化学镀镍“五字经”
第三章化学镀镍工艺
pH 值对沉积速率的影响
pH 值对镀层含磷量的影响
(二)温度
温度是影响化学镀镍反应活化能的主要参数。 化学镀工作时有一个启镀的温度,特别是酸性 化学镀镍,温度必须高于50℃时才能以明显的 速率进行。酸性次亚磷酸盐体系镀液的操作温 度一般为 80℃-95℃,温度过高镀液不稳定, 容易分解;温度过低,反应不进行。
(五)稳定剂 在正常条件下,化学镀镍溶液较稳定。但在 镀液受到污染、存在有催化活性的固体颗粒、 装载量过大或过小、pH值过高等异常情况下, 化学镀镍溶液会自发分解,会在整个溶液内生 成金属镍的颗粒,镀液迅速分解失效。为了防 止上述情况的发生,溶液中通常需要加入稳定 剂。稳定剂阻止或推迟了化学镀镍液的自发分 解,稳定镀液,有时还能加速反应,影响化学 镀镍层的磷含量以及内应力。
常用的有机溶剂有汽油(易燃)、甲基乙基 酮(易燃)、丙酮(易燃)、苯(易燃、有毒)、 溶剂石脑油(易燃、不经济)、四氯化碳(有腐 蚀性)。 这些溶剂除特殊情况外目前均不主张使用。 目前常使用的是氯化烃系溶剂,其中主要有三氯 乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷。
(二)碱性除油
碱性除油是指用含有碱性化学药剂的处理液 除去表面油污的方法。这种方法实质是靠皂化和 乳化作用除油。碱性化学除油通常有下列组分: 氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、乳化剂。
(七)光亮剂
化学镀镍是一种功能性镀层,通常为半光亮 外观,然而近年来人们对化学镀镍的光亮性的要 求越来越高。
初级光亮剂一般可由萘、苯、甲苯、炔-烃化合物、 萘胺的磺酸、磺酸盐或它们的氨磺酰产物等组成, 如丁炔二醇及它们与环氧乙烷和环氧丙烷的醚化 产物、邻甲苯磺酰胺、苯二磺酸钠、糖精、对氨 酰基苯酚等。次级光亮剂由镉、硒、锑、钼、硫、 硫脲等金属离子或硫类化合物组成,如乙酸铅、 硫代硫酸钠、硫酸镉等。
镀镍知识
化学镀镍基本知识化学镀镍即使用化学方式的镀镍方法,最初作为电镀镍的代用方法被工业化应用,以后由于镀层的耐磨性、耐蚀性等物理化学性能优异,化学镀镍获得了广泛应用。
本文综述了化学镀镍的基本原理和工艺流程,介绍了国内外化学镀镍的发展状况及其在工业上的应用前景。
一、化学镀镍的基本原理从水溶液中沉积金属常有置换、电解等方法。
置换法是一种金属浸在另一种金属的盐溶液中,其中,第一种金属的表面发生局部溶解,同时在其表面上沉积第二种金属。
如将一枚铁钉浸在硫酸铜溶液中,铁钉上就镀上薄薄一层铜。
化学反应可表示如下:Fe-2e→Fe2+Cu2++2e→Cu基底金属是还原剂。
电解法使金属沉积基于溶液中金属离子的阴极放电。
其中,阴极起电子源的作用,阳极是电子的吸收处。
如在铁件表面镀铜时,阴极反应为:Cu2++2e→Cu阳极材料一般是铜,反应为:Cu-2e→Cu2+化学镀镍过程沉积金属的原理与置换法和电解法等不同,它是利用镍盐溶液在强还原剂的作用下,使镍离子还原成金属镍,还原金属离子所需的电子由还原剂提供。
化学镀镍工艺流程种类,按镀液的pH值可分为酸性和碱性两大类,按镀层成分可分为Ni-P 和M-B等情况。
酸性Ni-P化学镀镍工艺按镀层中磷的含量又可分高磷、中磷和低磷3类。
对于这些不同类型的化学镀镍工艺,具体发生的反应有所差异,但反应原理则基本相同,都是镀液中的还原剂将镍离子在催化活性的物体表面还原成金属镍镀层。
二、化学镀镍的溶液化学镀镍工艺水平,主要取决于镀液的组成。
最原始的化学镀镍溶液,仅是镍盐和次亚磷酸钠的混合溶液,这种镀液极不稳定,在无催化活性表面时也能发生氧化还原反应。
第二代镀液在镍盐和次亚磷酸钠混合溶液的基础上,添加了适当的络合剂,其组成情况与银镜反应所用的混合溶液相类似,这一代镀液的稳定性有所提高,但只能一次性使用。
经过不断的改良和发展,目前的镀液已成为镍盐、还原剂、络合剂、稳定剂、促进剂、缓冲剂等的混合溶液,具有很高的稳定性,可以实现微机自动控制和自动补加,成本比过去大大下降。
化学镀镍综述
化学镀镍综述化学镀镍,又称为无电解镀镍,是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。
电镀是利用外电流将电镀液中的金属离子在阴极上还原成金属的过程。
而化学镀是不外加电流,在金属表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程。
因不用外电源直译为无电镀或不通电镀。
由于反应必须在具有自催化性的材料表面进行,美国材料试验协会(ASTMB-347)推荐用自催化镀一词(Autocatalytic plating)。
对化学镀镍而言,我国1992年颁布的国家标准(GB/T13913-92)则称为自催化镍-磷镀层(Autocatalytic Nickel Phosphorus Coating),其意义与美国材料试验协会的名称相同。
由于金属的沉积过程是纯化学反应(催化作用当然是重要的),所以将这种金属沉积工艺称为“化学镀”最为恰当,这样它才能充分反映该工艺过程的本质。
从语言学角度看Chemical,Non electrolytic,Electroless三个词主是一个意义了,直译为无电镀一词是不确切的。
