环保型化学镀镍技术

环保型化学镀镍技术

化学镀镍工艺简便，成本低廉，镀层厚度均匀，可大面积涂覆，镀层可焊性良好，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。例如不锈钢钢件转动轴、动配合件等的化学镀镍，可改善镀层的均匀性和自润滑性；磷肥厂的风叶轮原来使用橡胶或玻璃钢衬层防腐，因磷酸尾气中含有氟化氢等强酸性气体，且使用温度高，使用寿命仅有4个月左右（发生脱层和脆性破裂现象），改为化学镀镍后使用寿命延至两年左右，保证了生产的安全运行，又节约了4%的资金；汽车工业利用化学镀镍层非常均匀的优点，在形状复杂的零件上，如齿轮、散热器和喷油嘴上采用化学镀工艺保护。镀上10微米左右的化学镀镍层的铝质散热器具有良好的钎焊性。齿轮上化学镀后尺寸误差十分容易地保持±0.3～0.5微米。用在喷油器上的化学镀镍层，可以提供良好的抗燃油腐蚀和磨损性能，通常，燃油腐蚀和磨损会导致喷油孔的扩大，因此喷油量增大，使汽车发动机的马力超出设计标准，加快发动机的损坏。化学镀镍层可以有效地防止喷油器的腐蚀、磨损，提高发动机的可靠性和使用寿命。化学镀镍具有高耐蚀性、高耐磨性和高均匀性“三高特性”，因此化学镀镍由于自身的突出特点和优异性能，越来越被广大用户认同和接受。

环保型化学镀镍工艺

但是镍是最常见的致敏性金属，约有20%左右的人对镍离子过敏，女性患者的人数要高于男性患者，在与人体接触时，镍离子可以通过毛孔和皮脂腺渗透到皮肤里面去，从而引起皮肤过敏发炎，其临床表现为皮炎和湿疹。一旦出现致敏，镍过敏能常无限期持续。患者所受的压力、汗液、大气与皮肤的湿度和磨擦会加重镍过敏的症状。所以化学镀镍的环保问题值得关注。

由于光亮型中磷化学镀镍在数量上占据化学镀镍市场中最大份额，因此，人们研发的兴趣集中于新的不添加Pb、Cd的化学镀镍溶液，即所谓的LFCF化学镀镍。随着形势的发展，近年新开发的化学镀镍技术包括高、中、低磷, 全光亮、半光亮，复合镀全面停止添加Pb、Cd，而且选择新的原材料，以降低Pb、Cd杂质含量。

表环保型化学镀镍工艺简介

公司化学镀镍外观硬度耐蚀性/h 耐磨性备注

含磷量/% /(HV

0.5N

) (25 um, NSS ) ( TWI)

A totech USA, Inc.

7. 0~ 9.

半光亮500+50 与传统EN相同—

无Pb、Cd、

F、NH

3 5. 5~ 6.

5

半光亮600+50 与传统EN相同—

M acDerm id Inc. 8. 5~ 9.3 半光亮520 > 96 —

无Pb、Cd 8. 0~ 8.8 光亮540 > 96 18.9

10. 6~

11.3

半光亮503 240~ 750 19.8

由上表可见：新研发化学镀镍技术积极适应环境、生态、资源保护方向，朝着全面清洁生产技术发展，比如：(1)为控制废水氨氮排放总量，不仅无铅无镉，而且无氨；(2)减少环境有害物质如无F-，无重金属添加剂；(3)为有利于废水处理，不使用难以生物降解的强配位剂EDTA等；(4)去除可能有害健康的其他有机添加剂，如全氟辛酸衍生物类表面活性剂等。

化学镀镍技术展望

化学镀镍今后的发展方向：一是原有化学镀镍工艺的进一步完善和提高，另一方面是具有商业价值的新领域以及具有超功能性能的新材料出现后所带来的化学镀镍技术的新应用[21]。近年来化学镀镍技术研究主要集中在以下领域。

1. 化学镀多元合金

化学镀镍多元合金是Ni、P与其它元素的合金，这种镀层有很好的发展前景，因为它们可以使镀层有更高的硬度、耐磨性和热稳定性等。化学镀镍多元合金可以在Ni-P合金中加入铜、钴和钨来改善其性能。这种多元合金镀层的市场发展还比较慢，主要原因是多元合金化学镀工艺比Ni-P难控制，随着自动控制应用的增长和应用更先进的工艺技术，化学镀镍多元合金必将成为化学镀镍的未来发展方向。

2.激光增强化学镀

将激光技术与化学镀镍技术结合在一起，具有若干突出的优点，主要包括：1) 高度选择性：2) 超常规镀速；3) 可在任何基体上沉积金属；4) 可获得各类金属线条图形。这种

技术为微电子工业提供了一种进一步缩小布线宽度的有效途径，可应用于大规模集成电路和其它微电子器件的制作和修补。但是激光增强化学镀镍仍然需要对基体进行活化等前处理，且设备比较昂贵，制约了其工业应用，还有待进一步深入研究。

3.粉未化学镀

各种新材料的研制和应用是21世纪科技发展的重要标志。在各种新材料中粉体材料占据主导地位，因此对粉体材料进行改性是制备高性能新材料的基础。粉体材料表面改性有许多方法，相比之下，化学镀镍法因设备简单、操作方便、涂敷对象无选择性、包覆效果好、成本低等优点而适于推广。

粉体化学镀镍的原理与块体材料化学镀相同，也是通过还原剂在具有自催化作用的固相表面将金属离子还原并沉积到固相表面，从而获得均匀的金属镀层。

粉体化学镀镍在各种新材料的制备中具有极大的发展潜力。而新材料对镀层的化学成分、结构等方面的要求也越来越高，施镀工艺对镀层结构与性能的影响显得尤为重要。目前，粉体化学镀镍的效率普遍不高，研制和开发具有连续施镀能力的装置与设备，提高生产效率，降低成本，是粉体化学镀镍工业化应用的前提。

4.化学复合镀

化学复合镀镍是分散粒子与基质金属共沉积形成的镀层，目前以Ni-P为基的复合镀镍发展最快。用于复合镀层的微粒包括氧化物、碳化物、氮化物和各种陶瓷颗粒、金属粉末、树脂粉末以及石墨、聚四氟乙烯等。复合粒子可以提高镀液稳定性，同时对镀层进行改性，获得许多具有特殊性能的复合镀层，如含硬质复合粒子的耐磨复合镀层、含固体润滑粒子的自润滑减摩复合镀层、含稀土元素的耐腐蚀复合镀层等。

化学复合镀镍技术在复合材料的制造中展现出了巨大的优势，适用于很多单金属镀层或合金镀层无法胜任的场合，在石油化工、电子计算机、航空、汽车等行业有着广泛的应用前景。纳米复合粒子的应用和具有多种特殊性能的多元复合镀层的研究成为未来主要发展方向。

综上所述，化学镀镍和电镀镍相比具有许多优点，目前已在许多工业部门广泛应用。但化学镀镍技术在工业应用方面还存在不少问题，如降低生产成本、简化生产工艺、镀镍废液处理及多功能镀层的制备等方面还需要继续深入研究。化学镀镍今后的发展方向包括两方面：一方面是原有化学镀镍工艺的进一步完善和提高，另一方面是开发具有商业价值的新的应用领域。化学镀镍是一种朝阳工艺，如果工艺等方面得到进一步的改善，那么其市场将得到进一步的拓展。