ICS 25.220.40 A29 备案号：166912005 中华人民共和国机械行业标准 JB/T10534—2005 多层镍镀层 各层厚度和电化学电位 同步测定法 Standard test method for simultaneous thickness and electrochemical potential determination of individual layers multilayer nickel deposit 2006-02-01实施 2005-09-23发布 中华人民共和国国家发展和改革委员会发布 JB/T10534-2005 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件， 3 试验方法概要 意义和应用 仪器 5.1 电解液成分. 5.2 恒电流源... 5.3 电解液搅拌器 5.4 记录仪， 5.5 退镀槽.. 5.6 参比电极组 参比电极.. 5.7 5.8 毫伏计（选配件） 6 程序 7 影响测量精度的因素， 7.1 退镀槽中沉积过量金属 7.2 参比电极准备.. 7.3 试样表面的清洁度 7.4 阳极面积变化、 7.5 电气噪声 7.6 搅拌器管插人深度 7.7 镍不完全溶解 8结果解释 9精确度和偏差， 图1T形参比电极组、 图2高阻抗毫伏表作为缓冲放大器的电路， 图3溶解25um的镍（电流效率为100%，以0.08cm²面积溶解）的电流-时间曲线 图4镍层厚度曲线， JB/T10534—2005 本标准为首次制定。 本标准等同采用ASTMB764-1994（2003确认）《多层镍镀层各层厚度和电化学电位同步测量的标 准试验方法（STEP试验）》。 为便于使用，对ASTMB764一1994作了下列编辑性修改： 将“本方法”一词改为“本标准”； 删除ASTMB764-1994中有关的版本说明及相关的归口管理说明： 将ASTMB764一1994中的参考文件：“ASTMB504”、“ASTMD1193”，改为规范性引用文件： “GB/T4955”、“GB/T6682-1998”。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会归口。 本标准负责起草单位：武汉材料保护研究所。 本标准主要起草人：喻晖、冯永春、任星海、曹钟、贾建新。 II JB/T10534—2005 多层镍镀层，各层厚度和电化学电位同步测定法 1范围 本标准规定了多层镍镀层中各层的厚度和各层之间的电化学电位差同时测定的标准测量方法。 本标准不涉及其应用中有关的一切安全问题。本标准的用户应负责在采用本标准前先建立适当的 安全和健康措施，并确定一些法规限制的适用性。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T6682一1992分析实验室用水规格和试验方法 3试验方法概要 3.1本标准是对覆盖层厚度测量阳极溶解库仑法（GB/T4955）的改进，也叫阳极溶解或电化学退镀法。 3.2库仑测厚仪是基于镀层的恒电流阳极溶解（退镀），通过测定溶解时间以确定厚度。正如通常的 方法一样，此法采用一小电解槽，电解槽中充装适当的电解液，以试样作电解槽的底，电解槽底附一橡 胶或塑料密封圈，此密封圈的孔确定测量（阳极退镀）的面积。若采用金属电解槽，则橡胶密封圈使试 样与电解槽电绝缘。用试样作阳极、电解槽或搅拌器管作阴极，将电解槽通以直流恒电流，一直到镍层 溶解。不同的金属层开始溶解时，电极之间的电压发生突变。 3.3每种金属或同种金属件都需要一定的电压（电化学电位）来维持退镀时的恒电流。当一镍层溶解 完而下一镍层暴露时将会发生电压变化（假设电流恒定且两层镍层间存在电化学特征差别），出现电压 变化所耗去的时间（从试验开始或上一电压变化开始时计时）就是镀层厚度的量度。 3.4测量厚度的同时，还可以观察电压变化的幅度，即与另一层相比，溶解或退镀是更容易或更难。 所需电压较低，则该金属较活泼，或者说与其邻接较稳定金属相比其腐蚀倾向较大。 3.5在金属层特性相似、退镀电压变化小的情况下，测量退镀槽（阴极）和试样（阳极）之间的电压 变化时可能会出现问题。当试样发生阳极溶解时，在退镀槽（阴极）表面发生阴极过程，由于阴极表面 的变化，也会造成电压变化加大，从而妨碍阳极电压的变化。通过在电解槽中放置未极化的第三电极 （参比电极）测定溶解中的阳极试样的电位可克服此困难。记录此电位，可较方便地检测各层之间的电 化学活性差。 3.6根据溶解所耗去的电量（电流密度时间）、溶解的面积、镍的电化学当量、阳极效率和镍层的 密度，可计算任一规定镍层的厚度。 