“化学镀”这个术语目前在国内外已被大家认同和采用。
化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金,按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类:·磷含量低于3%的称为低磷;·磷含量在3-10%的为中磷;·磷含量高于10%的为高磷;其中中磷的跨度比较大,一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。
当然,本站主要介绍的是化学镀镍磷合金,有时为了方便我们简称化学镀了,而且EN也是化学镀镍简称。
但化学镀不仅此一种镀种,比较成熟的还有化学镀铜,化学镀金,化学镀锡,还有一种复合镀层。
其它镀种的市场占有量不足总量的1%,本站不做重点介绍。
化学镀层的物理性质与化学性质密度:镍的密度在20℃时为8.91。
含磷量1%-4%时为8.5;含磷量7%-9%时为8.1;含磷量10%-12%时为7.9。
化学镀镍的特点、原理及应用
节流和控制阀
油田工具 油管和泵 钻探泥浆泵
防喷装置 五、航空和航天工
业 除水阀
钢
合金钢 钢
合金钢 合金钢
钢 钢 钢
铝 铝 钢 不锈钢 钢 钢 钢 45#钢
钢 钢 钢 铸铁/钢 铁 铁 钢 钢/铝
钢 不锈钢
钢/不锈钢
钢 钢 合金钢
合金钢
钢/铝合金
30
25μm 50μm 15μm 25μm
25-50μm 20-25 20-25
18 25 12-38 10 2.5-30 7.5-25.4 5-18 2.5-18 5-75 0.5-0.75 2.5-18
耐磨、厚度均匀 耐磨、耐冲蚀 防蚀、防冲蚀
耐磨 耐磨、耐应力腐蚀
防腐蚀和冲蚀 耐磨和厚度均匀 耐蚀、均匀和润滑
耐磨、耐蚀 耐磨
超差表面加厚 耐蚀和均匀
耐蚀和耐磨 耐蚀和耐磨 耐蚀和钎焊性 耐蚀和钎焊 耐磨、耐蚀
40 60 60 60 50
15-20 20-30
15 30
16
25 12
12 25
耐磨 耐磨 耐磨、耐疲劳
耐磨
耐磨、耐氯化物腐 蚀
光亮、耐磨、耐蚀 耐磨、耐蚀
防蚀、 钎焊
插塞式接头 塑料机壳 计算机机械装置
外壳 手机外壳 微波谐振器 薄膜电阻
Fe-Al-Mo 合金 塑料
Al 合金
Al-Mg 合金 Al-Mg 合金
陶瓷
电容器元件 压电陶瓷元件 七、材料加工机械 挤压柱和筒
挤压机 齿轮和离合器 冲击机械零件
铸钢轮
陶瓷
钢 合金钢
钢 钢 钢
Ni-P:45,硬 Au:3 Cu:2,Ni-P:1 Ni-12P:12
文秘写作 化学镀镍工艺流程
化学镀镍工艺流程1、基本步骤脱脂→水洗→中和→水洗→微蚀→水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗→无电镍→热水洗→无电金→回收水洗→后处理水洗→干燥2、无电镍A.一般无电镍分为"置换式"与"自我催化"式其配方极多,但不论何者仍以高温镀层质量较佳B.一般常用镍盐为氯化镍(NickelChloride)C.一般常用还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/联氨(Hydrazine)/硼氩化合物(Borohydride)/硼氢化合物(AmineBorane)D.螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见。
E.槽液酸碱度需调整控制,传统使用氨水(Amonia),也有配方使用三乙醇氨(TriethanolAmine),除可调整PH及比氨水在高温下稳定,同时具有与柠檬酸钠结合共为镍金属螯合剂,使镍可顺利有效地沉积于镀件上。
F.选用次磷二氢钠除了可降低污染问题,其所含磷对镀层质量也有极大影率。
G.此为化学镍槽其中一种配方。
配方特性分析:a.PH值影响:PH低于8会有混浊现像发生,PH高于10会有分解发生,对磷含量及沉积速率及磷含量并无明显影响。
b.温度影响:温度影响析出速率很大,低于70C反应缓慢,高于95C速率快而无法控制.90C最佳。
c.组成浓度中柠檬酸钠含量高,螯合剂浓度提高,沉积速率随之下降,磷含量则随螯合剂浓度增加而升高,三乙醇氨系统磷含量甚至可高到15.5%上下。
d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加,但超过0.37M后槽液有分解现像,因此其浓度不可过高,过高反而有害。
磷含量则和还原剂间没有明确关系,因此一般浓度控制在O.1M左右较洽当。
e.三乙醇氨浓度会影响镀层磷含量及沉积速率,其浓度增高磷含量降低沉积也变慢,因此浓度保持约0.15M较佳。
他除了可以调整酸碱度也可作金属螯合剂之用f.由探讨得知柠檬酸钠浓度作通当调整可有效改变镀层磷含量H.一般还原剂大分为两类:次磷酸二氢钠(NaH2PO2H2O,SodiumHypophosphate)系列及硼氢化钠(NaBH4,SodiumBorohydride)系列,硼氢化钠价贵因此市面上多以次磷酸二氢钠为主一般公认反应为:[H2PO2]-H2OAH[HPO3]2-2H(Cat)-----------(1)Ni22H(Cat)aNi2H----------------------------------(2)[H2PO2]-H(Cat)aH2OOH-P----------------------(3)[H2PO2]-H2OaH[HPO3]2-H2------------------(4)铜面多呈非活化性表面为使其产生负电性以达到"启镀"之目铜面采先长无电钯方式反应中有磷共析故,4-12%含磷量为常见。
