰尘落在表面上，放置久了，灰尘与油脂混粘在一起，很难清除干净，从而形成不明显的细小油斑，施镀时气泡滞留其上形成针孔。
(2)零件抛磨时，磨料、抛光膏等嵌入其表面微凹坑内，很难洗净，凹坑沉积不上镀层而产生针孔。
(3)零部件酸洗除锈不彻底，或酸洗时间过长产生过腐蚀，表面散布有碳富集点，施镀时镀层只能沉积于这些不导电粒子周围而形成针孔。
零部件入槽电镀前，必须加强镀前处理，彻底除去表面油污和锈蚀物，要求做到以下5点:
(1)采用合理的前处理工艺流程，确保前处理质量。前处理工艺流程：零部件上挂→化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→2次流水洗→电解除油→热水洗→流水洗→弱腐蚀→2次流水洗。严格执行工艺操作规程，加强槽液的维护管理。
(2)施镀前零件表面不洁净，如有油污尘粒及其它非导电固体微粒等粘附，可用碱水湿润过的刷子刷洗，再进行电解除油，而小零件最好进行滚光处理。
(3)化学除油或电化学除油槽液面出现油层时，应及时打捞出去。对磨抛后的零件，要彻底除去抛光膏。
(4)对铁件而言，酸洗除锈一般采用φ为10%～20%的盐酸。一定要控制好酸洗时间，锈一旦除干净，应立即取出清洗。为了防止基体过腐蚀，可在酸洗液中加入一定量的缓蚀剂。
(5)机加工后的零件，应及时转入镀前处理。41212 电解除油槽双性电极引起麻点的实例
某厂曾发生镀镍层出现密集麻点，先后进行了各种尝试处理。
起初认为是在新配制的电解除油液中存在少量的红丹漆，它呈微小颗粒吸附在镀件表面，但过滤后仍无济于事。又认为可能是除油不彻底，没有形成一个清洁的表面，于是严格控制电解除油槽及“二合一”去油除锈槽的成分、温度、电流、时间等参数，仍无效。接着又认为在生产线上“二合一”去油除锈后，镀件在空中停留时间较长，可能产生锈点，但结果也不是。
最后才想到新配的电解除油槽的阴阳极放置方式，可能是双性电极引起的。生产线上的电解除油槽是旧槽利用，把槽体本身作为阴极，中间并排放置了2根阳极。每一循环行车吊其中一根阳极，再放置一根阳极。这样，在镀件进入或离开溶液，电源未接通时，由于溶液中存在着电流，就有双性电极现象产生。由于溶液中存在的微小粒子可能沉积在镀件的表面上，这种由于双性电极现象沉积在镀件表面的物质比一般重力沉降在镀件表面的粒子有更好的“结合力”，用后续的“二合一”去油除锈及水洗仍不能完全除去。在这样的工件表面状态下进行镀镍，就必然会产生许多密集麻点。
镀镍层针孔和麻点的故障及其排除方法
根据这种分析，厂方采用去除1根阳极或者2根阳极之间再放置1根阴极的办法，密集麻点的故障就排除了。
413 退镍过程
不合格镀镍件化学退除过程中产生过腐蚀，特别是缺陷部位，局部表面有碳的富集点，直接入槽电镀极易产生针孔[6]。
414 预镀层缺陷
镀镍前预镀铜和镀光亮铜出现针孔与麻点，或者预镀铜槽和光亮铜槽溶液被油污染，带入镀镍槽而引起针孔与麻点[6]。
415 镀镍槽液维护管理
镀镍槽液维护不当可能引起针孔和麻点的故障，原因至少有10种:(1)镀液有油污;(2)有机杂质太高;(3)搅拌不够;(4)润湿剂太少，镀液的表面张力大;(5)pH值过高或低;(6)阴极电流密度太大;(7)镀液异金属杂质过高;(8)镀件挂放的位置不利于气体溢出;(9)镀镍次级光亮剂过多;(10)前处理或零件表面状态不佳;(11)液温过低。
这些因素都有可能引起镀镍后产生针孔，也可能是几个因素同时起作用。以有机杂质和异金属杂质为例，各种光亮镀镍液都有一定的杂质容忍能力，杂质容忍能力随镀液温度、pH值、电流密度、镀液成分的浓度，使用的光亮剂优劣，搅拌程度等因素而变化。
41511 润湿剂
镀镍液中表面活性剂(十二烷基硫酸钠)含量不足, pH值偏低或阴极移动较慢，均会使析出的氢气滞留在镀层表面，阻碍镍层的沉积而出现针孔与麻点。如果针孔较小且分布均匀，搅拌镀液时泡沫极少，则多为十二烷基硫酸钠过少所致。
