硫酸鎳 鎳礬 電鍍化學鍍 用于鎳鎘電池印染媒染劑 金屬著色油漆催化生產硬質合金

硫酸鎳

CAS登錄號 10101-97-0  EINECS登錄號 231-111-4    沸點 2732℃(lit.)

熔點 53℃水溶性 625g/L (20℃) 密度 2.07g/cm³ 外觀 綠色結晶, 正方晶系

化學式 NiSO₄·6H₂O 分子量 262.85

別稱：鎳礬

用途： 主要用于電鍍工業(yè)及化學鍍, 也用于有機合成和生產硬化油作為油漆的催化劑。用于鎳電池、制取其他鎳鹽、印染媒染劑、金屬著色劑等

化學性質

有無水物、六水物和七水物三種。商品多為六水物，有α-型和β-型兩種變體，前者為藍色四方結晶，后者為綠色單斜結晶。加熱至103°C時失去六個結晶水。易溶于水，微溶于醇，其水溶液呈酸性，微溶于酸、氨水。

含6分子結晶水的α型為藍綠色四方結晶，在53℃轉變?yōu)棣滦途G色透明結晶。40℃時穩(wěn)定，室溫時成為藍色不透明晶體。含7份結晶水的為翠綠色透明結晶。有甜澀味。稍有風化性。約在100℃時失去5分子結晶水成為一水物，在280℃時成黃綠色無水物。硫酸鎳有無水物、六水物、七水物3種，以六水物為主。無水物為黃綠色結晶體，相對密度3.68。

溶于水，不溶于yi醇、yi醚。31.5～53.3℃結晶為六水硫酸鎳，六水物是藍色或翠綠色細粒結晶體，相對密度2.07。溶于水，水溶液呈酸性。易溶于濃氨水（生成鎳氨離子），但在有機溶劑中溶解度極�。�硫酸鹽的通病，晶格能過大的下場）。280℃失去全部結晶水，840℃開始分解，釋放出三氧化硫，變?yōu)檠趸�鎳�?/span>

低于31.5℃結晶為七水硫酸鎳，七水物為綠色透明結晶體，味甜而澀，稍易風化，相對密度1.948。熔點98～100℃。103℃時失去6個結晶水。溶于水和yi醇，極易潮解。硫酸鎳接觸塵沫及有機物，有時能引起燃燒或bz。有毒，空氣中最高容許濃度0.5mg/m³。

應用領域

1，用于電鍍工業(yè)，是電鍍鎳和化學鎳的主要鎳鹽，也是金屬鎳離子的來源，能在電鍍過程中離解鎳離子和硫酸根離子。用于電鍍銀、電鍍黑鎳和刷鍍鎳電解液中，也用于化學鍍鎳、浸鎳溶液中。硫酸鎳在電鍍中起著很重要的作用,這是做為一個電鍍工藝必需了解主鹽之一。舉例說明..硫酸鎳在電鍍光鎳中的作用吧它是供給鎳離子的主鹽。它的濃度高低影響著陰極電流效率的高低和鍍層的性能。含量低時分散能力好。結晶細致,但沉積速度減慢,陰陽極電流效率低。含量高時,電流高區(qū)沉積快。但分散能力差.而且消耗量也較大。

硫酸鎳含量對化學鍍銅沉積速率有影響,沉積速率隨著鍍液溫度、pH和N i離子濃度的提高而增大。

相對于電鍍，化學鎳正相對于電鍍鎳。不同于電鍍，它無需外電源，僅利用溶液中適當?shù)倪�原劑就使鎳離子在金屬表面的自催化作用下得以還原沉積，所以也稱無電鍍。因為化學鎳較電鍍鎳成本要貴，但化學鎳層相較于電鍍鎳層仍具有無可匹敵的優(yōu)點：1. 優(yōu)異的均鍍能力;2. 抗蝕性高;3. 硬度高;4.光亮的化學鎳層可以媲美不銹鋼，比電鍍鎳層的微黃色外觀美觀。硫酸鎳是電鍍液的一個主鹽成分,提供主鹽濃度，一般來說電鍍鎳、化學鎳、電鍍錫鎳合金都用到硫酸鎳 ，其要求都差不多，主要是配方和濃度要求不同