最新化学镀镍一般工艺
化学镀镍一般工艺在化学镀镍前,金属制品表面前处理包括:研磨抛光、除油、除锈、活化等过程,化学镀镍中经常使用的金属前处理方法与电镀工艺中的类似。
研磨、抛光等物理方法,我们不做讨论。
下面主要介绍一些化学处理方法。
1、除油除油方法可分为有机溶剂除油、化学除油。
有机溶剂除油的特点是除油速度快,不腐蚀金属,但除油不彻底,需用化学法或电化学方法进行补充除油,常用的有机溶剂有:汽油、煤油、苯类、酮类、某些氯化烷烃及烯烃。
有机溶剂除油还有一个优点即经除油后的溶剂还可回收再利用。
有机溶剂一般属易燃品,使用时要格外小心。
化学除油是利用碱溶液的皂化作用和表面活性物质对非皂化性油脂的乳化作用,除去工件表面上的各种油污的。
化学除油的温度通常取在60-80度之间,工件除油效果一般为目测,即工件表面能完全被水润湿就是油污完全除尽的标志。
一般的除油液由氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、水玻璃、乳化剂等组成。
电化学除油分阴极除油和阳极除油,在相同的电流下,阴极除油产生的氢气比阳极除油产生的氧气多一倍,气泡小而密,乳化能力大,除油效果更好。
但容易造成工件氢脆和杂质在阴极析出的现象。
阳极除油虽没有这些缺点但可能造成工件表面氧化和溶解。
目前常用正负极交换的化学除油法。
电化学除油液配方与化学除油的配方相似。
2 、除锈除锈方法有机械法、化学法和电化学法。
机械法除锈是对工件表面进行喷砂、研磨、滚光或擦光等机械处理,在工件表面得到整平的同时除去表面锈层。
化学法除锈是用酸或碱溶液对金属制品进行强浸蚀处理使制品表面的锈层通过化学作用和浸蚀过程所产生氢气泡的机械剥离作用而除去。
电化学除锈是在酸或碱溶液中对金属制品进行阴极或阳极处理除去锈层。
阳极除锈是化学溶解、电化学溶解和电极反应析出的氧气泡的机械剥离作用而去除。
阴极除锈是化学溶解和阴极析出氢气的机械剥离作用而去除。
用于化学镀镍前处理除锈工艺基本与电镀的除锈工艺相同。
3 、活化活化是使零件能获得充分活化的表面,这种酸蚀对于不同材质的零件所用的酸液是不同的。
化学镀镍的原理及配方构成
反应速度
镍的化学还原反应速度取决于下列变量:
溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度
反应速度
镍的化学还原反应速度取决于下列变量:
溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子浓度 次亚磷酸盐浓度
反应速度
镍的化学还原反应速度取决于下列变量:
溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性
2H2PO3- + H2 + 2H+ + Nio
碱镍—磷体系 Ni2+ + 2H2PO2- + 4OH-*
Ni + 2HPO3- + 2H2O + H2
*催化反应
反应
1. H2PO2- ads + OH– ads 2. H2PO2- + H2O ads 3. H+ + e 4. H + H 5. Ni2+ + H2O 6. NiOH+ ads + 2e 7. H2PO2- ads 8. H2PO2- ads + 2H+ + e
关键点
•合金沉积 •化学还原 •要求表面有催化性质 •不需要连续电流
化学镀工艺
铜 钴 金 镍 钯
化学镀工艺
铜 钴 金 镍 钯
还原剂
次亚磷酸盐 甲醛 硼胺 硼氢化物 肼,联氨
最重要的工艺
铜
甲醛
镍
次亚磷酸盐
硼胺
硼氢化物
肼
钴
次亚磷酸盐
次亚磷酸盐还原系统
酸镍—磷体系 Ni2+ + 2H2PO2- + 2H20*
镀化学镍的工艺流程和注意事项
镀化学镍的工艺流程和注意事项
哎呀呀,镀化学镍可不能瞎搞哦!要想让这个工艺完美无瑕,你得把每一个步骤都搞清楚呀,就像解一道超级难题一样。
你瞧,要是随随便便操作,那不就把好好的东西给毁啦!
嘿,记住哦,在进行镀化学镍之前,准备工作可得做充分呀!别马马虎虎的,这可不像随便打扫个房间那么简单呀!比如要把工件表面清理得干干净净,一点杂质都不能有,不然效果就大打折扣啦。
哇塞,调配化学镀液的时候,可得小心翼翼呀!各种成分的比例要精确无误,难道你能允许一点点的差错吗?这就跟配药一样,分毫都不能差呀。
你想想看,要是在镀镍过程中温度和pH 值控制不好,那不就像开车不握方向盘一样,会出大问题的呀。
所以一定要时刻监控好哟!
哎呀,别老是去干扰正在进行镀镍的工件呀,让它们安安静静地完成工艺不好吗?就像等待花朵慢慢绽放一样别去打扰它呀。
镀化学镍可不能敷衍了事呀,这可不是闹着玩的。
你能随便对待一项重要的科学实验吗?当然不能呀,那镀化学镍也一样呀!
嘿呀,要是发现镀镍的效果有点不对劲,千万别犹豫呀,赶紧查找原因处理掉。
这就跟发现机器故障一样,难道还能放着不管呀!
听好了哦,进行镀化学镍要用心,就像对待一件珍贵的艺术品。
给它创造最佳的条件,让它呈现出最完美的效果,你能做到吗?