润湿剂不足，界面张力较大，对固体微粒的润湿作用差，有利于针孔的生成。润湿剂对消除针孔很重要。润湿剂能够降低镀液和阴极表面之间的界面张力，减小气泡的尺寸，使气泡及时脱离阴极表面而上浮。润湿剂还能把油脂乳化，使油脂不再粘附在阴极表面上。
控制镀液中十二烷基硫酸钠的含量在0105～0112g/L，采用下述简便方法进行估计：用一根直径2mm的细金属丝分别制作直径80mm、120mm和160mm的圆圈，都留出一截，把圆圈垂直浸入镀液中，再轻拉金属丝一截并提出液面，观察圆圈内液膜是否破裂，以此判断十二烷基硫酸钠含量是否适宜。先用120mm圆圈做试验，当该圆圈离开液面，圆圈内的薄膜能维持30s后破裂，表明含量适当；若圆圈内薄膜离开液面立即破裂，表明含量偏低。再用80mm的圆圈重复上述试验，若圆圈内薄膜离开液面立即破裂，可适当补加0105g/L十二烷基硫酸钠；若能维持30s，则补加0103g/L十二烷基硫酸钠；若维持1m in，则只需补加0101g/L十二烷基硫酸钠。如果120mm圆圈内薄膜离开液面1m in以上不破裂，表明含量过高；再用直径160mm圆圈重复上述试验，若是离开液面立即破裂，表明含量稍高一点，不必处理，可以照常生产。如果160mm圆圈内薄膜超过30s不破裂，表明含量过高，需用适当方法降低含量。
教研活动计划十二烷基硫酸钠需用50～100倍的去离子水搅拌溶解，加热煮沸15～30m in后方可加入镀镍槽中。当针孔与麻点出现时，一次加入0103～0104g/L十二烷基硫酸钠，观察故障是否减轻，减轻后可再酌情补加0102～0103g/L。
41512 杂质
镀液杂质的来源有以下4个方面:
(1)镀镍液中Fe3+、Al3+、Cr6+、Cu2+和Pb2+等异金属杂质离子积累到一定程度，操作规范又控制不当时，譬如镀液pH偏高或电流密度偏大，异金属杂质容易形成氢氧化物或碱式盐沉淀而析出，析出物吸附在表面上，为针孔与麻点的形成创造了条件。
(2)镀镍液被尘埃、阳极泥渣、不合格光亮剂中有机聚合物粒子以及未清除干净的活性碳等玷污，这些非导电粒子吸附在镀件表面上都会形成针孔与麻点。
(3)镀液中有机杂质积累过多或使用的光亮剂质量差，均能产生针孔与麻点，且分布面大、数量多。主要原因是，这些有机杂质吸附在镀层表面，镍离子在未脱附有机杂质的吸附点上不可能有金属沉积，反而为后续气泡的滞留提供了场所，并导致针孔与麻点。
(4)第3代的炔属型光亮剂添加量过多，因次级光亮剂的使用量较大，光亮剂的分解产物也相应增加，
以至于电解过程中产生凝聚而被吸附于镀层上，易形成大量针孔。
防止和排除杂质的措施如下:
(1)选用性能优良的化工材料和阳极材料，防止因材料不纯而带来的杂质离子。
(2)要选用性能优良的光亮剂。在电镀过程中，其有机分解物要少，又不凝絮。有机分解物在电镀过程中会发生凝絮而吸附在阴极表面上，使表面张力增大。使用炔属光亮剂后，容易出现针孔，用量增加针孔产生的可能性或严重性增大。而使用第4代光亮剂不出现或很少出现针孔故障。
(3)加强镀液的维护管理，施镀时掉入槽底的零件
2004年8月
电镀与涂饰
E lectroplating & Finishing
第4期
必须及时捞出。当发现阳极布袋附着的黄色物较多时，表明镀液铁杂质已经超过150mg/L。应及时采婚礼男方致辞
用双氧水和活性碳净化槽液，破损的阳极袋也应立即更换。
责任与担当的感悟
z360(4)镀镍与镀铬挂具共用是铬杂质混入镀槽的主要途径。挂镀镍后，为防止镍层于空气中钝化，通常不能换挂具后再套铬，尤其是自动化线电镀。因此，不能用简单的塑料带包裹挂具起绝缘作用，而应用绿勾胶包裹起来。总之，挂具的绝缘层必须附着力强、光滑、完整、无裂纹。
