锡镍铜三元合金电镀
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摘 要：本文介绍了浅黑色锡镍铜合金镀层性质、工艺规范、镀液管理、故障和处理方法、镀后处理。
关键词：锡镍铜镀层 流密度 镀液配方 硫酸铜 氯化镍 氯化亚锡
一、锡镍铜镀层的性质和工艺特点
锡镍铜三元合金镀层色调为浅黑微红，成为一种个性的镀层色调。作为装饰性镀层应用。在锡镍合金镀液中引入了铜，使镀层色调比锡镍合金的枪色更加迷人，同时铜的加入使三元合金镀层的抗蚀性进一步提高。锡镍铜镀层的光泽度极为优良，基体越光亮，镀层的装饰效果越好。镀层的硬度Hv 500～700，有良好的耐磨性、抗蚀性，色调均匀。镀液有很好的分散能力和覆盖能力，电流效率高，既可吊镀也可滚镀。镀液维护管理容易，废水处理简单。
二、镀液配方和工作规范
锡镍铜镀液系焦磷酸盐体系，用焦磷酸钾作络合剂。镀层合金组 成为含锡70% 镍26%、铜4%。
镀液配方为：焦磷酸钾230～250g/L；氯化亚锡20～30 g/L； 氯化镍20～30g/L；硫酸铜4～5g/L； 胱氨酸盐酸盐5～20g/L ；温度20～50℃；电流密度l～1.5A/dm2；pH8～9；
镀液配制： 1、把计算量的氯化镍、硫酸铜、焦磷酸钾分别用热水溶解。2、用焦磷酸钾络合成为澄清溶液。3、加入计算量的添加荆，加水至规定体积。4分别用氨水和盐酸调整pH至工艺范围。5、分析、调整、电解试镀。
三、沉积原理
在焦磷酸盐镀液中，锡、镍、铜离子分别被焦磷酸钾络合形成[Sn（P2O7）2]2-、[Ni（（P2O7）4]6-、[Cu（P2O7）2]2-络离子，三种络离子的沉积电位相差太大，无法共沉积。无添加剂时，因铜析出电位最正，所以主要析出铜。加入添加剂后使三者沉积电位接近，实现了共沉积。电镀时金属络离子在阴极放电形成三元合金，阴极上氢气的逸出甚微，所以镀液的电流效率较高。
四、镀液成份与条件的影响
1.焦磷酸钾
焦磷酸钾为镀液的络合剂.焦磷酸钾含量过高， 沉积速度减慢，特别影响到锡的析出，析氢增加，电流效率下降，易产生针孔和灰黑条纹。同时镀液粘度增加，镀液带出损失量大，含量过低，络合物不稳定，有产生铜沉淀的倾向，镀层外观不良。焦磷酸钾的含量一般控制在230～280g/L。.
2.氯化亚锡
锡在镀液中的含量直接影响到镀层的含锡量，并影响到镀层的硬度、内应力和色调。含量少，色调深，镍含量增加。含量过少，析氢增多易产生灰黑条纹，抗蚀性变差。锡含量过高，镀层近似于锡镀层外观。亚锡含量一般控制在30g/L左右。需指出电镀条件对镀层中的锡含量影响较小。镀层外观色调均匀， 适用于复杂零件电镀。
3.氯化镍
镀液中镍含量少，镀层中锡含量增加。当镍含量过高时，镀层带深黑色，脆性大，硬度大，耐蚀性变差。一般控制氯化镍含量在20～30g/L较好。
4.硫酸铜
铜盐在镀液中含量较小，铜盐的加入使合金镀层的色调更有魅力，同时还可改善合金镀层的抗蚀性， 含量少，色调不美丽，黑中发兰，近似枪色寒光；含量太高，镀液易产生沉淀，获得良好镀层的工艺规范变窄，一般添加量为3～6g/L。
5.添加剂
胱氨酸添加剂是锡、镍，铜工艺中重要成分之一，作用是其一促使三种离子共沉积；其二消除镀层的应力；其三赋予镀层黑色调。工艺掌握在5～20g/L，添加剂的含量也可起到调节色调的作用，为保持镀液的稳定性，也可加稳定剂。
6.温度
镀液的操作温度很宽，从室温到60℃范国内变化，低温时色调深；温度高色调浅，镀液不稳定。一般 最佳温度为40～45℃。