总之啊,镀化学镍的工艺流程和注意事项一定要牢记哦,别等出了问题才后悔。
要好好对待这个重要的工艺呀!。
化学镍金基础知识
化学镍金基础知识目录一、内容概述 (2)1.1 定义与特点 (3)1.2 应用领域 (4)1.3 发展简史 (5)二、化学镍金基本原理 (6)2.1 镍的化学生产原理 (7)2.2 金的化学生产原理 (8)2.3 化学镍金的反应过程 (9)三、化学镍金的工艺流程 (10)3.1 原料准备与处理 (11)3.2 化学反应过程控制 (12)3.3 产品分离与纯化 (14)3.4 产品质量检测与评估 (16)四、化学镍金的材料与技术 (17)4.1 镍的化合物与材料 (17)4.2 金的化合物与材料 (19)4.3 化学反应设备与工艺装置 (20)4.4 安全防护措施与环保要求 (22)五、化学镍金的性质与应用 (23)5.1 镍的性质与应用领域 (25)5.2 金的性质与应用领域 (26)5.3 化学镍金的应用实例分析 (27)六、化学镍金的实验方法与操作技巧 (28)6.1 实验设计与准备 (29)6.2 实验操作规范与注意事项 (30)6.3 数据记录与分析方法 (31)6.4 实验总结与改进建议 (33)七、化学镍金的前景与挑战 (34)7.1 发展前景展望 (34)7.2 面临的挑战与问题 (36)7.3 技术创新与产业升级建议 (37)一、内容概述化学镍金概念介绍:首先介绍了化学镍金的概念,以及其作为一种重要的表面处理技术,在现代工业和科技领域中的广泛应用。
化学镍金是通过化学反应在金属表面形成一层具有优异性能的镍金涂层的过程。
该涂层具有高导电性、良好的耐腐蚀性以及出色的耐磨性能等特点。
化学镍金的基本原理:详细阐述了化学镍金的基本原理,包括化学镀镍和电镀金的原理。
化学镀镍是通过化学反应在金属表面形成一层均匀且致密的镍涂层,而电镀金则是在已形成的镍涂层上通过电解方式沉积一层薄金层。
这些原理是化学镍金技术的基础,对于理解其工艺过程和应用具有重要意义。
化学镍金的工艺过程:介绍了化学镍金的工艺过程,包括表面处理、化学镀镍、电镀金等步骤。
化学镀镍技术入门
5、铝和铝合金工件
铝在水洗或暴露在空气中时,它的表面 很容易与氧反应形成氧化膜。这层氧化 膜就阻碍了镀层与基体之间的金属键合, 导致镀层与基体分离。为解决这一问题, 对铝基体需要进行特殊的工艺处理,包 括除油、除氧化膜和浸锌。
除油、除氧化膜
基体材料 工艺规范 NaOH/ g∙L-1 Na2CO3/ g∙L-1 Na3PO4∙12H2O/ g∙L-1 温度/℃
浸锌常用的配方和操作条件
NaOH
ZnO
NaKC4H4O6.4H2O FeCl3.6H2O NaNO3 温度 时间
120 g∙L-1 20 g∙L-1 50 g∙L-1 2 g∙L-1 1 g∙L-1 室温 20~30s
浸锌溶液的配制方法
① 将需要量的NaOH用配制体积1/3量的水搅拌溶 解;
⑤用蒸馏水或去离子水稀释至计算体积; ⑥用硫酸或氨水或氢氧化钠稀液调整pH值; ⑦仔细过滤溶液; ⑧取样化验,合格后加热试镀、生产。
四、化学镀镍工艺
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4、1 化学镀镍的前处理
镀层金属的生长首先是基材原子排列的 继续,要结合力好基材就必须是清洁的, 所以镀前的除油、活化工序是影响结合 力的重要因素。不恰当的前处理可能产 生镀层附着力不好,多孔,粗糙甚至漏 镀。另外,与电镀前处理工序比较,化 学镀的前处理须更加仔细。
在塑料上进行化学镀镍通常的前处理工艺包括: 除油(脱脂)、浸蚀(粗化)、敏化和活化。
(1)除油(脱脂)
塑料除油和其他固态表面除油一样,可在 有机溶剂或含表面活性物质的碱性水溶液 中进行。有机溶剂适用于去除塑料表面上 的石蜡、蜂蜡、脂肪和其他有机污垢。有 机溶剂除油时,应选用对该塑料不溶解, 不膨胀和不龟裂的相应溶剂。如聚丙烯酸 脂塑料应使用甲醇做溶剂,氟塑料应使用 丙酮做溶剂,聚甲基丙烯酸甲脂塑料应使 用甲醇,四氯化碳等作溶剂。
表面处理之化学镀镍规范及制程讲解
• 下圖是ENP處理皮膜的掃描式電子顯微(SEM)照片,上面是NI層, 下面是基材
Print Date: 11/21/2019
ENP處理表面與橫截面SEM照片
Foxsemicon Integrated Technology Inc.
CONFIDENTIAL
Presenter:
6
基材表面前處理流程
Quality Assurance
Quality Assurance
Print Date: 11/21/2019
Foxsemicon Integrated Technology Inc.
