化学镀镍工艺第五节化学镀与电镀工艺的区别

化学镀镍工艺第五节化学镀与电镀工艺的区别

第 1 节概述 第 2 节化学镀镍 第 3 节化学镀镍溶液 第 4 节化学镀镍工艺 第 5 节化学镀镍工艺 化学镀是在金属表面的催化下通过受控化学还原反应进行的。 金属沉积工艺。 该反应必须在自催化材料的表面进行。 金属沉积过程是纯粹的化学反应（催化当然很重要。由于不使用外部电源，所以也称为化学镀或非电镀。化学镀中，金属离子依靠从化学镀中获得所需的电子。化学镀溶液的成分及其相应的工作条件必须使反应仅限于催化工件的表面，并且溶液本身不应发生氧化或还原，以避免自然分解。化学镀镍已形成较为完整的工艺，通常采用次磷酸盐作为还原剂在钢等金属上沉积镍层。含有还原剂的中温碱性浴，用于在塑料和其他非金属基材上沉积镍层。 通常使用以氢化硼作为还原剂的碱性浴在铜和铜合金基材上沉积镍。 使用硼烷作为还原剂的浴的温度比酸性浴的温度稍低。 它用于在非金属或塑料基材上沉积镍。 以次磷酸盐为还原剂化学镀镍得到的镀层为Ni-P合金。 这种涂层是一种独特的工程材料。 具有镀层厚度均匀、硬度高、脆性高、光滑、易钎焊、耐腐蚀性能优良等一系列特点。 涂层可通过低温热处理进行弥散强化，以获得不同的硬度。 、提高耐磨性。

化学镀与电镀工艺对比 1、镀层厚度非常均匀，化学镀液的分散力接近100%，没有明显的边缘效应，几乎是复制的形状基材（工件），因此特别适用于形状复杂的工件和型腔零件、深孔零件、盲孔零件、管件内壁等的表面电镀。电镀方法由于局限性而难以实现电源线分布不均匀。 由于化学镀层厚度均匀，易于控制，且表面光滑平整，一般不需要镀后处理，适用于质量不合格工件的修复​​和选择性电镀； 2、通过敏化、活化等前处理，化学镀可以在塑料、玻璃、陶瓷、半导体材料等非金属（非导体）表面进行，而电镀只能镀在因此化学镀工艺是非金属表面金属化的常用方法，也是非导体材料的电镀方法。 预先制作导电底层的方法； 具有以下特点：工艺设备简单，不需要电源、输电系统和辅助电极。 操作时，工件只需正确悬浮在镀液中即可； 化学镀依靠基材的自催化活性进行电镀，其结合强度一般比电镀好。 镀层外观光亮或半光亮、晶粒细密、致密、孔隙率低。 有些化学镀层还具有特殊的物理和化学性能。 电镀工艺还具有化学镀无法替代的优点。 首先，它可以沉积金属，并且合金品种比化学镀要多得多。 其次，价格比化学镀低很多，工艺成熟，镀液简单，易于控制。 在提高化学镀镍溶液质量的基础上，化学镀镍生产线的设备和技术得到了迅速发展，逐渐从小槽到大槽，从手工操作、间歇过滤、手动测量镀液中的各种参数流程自动控制 温浴液循环、过滤、搅拌。

化学镀的发展化学镀镍的发展中最值得关注的是镀液本身的进步。 20世纪60年代之前，由于缺乏镀液化学知识，只有中磷镀液配方。 电镀液不稳定，通常只能稳定几个小时。 因此，为了避免镀液分解，需要间接加热。 在溶液配制、镀液管理和电镀操作中必须十分小心，并制定了许多操作规程来限制这一点。 此外，还存在沉积速度慢、镀液寿命短（使用周期少）等缺点。 为了降低成本、延长镀液的使用寿命，必须对镀液进行“再生”。 再生的实质是去除镀液中还原剂的反应产物，即次磷酸盐氧化生成的亚磷酸盐。 20世纪70年代后，各种络合剂、稳定剂等添加剂的出现，并经过大量的实验研究、筛选、复配，镀液的寿命大大延长，一般达到4～6个循环，甚至10～12个循环。循环。 ，电镀速度达到17~25。 这样，从产品质量和经济效益的角度来看，电镀液已经不值得“再生”，必须直接作为废液处理。 化学镀镍目前广泛应用于电子、航空、航天、机械、精密仪器、电器、日用五金、化工等各个方面。 化学涂层结晶细小、孔隙率低、硬度高、涂层均匀、化学稳定性好。 具有良好的耐蚀、耐磨、润滑、钎焊性能。 同时，磨损和极差的表面可以涂厚并修复。 化学镀镍也越来越多地应用于非金属材料，特别是塑料树产品。 化学镀镍后，可按照常规电镀方法镀出所需的金属镀层，从而获得金属效果外观。