2，硬化油生產中是油脂加氫的催化劑。

3，醫(yī)藥工業(yè)用于生產維生素C氧化反應的催化劑。

4，無機工業(yè)中用作生產其它鎳鹽如：硫酸鎳鹽、氧化鎳、氫氧化鎳、碳酸鎳等。

5，印染工業(yè)中硫酸鎳用于制酞菁艷藍絡合劑和還原染料的媒染劑。

6，還可用于生產鎳鎘電池和生產硬質合金等等

7，用于金屬著色劑、油漆催干劑和含鎳催化劑制造。如鋁材著色。

8、用于制取其它無機及有機鉻化物，用作阻蝕劑，用于玻璃工業(yè)、陶瓷彩釉等

上述多個行業(yè)的應用中，屬電鍍、化學鍍及充電電池領域用量最大。

硫酸鎳溶于水中，用鐵或鋅置換，形成硫酸鐵或鋅及金屬鎳。但鎳往往覆蓋于鐵或鋅表面，影響進一步反應，應逐步除去置換出來的鎳或添加其他成分，使置換出來的鎳呈松散狀態(tài)，不影響進一步反應。

生產方法

1.可由鈷生產中的含鎳硫酸鹽溶液加入純堿溶液沉淀出碳酸鎳，再將碳酸鎳溶于硫酸，生成硫酸鎳溶液，經濃縮結晶、離心分離制得；

2.可用金屬鎳或一氧化鎳溶于硫酸制得；

光亮鍍鎳鍍液PH值控制

光亮鍍鎳的溶液呈弱酸性，陰極電流效率小于100%。因此，在電鍍過程中陰極上除了鎳的沉積外，還有少量的氫氣析出，氫氣的析出，影響到溶液的氫離子的濃度，而pH的控制范圍對鍍層質量又是至關重要的一個參數(shù)。

pH的大小對鍍液與鍍層質量有直接影響。pH過高，陰極附近區(qū)域會出現(xiàn)堿式鎳鹽沉淀的傾向，并有利于氫氣泡停留在陰極(即鍍件的下半部)從而使鍍層產生針孔，同時，由于鍍層中夾有堿式鎳鹽，使鍍層結晶粗糙，并有脆性裂紋。因此，只有采用較低的電流密度的普通鎳或滾鍍鎳，才能使用較高的pH。pH較低的鍍液，其陽極溶解較好，泥渣也少，并能采用較高的電流密度，故一般快速鍍鎳液中，都用較低的pH，pH低還能減少由于鍍液渾濁而引起的毛刺、針孔。當然pH過低也有缺點，使鍍層光亮度比高pH的差，沉積速度也緩慢一些。

應該指出，各種光亮鍍鎳的配方中，隨著主鹽的含量不同，相應鍍液pH控制范圍應當也不一樣。其一般規(guī)律是：硫酸鎳含量過高時，pH允許偏低;硫酸鎳含量低時，pH應偏高。pH總的變化范圍，控制在3.8～5.5為好，如果過低，會使陰極電流效率下降，鍍層脆性大，甚至得不到鍍層，只有氫氣的析出;反之pH過高，溶液渾濁，沉積出來的鍍層發(fā)霧，產生毛刺并有嚴重脆性。