CONFIDENTIAL
Presenter:
2
ENP基礎知識介紹
Quality Assurance
• 化学镀镍的特点与发展简史
• 化学镀镍的历史与电镀相比,比较短暂,在国外其真正应用到工业仅 仅是70年代末80年代初的事。1844年,A.Wurtz发现金属镍可以从金 属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。化学镀镍技术的真正 发现并使它应用至今是在1944年,美国国家标准局的A.Brenner和 G.Riddell的发现,弄清楚了形成涂层的催化特性,发现了沉积非粉末 状镍的方法,使化学镀镍技术工业应用有了可能性。但那时的化学镀 镍溶液极不稳定,因此严格意义上讲没有实际价值。 化学镀镍工艺 的应用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后,美国通 用运输公司对这种工艺发生了兴趣,他们想在运输烧碱筒的内表面镀 镍,而普通的电镀方法无法实现,五年后他们研究了发展了化学镀镍 磷合金的技术、公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生 产线,并制成了商业性有用的化学镀镍溶液,这种化学镀镍溶液的商 业名称为“Kanigen”。
化学镀镍艺配方
2.2
羟基乙酸
HOCH2COOH
-
乙二胺
H2NCH2CH2COOH
13.5
丙二酸
HOOOCH2COOH
4.2
焦磷酸
H2O3POPO3H2
5.3
苹果酸
HOOOCH2CH(OH)COOH
3.4
21
4 化学镀镍溶液组成(7)
3) 配位体
丁二酸
水杨酸 酒石酸 苯二甲酸
乳酸 羟基醋酸
甘氨酸
22
4 化学镀镍溶液组成(8)
CPS
1600
1200
Sample 3
800
400
0 0
Sample 2
Sample 1
20
40
60
80
100
2q / o
33
4 化学镀镍溶液组成(19)
光亮剂--AFM
(a)
(b)
(c)
(d)
加入光亮剂的EN镀层,不仅光亮效果好,其表面粗糙度降低明显。
34
4 化学镀镍溶液组成(20)
光亮剂--AFM
17
4 化学镀镍溶液组成(3)
2) 还原剂
化学镀镍磷合金中,几乎只使用次亚磷酸钠,这是因为它价 格便宜。 次亚磷酸钠的最佳用量主要了取决于镍的浓度。 Gutzeit和Krieg指出:大批量生产中,可接受的速度,镍盐 和次亚磷酸盐的摩尔比及次亚磷酸钠的浓度都有一较窄范围。 Gutzeit专利中镍盐和次亚磷酸盐的摩尔比为0.25-0.60, 最佳范围为0.3-0.4,次亚磷酸盐的浓度为0.220.25mol/L。 同镍离子一样,次亚磷酸钠也必须经常补充以保证稳定的镀 液性能、镀层性能。
是不对称四面体结构,P是中心原子,H和O原子在四个角上。
【技术】化学镀镍配方分化学镀镍配方分析技术及生产工艺
【关键字】技术化学镀镍配方成分分析,镀镍原理及工艺技术导读:本文详细介绍了化学镍的研究背景,分类,原理及工艺等,本文中的配方数据经过修改,如需更详细资料,可咨询我们的技术工程师。
禾川化学引进国外配方破译技术,专业从事化学镍成分分析、配方复原、研发外包服务,为化学镍相关企业提供一整套配方技术解决方案。
一、背景化学镀镍也叫做无电解镀镍,是在含有特定金属盐和复原剂的溶液中进行自催化反应,析出金属并在基材表面沉积形成表面金属镀层的一种优良的成膜技术。
化学镀镍工艺简便,成本低廉,镀层厚度均匀,可大面积涂覆,镀层可焊姓良好,若配合适当的前处理工艺,可以在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上获得性能良好的镀层,因此在表面工程和精细加工领域得到了广泛应用。
禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。
样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。
有任何配方技术难题,可即刻联系禾川化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案!二、化学镀工艺化学镀工艺流程为:试样打磨-清洗-封孔-布轮抛光-化学除油-水洗-硝酸除锈-水洗-活化-化学镀-水洗-钝化-水洗-热水封闭-吹干。
图1 化学镀的工艺流程图三、化学镀镍分类化学镀镍的分类方法种类多种多样,采用不同的分类规则就有不同的分类法。
四、化学镀镍原理目前以次亚磷酸盐为复原剂的化学镀镍的自催化沉积反应,已经提出的理论有羟基-镍离子配位理论、氢化物理论、电化学理论和原子氢态理论等,其中以原子氢态理论得到最为广泛的认同。
该理论认为复原镍的物质实质上就是原子氢。
在以次亚磷酸盐为复原剂复原Ni2+时,可以以下式子表示其总反应:3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni(1)也可表达为:Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni(2)其过程可分为以下四步:首先,加热化学沉积镍-磷合金镀液,此时镀液并未马上反应,而是金属首先进行催化,H2PO2-在水溶液中发生脱氧生成了H2PO3-,同时释放出原子态活性氢。
化学镀镍的配方及实际使用实例
1 铸铁复合化学镀镍前的活化工艺铸铁复合化学镀镍前处理工艺为:机械抛光→除油除锈→活化处理。
但不同的活化方法,直接影响镀层的结合力和孔隙率。