(5)为了减少触点电阻，导电棒多以铜材制作。但因镀镍液为弱酸性，使导电铜棒受腐蚀而产生铜绿，掉入槽内即是铜杂质。导电棒应经常用湿布揩擦，要保持导电棒的清洁度；阳极铜钩一律不能浸入镀镍液中去。另外，破损的挂具要及时修理，防止带入异金属杂质污染镀液。停镀时如镍板上附有红色膜，说明铜杂质严重超标，应用去铜剂净化槽液。与此同时，用稀硝酸液洗去镍板上铜沉积层。
(6)当镀层上针孔、麻点较多、分布均匀时，很明显是由于镀液中有机杂质过多所引起。此时，应先用双氧水分解有机杂质，再用活性碳吸附过滤除去。
(7)定期净化处理镀镍液，减少镀镍液中有机杂质和异金属杂质的积累。
(8)使用连续过滤或定期过滤，过滤时加入112～2g/L活性碳，将有助于除去许多类型的油脂和微粒的污染。工件在制造过程中使用油脂或涂有油脂，虽经去油工序，但不免还有少量带入镀镍槽。因此在连续或定期过滤时，都应加入活性碳，以吸附镀液中的微量油脂和其它有机物质，同时起助滤作用。
(9)搅拌溶液是防止针孔和麻点的方法。采用压缩空气搅拌、机械搅拌或阴极移动，都能使产生针孔或麻点的气泡或微粒被镀液冲掉，并加速电极附近镀液的更新。对于添加传统表面活性剂的镀液，采用压缩空气搅拌时会产生大量气泡并溢出槽外，给电镀镍的操作带来困难。近年来出现了一种无泡润湿剂，如芳基磺酸的金属盐等，既有降低接触张力的作用，搅拌时又不会产生大量气泡，具有较好的消除针孔的效果。
4151211 油污染镀镍液引起针孔的实例
如某电镀厂应用氰化镀铜→亮镍→套铬工艺生产，亮镍缸经常产生针孔，加入十二烷基硫酸钠效果也不明显。用活性碳进行大处理，不到一星期，针孔又非常严重，始终未能彻底解决针孔故障。经调查发现问题不在亮镍缸本身，而在于工艺路线安排不够合理。该厂采用的工艺流程如下:
浓盐酸腐蚀→水洗→电解去油→水洗→氰化预镀铜→水洗→镀亮镍→水洗→镀铬→水洗→干燥→成品。
镀件主要是裤带扣，零件形状比较简单，但毛坯表面油污非常严重。在预镀氰化铜后的水洗槽中，有明显的一层油膜浮起，说明毛坯件在前处理时，零件表面油污没有除净，虽经氰化镀铜，但零件表面仍有油污。唯一的办法是加强除油。为此，在浓盐酸腐蚀前，增加一道化学除油工序，并适当延长电解去油的时间，或增大电解的电流，使零件表面彻底除油。使用一个定期装入少量活性炭(至少每周1
次)的过滤机，并进行连续过滤，将会大幅减少许多类型的油脂污染。
4151212 镀件铁杂质引起针孔的实例
某专业电镀厂装饰性管状件生产量大，镀暗镍打底。发现工件向上部位麻点严重。将镀液反复过滤，添加十二烷基硫酸钠，加入双氧水、活性炭处理均不能消除故障。故障是由于管状件内部溶解的铁锈及铁造成镀液中铁杂质过多，生成难以滤去的氢氧化铁胶状物所引起。
若用常规除铁杂质方法，十分麻烦，稍有不慎则镍损失较大。建议加入3～5g/L RC镍铁稳定剂，麻点消除。
416 镀镍液操作条件
操作条件控制不当可能引起的针孔故障有以下几类:
(1)当镀镍液温度过低，槽液的粘滞系数增大，析出的氢气泡滞留于镀层表面，难以逸出而形成针孔。
(2)镀液pH值过高时，有利于镍或异金属杂质离子生成氢氧化物或碱式盐沉积，极易形成针孔。
(3)镀液搅拌不力，导致零部件表面镍离子贫乏，析氢加剧，也有利于氢氧化物粒子生成，此时氢气泡
脱离镀层表面的速度变慢，为针孔与麻点的形成创造了条件。因此，搅拌溶液是防止针孔的最好方法之一。采用搅拌，使产生的针孔气泡被机械地“抖掉”。与此同时，阴极扩散区的镍离子也容易得到补充，就有可能采用较大的电流密度，加速沉积速度，提高生产效率。当镀液中沉淀物较多时，搅拌镀液会把这些沉淀物翻动起来反而使镀层产生粗糙、毛刺和针孔等故障。因此，在搅拌镀液的同时，应进行连续过滤。
(4)操作电流密度过大，使零件表面附近的pH值递增更快，这样也有利于金属氢氧化物粒子的生成，气泡易滞留在这些粒子表面形成针孔与麻点，且这种针孔与麻点一般出现在镀件的凸出部分，面向阳极面。
(5)当光亮剂过多，缓冲剂硼酸不足的情况下，针孔
镀镍层针孔和麻点的故障及其排除方法