光亮鍍鎳的pH，實際生產中是逐漸升高的。這是因為氫離子在陰極上還原析出的結果，因此每天下班前，應用pH試紙進行檢查，如果pH偏高，可用10%的硫酸進行調整;若鍍液的pH偏低時，用5%～10%氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液調整。注意，一般不宜經常采用加NaOH，以防Na⁺增高，但在加入氫氧化鈉(或氫氧化鉀)時要加強攪拌，緩慢加入，以免局部pH過高，形成氫氧化鎳沉淀。如果用碳酸鎳更好，方法是將碳酸鎳先用熱水調成糊狀，再溶解于鍍液中，攪拌均勻直至pH到正常工藝范圍為止。主要靠現(xiàn)場堅持測控，一般調整量就很小。

電鍍級硫酸鎳和電池級硫酸鎳的區(qū)別

　　一、二者品質要求不同

　　1、電鍍級硫酸鎳對鈷Co元素有要求,一般要求低鈷0.05%以內或越低越好，此處鈷是有害元素；電池級硫酸鎳對鈷Co元素一般無硬性要求，因為鎳鈷錳酸鋰電池內，鈷是主元素之一。

　　2、電池級硫酸鎳目前已對Fe.Zn.Cr等磁性異物有要求，電鍍級硫酸鎳對此暫無要求。

　　3、電鍍級硫酸鎳對各項指標暫無明確的數(shù)據(jù)要求，以滿足具體使用即可。（不是要求不高，只是無具體數(shù)據(jù)層面要求）但是基本以使用金川、吉恩、金柯產電鍍級硫酸鎳為主。反觀電池材料廠商，對電池級硫酸鎳有明確的指標要求。滿足指標要求的硫酸鎳，基本就可以使用。

　　二、二者銷售方式不同

　　電鍍廠往往規(guī)模小，數(shù)量多（有數(shù)據(jù)說中國有15000家電鍍廠），對硫酸鎳需求量不是很大。以按需采購為主。因而硫酸鎳生產商沒有足夠精力應對電鍍廠的零單采購。故電鍍級硫酸鎳市場有經銷商或代理商這一重要角色的存在。電鍍硫酸鎳生產商對接經銷商或代理商（當然也有大的電鍍廠），再由經銷商或代理商于全國各主要地區(qū)或分銷或代理銷售給分散的電鍍廠。

　　電池級硫酸鎳市場下，各大電池材料廠對硫酸鎳需求數(shù)量大又相對集中。由硫酸鎳生產商直接對接硫酸鎳需求用戶，無中間商存在。

　　三、電鍍工藝復雜，各家有各家的自屬電鍍配方工藝。匹配電鍍硫酸鎳的各項屬性，制定了屬于自己的電鍍工藝和作業(yè)線，輕易不會調整電鍍硫酸鎳供應商。原因如下：電鍍廠對硫酸鎳供應商的綜合穩(wěn)定性要求很高，要求生產穩(wěn)定、供應數(shù)量穩(wěn)定、品質穩(wěn)定。電鍍廠改工藝和改產線的成本太高，影響太大，還有可能對產品有影響�；�于以上情況，要求電鍍硫酸鎳供應一定要穩(wěn)定、品質一定要穩(wěn)定、口碑信譽要優(yōu)秀、履約能力要強、能簽供應長協(xié)，經此刷選下來的合格電鍍硫酸鎳供應商，基本已可知。

然而電池級硫酸鎳市場，盡管對品質有明確和較嚴格的要求，但是也正因為有明確的要求，需求數(shù)量又巨大。使得各硫酸鎳供應商依據(jù)指標要求生產，基本可達成供應合作意向。

組成化學鍍鎳的溶液及其作用

化學鍍鎳溶液中的主鹽就是鎳鹽，一般采用氯化鎳或硫酸鎳，有時也采用氨基磺酸鎳、醋酸鎳等無機鹽。早期酸性鍍鎳液中多采用氯化鎳，但氯化鎳會增加鍍層的應力，現(xiàn)大多采用硫酸鎳。目前已有專利介紹采用次亞磷酸鎳作為鎳和次亞磷酸根的來源，一個優(yōu)點是避免了硫酸根離子的存在，同時在補加鎳鹽時，能使堿金屬離子的累積量達到最小值。但存在的問題是次亞磷酸鎳的溶解度有限，飽和時僅為35g/L。次亞磷酸鎳的制備也是一個問題，價格較高。如果次亞磷酸鎳的制備方法成熟以及溶解度問題能夠解決的話，這種鎳鹽將會有很好的前景。