筛选最佳阴极活化工艺为:70%H2SO4,室温(最佳200OC),DK=8A/dm 2,10s。
本活化液可保证镀层结合力最大、孔隙率均为零。
2、如何改善不锈钢化学镀镍层的结合力不锈钢件(传动轴、啮合件、动配合件等)化学镀镍,可改善镀层的均匀性和自润滑性,比电镀铬好。
但不锈钢化学镀镍常因前处理不好而造成镀层与基体结合力不理想,成为实际生产中迫切需要解决的问题。
原工艺流程:机械抛光→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→电化学除油→热水洗→冷水洗→30%HCl→冷水洗→20%HCl(50OC)→冷水洗→闪镀镍→化学镀镍。
原工艺的缺点:单独用HCL除氧化皮效果不好;形状复杂件闪镀镍因覆盖能力不好而影响到化学镀镍的均匀性;因工序较长有可能造成不锈钢新鲜表面重新被氧化成膜;闪镀镍溶液易污染化学镀镍溶液等。
为此,有人改进工艺。
改进工艺流程:抛光、除油工序同原工艺→混酸除膜(25%HCl+8%HNO3+10%HF)→冷水洗→活化(10%HCl+5%NH4F,60OC)→热水洗→化学镀镍。
改进工艺的优点:①采用混酸除去不锈钢表面难溶的FeCrO4氧化膜、Si、SiO2,使基体表面的化学活性增强;②工序简化,避免了不锈钢新鲜表面重新被氧化;③增加基体的预热工序,消除镀层与基体因温差而产生的应力。
因此,化学镀镍与基体结合力好,镀速快等。
3 如何进行减压化学镀镍减压化学镀镍,用镀液的动态载荷取代静态载荷,大大扩展了化学镀镍的应用范围,镀层光亮平整、针孔隙低、耐蚀性好。
本法适用小口径长管内壁化学镀镍(φ内≥4cm以上各种细其整平性)。
解决办法:系列压力差(P0—P1)控制在(-5.3×-66.7)×103Pa内,管径细,适当减少压差,降低镀液流速;管径粗,可适当增加压差,提高镀液流速。
化学镀镍的一般操作规范
化学镀镍的一般操作规范简介成形的化学镀镍工艺是在1946年被发现及发展的,1955年美国通用运输公司(GA TC)建成了第一条化学镀镍生产线和第一个商品化学镀镍溶液。
20世纪80年代,化学镀镍工艺有了巨大的发展,研究和应用达到一个新的水平。
按照合金成分分类,化学镀镍可以分为镍-磷合金和镍-硼合金两大类。
从应用领域来讲,镍-磷合金使用更为普遍。
化学镀镍-磷合金按照溶液的pH可以分为碱性和酸性化学镀镍,碱性化学镀镍主要用于预镀的打底层,以提高电镀层与基体的结合力,在铝轮毂的电镀中有较成功的应用。
酸性化学镀镍工艺是目前化学镀镍中应用最为广泛的工艺,按镀层中的磷含量又可分为低磷(2%~5%)、中磷(6%~9%)和高磷(10%以上)。
化学镀镍工艺因为镀层均匀,亮度好,耐蚀性及耐磨性优良而被广泛应用于多个领域。
1. 化学镀镍的周期定义化学镀镍溶液在使用中的管理与维护非常重要,它与电镀液的管理与维护不同,化学镀镍液中的镍离子等多种成分时刻在不断变化,均需要外加补充,否则溶液不能正常进行。
化学镀镍溶液的好坏一般通过能够获得质量稳定镀层的周期(循环系数MTO)来评判。
目前市场销售的化学镀镍溶液多数分为A、B、C三种组份,周期数可以做到6~8,对镀层质量要求不严格的可以做到12个周期甚至以上。
1个周期的定义是,当溶液中主盐的添加量达到了开缸剂量时为一个周期,以1L溶液为例,开缸量一般为60毫升/升,在使用过程中,当A剂的补充量达到了60毫升时,该化学镀镍溶液就已使用一个周期。
2. 化学镀镍溶液的过程控制2.1应准确计算槽体容积和零件的表面积看似再简单不过的问题,但很多时候都难以做到。
化学镀镍溶液的消耗及补充与装载量有直接的关系,因此,溶液的装载量应得到重视。
装载量就是所要施镀零件的表面积与溶液体积之比值。
一般控制在1~1.5 dm2/L为最佳,过大(>2.5 dm2/L)或过小(<0.5 dm2/L)对溶液的稳定性都不好。
Pcb化学镀镍金工艺介绍(一)
Pcb化学镀镍/金工艺介绍(一)Pcb化学镀镍/金工艺介绍(一)印制电路板化学镍/金工艺是电路板表面涂覆可焊性涂层的一种。
其工艺是在电路板阻焊膜工艺后在裸露铜的表面上化学镀镍,然后化学镀金。
该工艺既能满足日益复杂的电路板装配焊接的要求,又比电镀镍/金工艺的成本低,更易于实现全自动化连续生产。
同时更利于有效的保护导线的侧边缘。
一、化学镀镍化学镀镍溶液的工艺配方很多,采用次磷酸二氢钠为还原剂的镀液比较普遍。
其实采用化学镀镍的方法,得不到纯镍镀层,而是二元以上的镍基合金。
应用最多的是以镍为基,含有一定量的磷、硼、或氮的二元合金。
电路板较适合于采用以次磷酸二氢钠为还原剂的酸性镀液(得到镀层含磷量体裁衣3-14%)。
酸性化学镀镍的PH值一般在内4-6,与碱性镀液比其稳定性高,易于维护,沉积速率高。
但其操作温度高。
典型工艺如下:硫酸镍(NiSO4•7HO2)--------21克/升次磷酸钠(NaH2PO2•H2O)---18-26克/升丙酸---------------------------------2毫升/升乳酸---------------------------------30毫升/升稳定剂------------------------------0-1毫升/升PH-----------------------------------4-6温度---------------------------------80-90度C1、镀液中各成份的作用及操作条件影响:1.1、镍盐---硫酸镍,他的作用是提供还原为金属镍所需的Ni2+离子。