4意义和应用 4.1多层镍镀层提高耐蚀性的能力与其各层间的电化学电位之差（相对于参比电极，在一定电解液中 和一定的电流密度条件下测定）和各层的厚度存在函数关系。电位差必须足以造成光亮镍或顶层相对于 在此之下的半光亮镍层发生优先的栖牲性的腐蚀。 4.2本标准可直接测量镀件而不是分离下来的箔试样的电位差，溶解所耗的时间确定每层厚度，而各 镍层之间的电位差是整个镍镀层耐蚀性的指标。 1 JB/T10534—2005 4.3对此试验结果的解释和评价应经供需双方商定。 注：本标准可用于帮助预测镀于产品上的经受其他介质腐蚀的多层镍镀层的耐蚀性。应了解，由于许多因素影响零 件实际使用中的耐蚀性能，试验中不同多层镍镀层的性能不能作为这些镀层在使用中的耐蚀性的绝对指标。 5仪器 5.1电解液成分 氯化镍（NiCl2·6H20）：300g/L 氯化钠（NaC1）：50g/L 硼酸（HsBO3）：25g/L pH值：3.0 注：pH值可用稀盐酸或氢氧化钠调整，且比电解液成分更关键。 净化水：用GB/T6682规定的三级或更好的。 5.2恒电流源. 应有一套电流在（050）mA范围内可调，典型值为（25～35）mA的恒电流源。当采用退镀面积 为0.08cm²的密封圈、电流效率为100%时，30mA的电流对应于退镀速度为7.8um/min（采用5.1的溶液可 达到此目的）。大多数商品化库仑测厚仪稍作改进都可用作电流源。 5.3电解液搅拌器 所有商品库仑测厚仪都配有溶液搅拌器，可按要求单独购买这类设备，与其他电源配合使用。 5.4记录仪 任何输人阻抗至少为1.0M2、能以大约0.5mm/s（3cm/min）速度运行的时间类记录仪都可采用。 5.5退镀槽 其结构与商品退镀槽类似。通常是用316不锈钢、蒙乃尔合金或塑料制成的杯形槽，此槽通过圆形橡 胶或塑料密封圈与试样或试件接触。贯通电解槽和密封圈的孔使电解液与试样接触，而且确定退镀面积。 注：退镀槽可用塑料做成，用圆柱形不锈钢或蒙乃尔合金薄板作阴极安装于槽的上半部。这样的电解槽的优点在于 防止须状物生长和小孔产生堵塞，而且阴极容易拆下清洗和更换。 5.6参比电极组 商品测定系统的一般结构见图1，此组件是一内含参比电极的T形框架。该框架组件上部有供联结 搅拌泵的端口，另外还有一带螺纹的旋钮与参比电极连接。组件的下部有可调玻璃管或塑料管围绕参比 电极，以便在插人退镀槽时，参比电极也能浸入电解液。参比电极的尖端延伸人玻璃尖端，并使电极尖 端与玻璃搅拌器管底部之间的距离大约为5.0mm。 5.7参比电极 参比电极可用银丝或铂丝制作，其直径大约1.5mm。由于银在含氯化物电解液中使用时能形成银/ 氯化银电极，所以选用银丝更好。 注1：银电极在使用前要先调整以形成银/氯化银表面。将大约75mm的银丝放人1N盐酸溶液中，以34.7mA的阳极电 流进行（10～15）s的阳极处理，即可容易地达到此目的，这将在银丝上形成灰色膜，而且此膜总是存在。一 旦灰色膜形成，除非膜被除去，否则不一定要再重复进行调整处理，但是若电极长时间未活化或长期处于于 燥状态，则应再调整之。电极不用时应浸于盐酸调整液、电解液（见5.1）或蒸馏水中以避免其干燥。 注2：现已有商品化的不要求调整的陶瓷联通参比电极。 5.8毫伏计（选配件） 当采用灵敏的或校正好的记录仪时，不一定要毫伏计。但在需要时，可采用各种灵敏的具有高输人 阻抗的毫伏计。具有毫伏调节的标准pH计可满足要求。此毫伏计的量程应为（0～2000）mV，若采用 具有低输出阻抗的毫伏计，则可用于驱动记录仪，并可用作缓冲放大器。大多数实验室pH计具有这样 的输出端（见图2）。 2 JB/T10534—2005 6.5用电解液（见5.1）充装退镀槽到适当水平，保证溶液内未进人空气。 6.6按要求将参比电极组件下降进入退镀槽。 注：包含有参比电极的电解液搅拌管的插人深度很重要，此深度要尽可能相同，参比电极的固定应使电极距试样端 的距离可在1mm内重现，而且能在整个试验中保持不变。应记住，重要的是测定电位差，而不是绝对的电位值。 6.7检查所有的电连接部位，保证连接牢固。接触点不应有腐蚀，所有接触点都要接触紧密。 6.8启动记录仪（需要时，接通毫安计）。记录仪必须要校正，以确定镍层的厚度，利用已有的商品 标准厚度片或法拉第定律可做到这点。后者需要有关电流、腐蚀面积、镍的电化学当量、镍的密度、电 流效率以及记录仪的计时等参数。 示例：若恒电流源输出30mA，记录仪计时为30mm/min，退镀面积为0.08cm²，退镀2.5um镍需要19.2s，记录纸将移 动9.6mm。可用如下的通用方程式计算： LAI T= 0.303v 式中： 记录纸移动长度，单位为mm； 记录