7.电流密度
电流密度的变化对镀层各金属含量不会有大的变化。所以色调也无大变化。随电流密度的上升，镀层的硬度提高，而内应力却在下降。电流密度一般控制在1～1.5A/dm2。
8.pH值
对镀层的合金组成、硬度、内应力、镀液稳定性有不同的影响，在pH为8时，硬度和内应力最大，以后不管升高还是降低pH，内应力都在碱小。pH过低时镀液不稳定。pH值超过9.5镀液变浑浊。调整 镀液的pH值可用盐酸和氨水，控制镀液的pH值对维护和稳定镀液有着重要的意义。
五、镀液维护
实践证明镀液的维护管理是比较简便的，镀液的维护除了日常控制电镀条件和根据化学分析调整镀液成分外，还应着重以下几方面维护：
1.控制镀渡pH值
注意pH值的变化，因为pH值对镀层的色泽、硬度、内应力以及镀液的稳定性有着重要的影响。
2.控制镀液中三种金属离子浓度比
正常的三种金属离子含量比是获得理想三元合金镀层的重要条件之一。应以分析为依据，随时添加调 整。控制锡、镍、铜离子的摩尔比为0.0l～0.1：0.5～1.5：0 .5～1.5为最佳。 加料时金属盐应事先用焦磷酸钾络合后再加入镀液中，防止产生块状沉淀。
3.色调的控制及镀液处理。
一般来讲，色调变深时，可加入络合好的锡盐；色调变浅时，可加入少量添加剂和少量络合好的镍盐；色调近似枪色时，可添加少量铜盐。生产中应避免带入四价锡离子、铬酸、氰根和磷酸根，避免带入氧化剂。镀液应定期活性炭处理。
六、常见故障和处理方法
1.色调太浅
可能是（1） 锡盐、镍盐含量少 （2）添加剂含量少（3）焦磷酸钾含量低（4）温度过高等原因。解决办法（1） （2）（3）分析、调整、补充：（4）控制在40℃
2.色调太深
可能是（1） 添加剂含量高（2） 锡盐少镍盐高（3）温度过低（4）pH值过高等原因。解决办法（1）添加锡盐和铜盐（2）补加锡盐（3）升温至工艺范围（4）盐酸调整
3.灰黑条纹
可能是（1）焦磷酸钾过高；（2）pH值过低；（3）添加剂含量高；（4）镍含量低；（5）电流过大；（6）重金属和有机物污染；解决办法（1） 适量增加三种金属盐（2） 氨水调高pH值（3）活性炭吸附（4）补充锡盐（5）调低电流 （6）活性炭处理，小电流电解
4.内应力大
可能是（1） 添加剂含量少（2）镍含量高（3）锡含量过低（4）电镀时间过长等原因。解决办法（1） 加大添加剂的量 （2）适当提高铜盐和锡盐含量（3）提高锡含量（4）控制在3-5分钟
5.色调不正
可能是（1） 铜盐含量少（2）有机杂质和重金属杂质等原因。解决办法（1） 提高铜盐含量 （2）活性炭和锌粉处理
七、镀后处理
为进一步提高镀层的抗蚀性，镀后可进行钝化处理。
1.化学钝化：室温下8%的重铬酸钾溶液处理半分钟至一分钟。
2.电化学钝化：重铬酸钾 15～20g/LpH12～12.5（用氢氧化钠调整）；温度 60～90℃；阴极电流密度 0.2～0.5A/dm2；时间 30～60S。
八、不合格镀层退除
因镀层薄，一般为1微米，所以热的无机酸即可除去，但往往会破坏中间层，所以电解退除较好。
1.钢铁件（工件为阳极）： 氰化钠 15g/L；氢氧化钠 15g/L；温度 室温； 阳极电流密度 3～4A/dm2。
2.铜及铜合金件（工件作阴极）：盐酸 10%（体积比）；阴极电流密度 15 A ～20 A/dm2。；温度室温。
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