但是镍盐浓度不能过高,实践结果表明,当镍盐浓度增加到一定数值时,沉积速度趋于稳定,这时PH 过高和络合剂含量不足时,还会生成氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀,影响镀液的稳定性。
1.2、还原剂---次磷酸钠为还原剂,提供NI2+离子还原为金属镍所需的电子。
浓度提高,沉积速度加快,但比例浓度过高稳定性下降。
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化学镀镍“五字经”---基础活水度正确的电镀的前处理非常关键,特别是化学镀镍。
前处理的重要性及其对最终镀层的影响是造成电镀生产故障的首要因素,但却经常被人们忽视。
并且很轻易地把注意力放在化学镀镍槽上。
本文的重要目的之一,就是希望大家能正确地看待这一问题。
要说明这一点,其实也非常简单,化学镀镍前处理的重要性与我们在日常生活中所遇到事情有许多相似之处。
比如,当我们想给家里的一件家俱上漆时所要面对的问题,与电镀操作人员所遇到的情况就非常相似。
颜色的选择在某种情况下我们可以先不予置否。
其它问题,比如漆的种类,就比较关键了。
漆有许多种,包括环氧漆、珐琅漆、聚酯漆等,我们还可以说出一大堆来。
选择哪一种漆取决于它的性能,以及家俱的用途、环境。
如果在上漆前,不做好必要的表面准备的话,恐怕你就要花更多的时间,更多的钱,以及忍受那些不必要的麻烦了。
希望大家能从这一事例中悟到点东西。
化学镀镍也是这样,当我们有了一定经验后,就会马上非常确定地意识到,合理的前处理工艺以及工序的选择与选择一种好的化学镀镍药水一样地重要。
作为一个电镀从业者,我见到过许多电镀生产线的不足甚至错误。
而每当我试图指出这些不足时,总是听到什么“我们要赶生产,没有多余的时间花在什么除油、水洗上,我们也没有多余的地方去放置另外的槽子,我们不能让生产停下。
只要没事,就够了”。
任何操作都会产生一定的后果,不论正确的、还是错误的,都会在最终工件的镀层质量上表现出来。
不幸的是,许多负面的后果,只有到造成质量问题,甚至是废品时,才能逐渐意识到:这都是自己没有调整那些工艺上的不足引起的。
以下谈到的正确的指导性原则,以及一些有效的操作工序,可以为生产提供保障。
有许多基本的概念、规则,会影响到镀层的最终质量。
以下的几点先给大家提供一些基础参考:1.所有的金属都是不同的。
2.不同的金属需要不同的前处理,除油剂工序以及具体地操作方法。
3.没有“万金油式”的除油剂。
4.更没有“放置四海皆准”的前处理工艺。
5.从没有哪个来源,可以提供经证实的适用于所有金属的前工艺。
但这样的信息却充滞各处。
6.许多发表的前处理工艺都有再思考的必要。
7.我们唯一的法宝就是不停地尝试,不断地调整和改进。
以上这些概念性东西,经常在有点急迫的化镀生产安排下被误用,误解,不被认同或忽视。
但是在镀后的工件上发现问题时,就把注意力首先放在化学镀液上。
当然,我们也无法清楚地感觉到以上的这几点会浪费我们多少不必要的精力。
但却不能停止一而再,再而三的强调:“已经可以证实的是电镀故障中有9 0-95%与除油或前处理有关。
”这一点你可以从许多有关电镀的专业杂志、书籍上的文章中看到。
其实这些概念,非常地浅显,但却一次次地被忘记、忽略掉了。
例如,在同一条生产线上用相同的工艺和工序处理铁件、铜件、黄铜件。
有许多正确的工艺实例,但这也一样需要做一些试验性的生产,以选择出最佳的操作工序。
如果我们假设任何工件都是始终如一的,比如有相同的热处理造成的氧化皮,相同数量的油污,以及镀液稳定,那除油和镀液操作就简单多了。
尽管我们所使用的药水都是非常好的产品,依然需要在针对一种具体工件基底,选择正确的前处理工艺时,做许多调整工作。
还有,生活中的许多思维方法,一样适用于化镀生产。
比如,人们总是“先看到树林,然后才能看清是槐树,还是杨树。
”这一句话移到化学镀镍生产中,简单地讲,意思就是:当你处理故障时,先要看那些基本的,显而易见的方面,然后再考虑那些比较特别的,不清楚的地方。
另外还有“带入,带出”,简单地说就是:成功的化学沉镍过程,需要一系列步骤,而这些步骤就是:前面的前处理工序,从工件表面上除去某些东西。
例如,在除油工序中除去零件上的油污,而我们也知道与此同时也不可避免地在工件表面会带有除油剂中的一些东西。
我们可以把化学镀镍生产简单地分解成几个单一步骤:每一个步骤,都是要除去表面上的一些东西,而在下一步骤中表面上又会带上另外一些东西。
要想生产顺利不出问题,这一概念一定要做到实处:从某一工艺步骤中表面带上的膜,必需与下一步骤相适应,而不能造成问题的产生。
化学镀镍生产中的这些简单的步骤就是,除油,酸活化,沉镍,后处理。
认知这一事实对于任何金属来讲,前处理也不过是一种简单的工艺。
而针对所加工的特定基材,选择正确的活化工艺,才是我们当前生产中要特别对待的困难。
言归正传,现在开始解释本文题目中的…五字经‟。
曾经几何时,沉镍的质量好坏好像只是沉镍操作人员的责任。
其实,现在的ISO、QS也好,还是其它质量体系,教给我们要在质检,设计,机加工,热处理,电镀及最终的使用者之间共同承担化学沉镍零件的质量责任。
而对于沉镍操作人员来讲,首要的就是理解好这…五字经‟。
这…五字经‟分别代表:基材、除油、水洗、活化和沉镍工序。
希望大家能活用这几点。
生产出问题时,人们容易手忙脚乱。
在这种烦燥的心情下,想短时间解决问题,往往是让人头痛的。
如果问题解决了,最好找出原因,找出需要改正、调整、注意的地方。
以便在今后的生产中避免再次发生类似的问题。
希望大家能以…五字经‟去梳理思路。
也许能减少些痛苦的发生。
