（中国科学院宁波材料技术与工程研究所   曾志翔）

0  前言

进入21世纪，中国制造业取得跨越式发展，世界制造业的重心也逐渐向中国转移，新冠肺炎疫情的爆发，更凸显了中国制造业的韧性与活力。电镀镍行业以较强的功能性与装饰性，广泛应用于机械、电子、轻工业、汽车、航空航天等领域，成为制造业不可缺少的重要环节。新型含硫镍阳极材料因其溶解性好，活性强，可在大电流密度条件下操作等特点受到广泛关注。

1  电镀镍的特点及发展现状

镍是一种银白色金属，在自然界中以硅酸镍矿或硫、砷、镍化合物形式存在，具有良好延展性、磁性和抗腐蚀性，且能高度磨光，若与其他材料复合电镀还可以提高硬度和耐磨性，被广泛应用于电镀行业。电镀镍是利用电解作用在机械制品上沉积出均匀、致密、结合力良好的镍金属镀层的技术。镍的优异性能结合电镀，赋予电镀镍层几个显著特点：很好的钝化能力，能够提高产品的防腐蚀性能；电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能；镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性。

在中国电镀行业，电镀镍的规模位居第二位仅次于电镀锌，据统计，2018年电镀对镍的需求达到13.98万吨。绝大部分电镀镍企业位于长三角、珠三角等地区，呈现企业多、规模少、经营粗放等特点。随着产品多样化与细分化，电镀镍不断扩宽新领域，逐渐从防护装饰性镀层领域扩展到功能性镀层领域，被广泛应用于新产品的设计与制造。

2  电镀镍的种类

镍金属作为电镀的重要的阳极材料，电镀镍阳极材料的选择影响了电镀的质量和成本。其中，镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件﹐镍的含量>99%﹐不纯的阳极导致镀液污染﹐使镀层的物理性能变坏。电镀镍阳极材料主要有：电解镍板、压延镍阳极板、含氧镍阳极、含硫镍阳极、含碳镍阳极，后三种镀镍阳极材料为新型镍阳极材料。其中含硫镍阳极又称活化镍阳极，是在熔融电解镍中加入0.01%~0.015%硫制成。

3  含硫镍

3.1  含硫镍的优势

电镀时由于镍金属很易钝化，采用纯度很高的镀镍阳极材料，会出现溶解性差，电流密度较小等问题，影响了生产效率。为了解决阳极材料在电镀镍生产中镍阳极钝化的问题，上世纪七十年代开发出来的新一代电镀镍阳极材料——含硫镍。相对于其他传统的镍阳极材料，阳极含硫镍有许多显著优势：

（1）含硫镍溶解性好，最大阳极电流密度高

含硫镍中少量的硫是含硫镍的活性来源，有很强的抗阳极钝化能力，最大可用阳极电流密度比普通镍板高10多倍，甚至几十倍，提高了生产效率，很大程度上提高了电镀层的质量和生产效率，降低了生产成本，使得含硫镍在电镀镍和镍钴合金工艺中得到广泛应用。

（2）在使用过程中，含硫镍具有溶解均匀，不会发生针孔状溶解，残渣极少，利用率高等特点

普通镍板发生针孔状溶解，针孔状溶解会产生较多的残渣，降低了利用率。从经济方面看，含硫镍比镍板有很大的优势。即使在没有氯化物的各种电镀溶液中，阳极效率都达到100%；没有金属残渣，其利用率很高，比镍板和镍角（即镍板剪切成的镍块）利用率高的多，所以，虽然含硫镍的价格比镍板、镍角贵，但是从利用率和电镀质量、效率等比较，它是很先进的，使用成本实际上比其它要低，经济性好。同时，它的溶解电压低。与不含硫的其他镍阳极相比，含硫镍圆饼的低电阻性可以有效地节约电力及电镀成本。

（3）提高了电镀层的物理性能

氯离子通常会使电镀层产生脆性，而含硫镍可以降低电镀液中的氯离子含量， 

（4）含硫镍电镀槽液的成分和PH值稳定，有利于保证电镀质量

电镀镍过程中，使用镍板做阳极，往往会发生不同程度上的阳极钝化，而阴极不断消耗镍离子，导致电镀液中的镍离子含量下降，偏离了工艺要求，严重时电镀质量下降，甚至产生不合格品，最终生产被停止。阳极电流效率下降有也会导致溶液的PH值下降，也影响电镀质量，严重时生产被迫停止，或经常需要调整溶液的PH值。在实际生产中，稳定的成分和PH值，能够使镀层内应力很低，特别适宜在电铸生产中应用。

（5）除去铜离子杂质

在电镀过程中，含硫镍中的硫溶解后，镍形成二价镍离子进入溶液，硫以硫化镍的形式沉积在阳极袋中。由于硫化镍几乎不溶解，硫元素不会参与阴极表面的反应，更不会进入镀层中。硫化镍残渣可吸附并除去镀液中铜离子杂质，有利于提高电镀层质量。

NiS + Cu²⁺ → CuS + Ni²⁺

（6）导电性好，有更好的流动性

含硫镍大部分是纽扣的形状，扣与扣接触面积大，接触良好，填充密度高；相对于不同尺寸的镍方块有更好的流动性，能够更均匀的分布于阳极钛篮中，电镀过程中更能够更均匀在阳极太篮中的沉降，可以以保证整个电镀过程的镀膜质量。

（7）便于运输

镍板一般是无包装的裸板，在运输、储存等过程中，受到各种污染；镍角受污染的情况比镍板更严重，因为它又经过了机械加工，在加工的过程中，有机械油和各种其它因素的污染可能性。如果在投入使用前不经过严格的清洗，就可能污染电镀槽液。含硫镍扣成型以后一般不会进行机械加工，避免了二次污染的可能性；具有很好的包装，只需塑料袋进行初步包装，避免在运输和储存的过程中被污染。

总之，含硫镍有溶解速度快，槽电压低，电镀速度快，镀层耐腐蚀性能好，内应力低等特点。

3.2  含硫镍的应用

近年来，含硫镍被广泛应用于汽车配件、LED、镭射、线路板、卫浴、电铸、连接器等行业高品质电镀。

3.3  国内含硫镍的发展现状

目前，国内对含硫镍需求比较高，但是市场供给量不足，国内市场大部分被挪威鹰桥，加拿大英可占据，价格是普通阳极镍的1.5倍，增加了企业的生产成本，但是这一格局有望被打破。国内浙江迈睿沙科技有限公司成功研发并量产了含硫镍材料，部分性能指标比肩甚至超过国外厂商产品，打破了国外的技术封锁，有望替代国外产品，弥补供货缺口，为保障国家材料安全做出贡献。在节能减排、国产替代的大背景下，新型低成本的国产含硫镍将成为电镀行业转型升级的关键环节，将助力企业提质增效，推动我国电镀产业水平快速提升，提高全球竞争力。