在化工和石油设备中。 对于搅拌机轴、油管等大量零件，需要采用化学镀镍来防止腐蚀和磨损。 化学镀镍也广泛应用于原子能工业。 例如，它已用于生产核燃料系统的零件和容器，以及火箭、导弹和喷气发动机的零件。 化学镀镍层还可以改善铝、铜、不锈钢等材料的焊接性能，减少旋转部件的磨损，减少不锈钢和钛合金的应力腐蚀。 采用化学镀镍代替镀硬铬，可用于高硬度、耐磨零件。 化学沉积过程可分为三种类型的替代方法：将一种高还原性金属（基材、待镀工件）放入另一种高氧化性金属盐溶液中，高还原性金属是还原剂，它给出电子后被溶液中的金属离子接收，溶液中所含金属离子的金属涂层沉积在基体金属的表面上。 最常见的例子是将铁部件放入硫酸铜溶液中以沉积一层薄薄​​的铜。 此工艺也称为化学浸镀，应用较少。 其原因在于，母材溶解并释放电子的过程发生在母材表面。 当表面被溶液中析出的金属完全覆盖后，还原反应立即停止，因此涂层非常薄。 此外，由于反应是基于基体金属的腐蚀，因此涂层与基体之间的结合力较差。 此外，适合浸镀工艺的金属基材和镀液体系并不多。 接触镀还原法接触镀：将待镀金属工件与另一种辅助金属接触，然后浸入沉积有金属盐的溶液中。 辅助金属的电位应低于熔敷金属的电位。

将金属工件和辅助金属浸入溶液中以形成原电池。 后者是活性较强的阳极。 它被溶解并释放电子，并在阴极（工件）上沉积一层被溶液中金属离子还原的金属层。 接触电镀与电镀类似，只不过前者的电流是通过化学反应提供的，而后者是由外部电源提供的。 尽管这种方法缺乏实际应用意义，但当您想在非催化活性基材上启动化学镀工艺时，可以应用它。 还原法：在溶液中加入还原剂，其被氧化后提供的电子被还原，沉积出金属镀层。 如果不控制这种化学反应，整个溶液中的沉积就没有实用价值。 目前讨论的还原方法特指在具有催化能力的活性表面上沉积金属涂层。 由于电镀过程中沉积层仍具有自催化能力，因此该工艺可连续沉积至一定厚度，具有实用价值。 金属涂层。 这就是我们所说的“化学镀”工艺。 前面讨论的两种方法原则上只属于同一类化学反应，不需要外部电源。 使用还原剂在自催化活性表面上实现金属沉积是唯一可用于替代电镀的湿法沉积工艺。 氧化还原反应能否自发进行的热力学标准是反应自由能的变化。 次磷酸盐还原剂的化学反应 1. 化学镀镍热力学 F298=[10621+(-23070)]=-12458 卡/摩尔 2. 化学镀镍动力学 (1) Ni 的沉积伴随着 H 的沉淀(2)镀层中除Ni外，还含有与还原剂有关的P、B或N等元素。 (3)还原反应仅发生在某些催化活性金属的表面，但一定会发生在沉积的镍层中。 继续存款。

(4)产生的副产物H使镀液的pH值降低。 (5)还原剂利用率低于100%。 化学镀的催化作用是多相催化，反应是在固体催化剂的表面进行的。 不同材料表面的催化能力不同，因为它们具有不同数量的催化活性中心，催化效果依赖于这些活性中心对反应物分子的吸附，增加反应活化能，加速反应。 在实际化学镀中，工件的催化活性与工艺密切相关。 产品从表面扩散开。 根据化学动力学的基本原理，这些步骤中最慢的一步是整个沉积反应的控制步骤+ + + 2H O + 2OH。 原子氢理论认为，真正的还原物质是吸附的原子活性氢，H2O的利用率一般只有30%。 ~40%，不可能 100%。 原子H理论已被普遍接受。 它更好地解释了Ni-P的沉积过程，并且不排除反应过程的氧化还原特征。第三节化学镀镍溶液及其影响因素化学镀镍溶液由主盐-镍盐、还原剂、缓冲剂组成、稳定剂、促进剂、表面活性剂和光亮剂。 主盐：硫酸镍、醋酸镍Ni(CH3) 与硫酸镍相比，使用醋酸镍作为主盐对镀层性能的有益贡献被其高昂的价格所抵消。最理想的Ni来源是次磷酸镍，它将镀液中不会积聚大量的SO，而且添加时不会带入过多的Na，目前使用的主要盐类主要是硫酸镍，最常用的还原剂是次磷酸钠。价格便宜，镀液易于控制。 性能优良的次磷酸钠的制备 4P+3NaOH+3H 化学镀镍液不加负荷长期加热，不适合次磷酸盐最常用。镀Ni-B合金的还原剂是硼氢化钠。