…五字经‟中的基材化学镀镍有许多自己的特性,可以运用到许多材料表面,以提供或加强这些材料本身的性能。
大家都理解这样一个情况:化学镀镍层的质量好坏与金属基底的质量好坏息息相关,因为化学镀镍没有整平能力,也不能盖住基底的缺陷。
事实是,许多基底上的毛病,在工件沉镍处理后,会变得更加明显。
很少,如果有的话,化学镀镍能盖住基底上的问题,象什么:针孔,机加工或研磨后留下的纹路。
工件冲、压、钻或热处理的方式对化镀质量有非常大的影响。
嵌入工件表面的那些难以除去的油污,或是其它什么东西,会导致镀层白斑,结合力差,甚至不上镍。
在正常的生产线上加工一种工件时,它是否经过热处理或表面硬化处理,上线前必须搞清楚。
因为这也许需要对前处理工序的操作进行些调整。
这里要特别提出来的是,必须对来料的表面情况,在上线沉镍前进行检查,不能只让沉镍操作人员对一些机加工差所造成沉镍质量事故负责任。
这就需要机加工车间,五金厂,质检和沉镍操作人员加强沟通,大家一起合作,加工出质量高,稳定的化学镀层。
对于化学镀镍,并不是所有基材都是自发反应的。
镍,铁、铝经标准的前处理工序都能自发反应;铜、黄铜是不能自发反应的,需要另外的活化操作以保证引发。
这里需要理解的是,有些基材能否镀好还是有它的局限性的。
…五字经‟中的除油当我们谈到除油,提到的是前处理中的第一步骤:碱性化学除油。
除油剂的机理需要强调一下,这有助于解释那么多除油剂到底有什么不同的效用。
要除去的油污类型和基材类型决定着解决某种具体的除油问题及方法:基材除油方法铁、铁合金件热、强碱性除油剂及强酸铜、黄铜件热、低碱性除油剂及酸盐锌压铸件热、弱碱性或中性除油剂及专用活化酸铝合金件低温,弱碱性或中性除油剂及混有氟化物的硝酸要记住,前处理工序对某种基材上的某种油污很有效,但不一定对同一基材上的另一种油污就一样有效。
这一点经常被忽视,直到产生废品时才能让人意识到油污不但有它自己的特性,而且同一种油污,因为它使用的条件、方法不同也会变得难以去除。
工件上的油污是冲压、车削,还是热处理操作搞上去的?在电镀厂,可以看到各种各样的油污,包括什么:切削油、润滑油、研磨膏、硫化油、氯化油以及蜡,这些油污可以在工艺循环的除油部分除掉。
还有其它许多类型的东西也可以看作是油污,如:污迹、残渣、氧化物、锈和热处理造成的硬皮,这些油污由活化工序处理。
一旦选定除油工艺,操作温度、浓度及搅拌就是要考虑的重要因素。
通常,温度是除油剂的除油效果最重要的影响因素。
那怕只提高3、4度,也会很好地改善除油的效果。
在清除某些研磨膏和氯化蜡时,提高温度可以软化完全分解这些油污。
而这种化学除油剂,必须是那些可以高温操作的配方。
否则,超出它的温度操作范围反面会引出除油问题。
如果这种除油剂并不是可以用来高温操作的配方,那表面活性剂就会由于浊点问题而分离出来。
浊点代表的是:在特定浓度和温度下,一种表面活性剂的稳定性指标。
简单的讲,浊点是除油剂中表面活性剂成份的溶解度的一种测量方法。
这种情况一旦发生,不仅除油效果会变差,而且还会带到后序工序中去。
对任何除油剂来讲,它的表面活性剂体系才是最关键的。
表面活性剂可以溶解、分解、乳化、降解油污及其成份。
电解除油剂是通过电流来达到清洗作用的。
因为电解除油剂的主要作用并不在于清除油污,所以这一情况放到活化部分再讨论。
电解除油剂讲它是起活化作用的,似乎更适合些。
对于除油:需要记住的几点:1.化学除油应该去除所有的油污及其成份2.电解除油剂是用来去除某些特定的东西,而不是油污3.通常只是一种油污在作怪,找到它然后除掉。
镀液还没有聪明到可以有选择地镀出点毛病的程度4.除油剂的使用寿命,与工件上的油污种类、数量有关5.化学除油槽之后水洗,能显著改善水洗效果及延长除油剂的使用寿命6.水溶性的油污易于用低温、低碱性除油剂去除。
碱性越高就能更好地去除这类油污7.抛光膏、研磨膏成份则在热碱性除油剂中可以去除8.一些污渍可以在除油剂中泡掉9.当出现故障时,不要急于提高除油剂的温度、浓度来解决,而应该先查清问题的来源10. 电解除油槽应该用正确的电极来提高效率,不要用槽壁做电极…五字经‟中的水洗水洗是化镀生产中,除了化学镀镍工序之外最重要的操作,但却经常被忽视。
在电镀这一行业里,废水处理及环保等问题与水洗在生产中的重要意义往往会产生冲突。
在一些地方,废水处理受到的关注甚至多于化镀本身。
但是,我们只要想一下:“电镀生产工序不过就是一些去除某些东西的一系列步骤组成的.”就可以理解到水洗在这其中所起到的作用啦。
化学除油后工件表面上有什么?正常情况下,上面有烧碱的残余、残余油污、润湿剂、表面活性剂。
增长水洗时间可以有效地去除这些表面的东西,尽管仍然会有一层含有少量的润湿剂或表面活性剂的水膜。
而在大多数情况下,这不会影响下一步工序(通常是电解除油工序)。
简单地在水里上下摇一下两下,并达不到什么效果。
就好像我们洗手,冲洗那么一下两下,洗不干净手上的肥皂。
化学除油之后的水洗时间增长(可以长至两分钟),对这一问题非常有好处。
还可以通过增加空气搅拌,逆流水洗等方法来提高水洗效率。
干净水应该从与水洗方向相反的水槽底部流入。
这一设计可以使干净水从高处的水槽底部流向低处水槽的液面出口。
在化学除油槽和电解除油槽之间加设水洗槽,对减少生产线上的油污污染非常有效。
许多生产线上,化学除油后就直接进入电解除油槽,中间没有水洗。
这确实简化了工艺步骤,但是从化学除油槽带出的乳化了的油污及其它副产物,会污染后续的工序,而且会缩短电解除油剂的使用寿命。
这一小小的改变,所带来的区别,你会不时地感觉到。
要减少废水的环保要求,越来越强烈,这其实也影响到提高水洗效率的能力。