 　　還原劑：

 　　化學鍍鎳的反應過程是一個自催化的氧化還原過程，鍍液中可應用的還原劑有次亞磷酸鈉、硼氫化鈉、烷基胺硼烷及肼等。在這些還原劑中以次亞磷酸鈉用的最多，這是因為其價格便宜，且鍍液容易控制，鍍層抗腐蝕性能好等優(yōu)點。

 　　絡合劑： 

　　化學鍍鎳溶液中的絡合劑除了能控制可供反應的游離鎳離子的濃度外，還能抑制亞磷酸鎳的沉淀，提高鍍液的穩(wěn)定性，延長鍍液的使用壽命。有的絡合劑還能起到緩沖劑和促進劑的作用，提高鍍液的沉積速度。化學鍍鎳的絡合劑一般含有羥基、羧基、氨基等。 

　　在鍍液配方中，絡合劑的量不僅取決于鎳離子的濃度，而且也取決于自身的化學結構。在鍍液中每一個鎳離子可與6個水分子微弱結合，當它們被羥基，羥基，氨基取代時，則形成一個穩(wěn)定的鎳配位體。如果絡合劑含有一個以上的官能團，則通過氧和氮配位鍵可以生成一個鎳的閉環(huán)配合物。在含有0.1mol的鎳離子鍍液中，為了絡合所有的鎳離子，則需要含量大約0.3毫升的雙配位體的絡合劑。當鍍液中無絡合劑時，鍍液使用幾個周期后，由于亞磷酸根聚集，濃度增大，產生亞磷酸鎳沉淀，鍍液加熱時呈現(xiàn)糊狀，加絡合劑后能夠大幅度提高亞磷酸鎳的沉淀點，即提高了鍍液對亞磷酸鎳的容忍量，延長了鍍液的使用壽命。

 　　不同絡合劑對鍍層沉積速率、表面形狀、磷含量、耐腐蝕性等均有影響，因此選擇絡合劑不僅要使鍍液沉積速率快，而且要使鍍液穩(wěn)定性好，使用壽命長，鍍層質量好。 

　　緩沖劑：

 　　由于在化學鍍鎳反應過程中，副產物氫離子的產生，導致鍍液pH值會下降。試驗表明，每消耗1mol的Ni²⁺同時生成3毫升的H⁺，即就是在1L鍍液中，若消耗0.02mol的硫酸鎳就會生成0.06mol的H⁺。所以為了穩(wěn)定鍍速和保證鍍層質量，鍍液必須具備緩沖能力。緩沖劑能有效的穩(wěn)定鍍液的pH值，使鍍液的pH值維持在正常范圍內。一般能夠用作PH值緩沖劑的為強堿弱酸鹽，如醋酸鈉、硼砂、焦磷酸鉀等。 

　　穩(wěn)定劑：化學鍍鎳液是一個熱力學不穩(wěn)定體系，常常在鍍件表面以外的地方發(fā)生還原反應，當鍍液中產生一些有催化效應的活性微粒——催化核心時，鍍液容易產生激烈的自催化反應，即自分解反應而產生大量鎳-磷黑色粉末，導致鍍液壽命終止，造成經濟損失。在鍍液中加入一定量的吸附性強的無機或有機化合物，它們能優(yōu)先吸附在微粒表面抑制催化反應從而穩(wěn)定鍍液，使鎳離子的還原只發(fā)生在被鍍表面上。 

　　加速劑： 

　　在化學鍍溶液中加入一些加速催化劑，能提高化學鍍鎳的沉積速率。加速劑的使用機理可以認為是還原劑次磷suan根中氧原子被外來的酸根取代形成配位化合物，導致分子中H和P原子之間鍵合變弱，使氫在被催化表面上更容易移動和吸附。也可以說促進劑能起活化次磷suan根離子的作用。常用的加速劑有丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸、氟化鈉等。其他添加劑：在化學鍍鎳溶液中，有時鍍件表面上連續(xù)產生的氫氣泡會使底層產生條紋或麻點。加入一些表面活性劑有助于工件表面氣體的逸出，降低鍍層的孔隙率。常用的表面活性劑有十二烷基硫酸鹽、十二烷基磺酸鹽和正辛基硫酸鈉等。稀土元素在電鍍液中可以改善鍍液的深鍍能力、分散能力和電流效率。研究表明，稀土元素在化學鍍中同樣對鍍液的鍍層性能有顯著改善。少量的稀土元素能加快化學沉積速率，提高鍍液穩(wěn)定性，鍍層耐磨性和搞腐蝕性能�；瘜W鍍鎳磷合金鍍層，硬度可高達HV1000，相當HRC69，具有很高的耐磨性和耐腐蝕性，鍍層結合力好、厚度均勻。鍍速快，可達20μm/小時。

 　　化學鍍鎳的技術特性

 　　1、耐腐蝕性強：該工藝處理后的金屬表面為非晶態(tài)鍍層，抗腐蝕性特別優(yōu)良，經硫酸、HCl、燒堿、鹽水同比試驗，其腐蝕速率低于1cr18Ni9Ti不銹鋼。

 　　2、耐磨性好：由于催化處理后的表面為非晶態(tài)，即處于基本平面狀態(tài)，有自潤滑性。因此，摩擦系數(shù)小，非粘著性好，耐磨性能高，在潤滑情況下，可替代硬鉻使用。

 　　3、光澤度高：催化后的鍍件表面光澤度為LZ或▽8-10可與不銹鋼制品媲美，呈白亮不銹鋼顏色。工件鍍膜后，表面光潔度不受影響，無需再加工和拋光。

 　　4、表面硬度高：經本技術處理后，金屬表面硬度可提高一倍以上，在鋼鐵及銅表面可達Hv570。鍍層經熱處理后硬度達Hv1000，工模具鍍膜后一般壽命提高3倍以上。

在硫酸電解液中加草酸,硫酸鎳對氧化膜的影響

關于在硫酸陽極氧化法中采用草酸作為添加劑，國內外已有報道。在硫酸電解液中加入草酸后生成氧化膜的厚度比在相同條件下不加草酸所得的氧化膜要厚些，槽溫控制范圍也寬些。最近日本報道，使用硫酸鎳添加劑能改善氧化膜性能，加速陽極氧化速度。

1.在一般硫酸陽極氧化法條件下，添加琥珀酸、β-萘磺酸、氨基磺酸、磺基水楊酸、硫酸鎳、草酸，對氧化膜膜厚無大影響，但硬度卻有所增加，其中以草酸的效果最明顯。　　

2.在硫酸電解液中添加7g/l左右草酸時，氧化膜的厚度和硬度在試驗范圍內隨電流密度上升、氧化時間延長而增加。電流密度為2-2.5A/d㎡時，氧化膜的硬度比沒有添加草酸時顯著增加。 　　

3.添加硫酸鎳時，氧化膜的厚度與硬度隨電流密度上升、氧化時間延長而增加。氧化膜的厚度與沒有添加硫酸鎳時差不多，而硬度卻有增加。電流密度2.0A/d㎡以上時更加顯著�！　�

4.槽液溫度在20-25℃時，添加草酸氧化所得的膜厚及硬度都比無添加劑時高。尤其是硬度增加較大。因而在添加草酸時能在25℃左右進行氧化仍能保證氧化膜的質量。