化学镀简介

原子氢态理论
1946年，Brenner和Ridder提出；1959年Gutgeit实验验证了该假说 1967年，苏联人对该理论又做了深入研究提出：还原镍的物质实质上就
是原子氢。
NaH2PO2→ Na++H2PO2-
1）镀液在加热时，通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，形成亚磷酸根，同 时放出初生态原子氢
层。 4. 化学镀所得到的镀层具有良好的化学、力学和磁学性
能，晶粒细，无孔，耐蚀性好。 5. 化学镀工艺设备简单，不需要电源、输出系统及辅助
电极，操作时只需把工件正确悬挂在镀液中即可。 6. 化学镀溶液稳定性较差，寿命短，成本高。
化学镀的条件
1. 镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电位。 2. 镀液不产生自发分解。 3. 调节溶液PH值、温度时，可以控制金属的还原速率，
还原反应是在催化活性的金属表面上进行。
化学镀镍磷合金工艺流程
工件→机械除锈→除油→水洗→化学除锈→水洗 →活化处理→水洗→施镀→水洗→干燥
除油除锈是为了除去待镀件表面的油污、锈迹，以便结合更加牢固
除油：
根据镀件表面的油污状态，可以分别采用汽油、有机溶剂、金 属洗涤剂进行。用汽油除油后晾干，待汽油全部挥发后再进行其 它除油。而后用水冲洗，浸入清水池待除锈。除油必须对待镀工 件整体进行。
3P+Ni → NiP3
5）
2H →H2
则基本原理：
通过镀液中Ni+离子还原，同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子 进入镀层，形成饱和的Ni-P固溶体。
化学镀镍装置示意图
电化学理论
1959年W.Machu提出了电子还原机理（电化学理论），该理论认为次磷酸根被
氧化释放出电子，使Ni2+、 H2PO2-、 H+该吸附在镀件表面形成原电池，
电池的电动势驱动化学镀镍过程不断进行。
阳极反应：
H2PO2-+H2O→ H2PO3-+2H++2e 次磷酸根被氧化释放出电子 阴极反应：（还原）
Ni2++2e→ Ni H2PO2-+e →P+2OH2H++2e→ H2
金属化反应： 3P+Ni →NiP3
该机理主要着重于化学反应。还原反应沿初始沉积部位开始，逐沿 平面扩展，最终覆盖在整个基体表面，这种情况下镀层在厚度上不再生 长。在已经形成镀层的地方镀液浓度下降，难以进行还原反应。若使其 在厚度方向上生长，必须采用搅拌方式和对流方式，使高浓度镀液接触 已沉积的镀层表面。该图表明基体金属对还原沉积必须具备催化活性。
比较单纯 比较小 比较小 大 长 不均匀 导体 低
相当复杂 大 大 小 短 非常均匀 导体、非导体 高
化学镀镍的基本原理
化学镀镍的发展
1944年，Brenner和Riddell进行了第一次实验室实验，开 发了可以工作的镀液并进行了科学研究。
60~70年代，研究人员主要致力于改善镀液性能。
80年代后，镀液寿命、稳定性等得到初步解决，基本实 现镀液的自动控制。
同其他催化反应一样需要热能才能使反应进行。
▪ 化学镀也叫做自催化镀、无电解镀。
▪ 常用还原剂：次磷酸钠、硼氢化钠、二甲基胺硼烷、 甲醛等。
化学镀的特点
1. 化学镀镀层分散能力好，无明显的边缘效应，几乎不 受工件复杂外形的限制，镀层厚度均匀。镀层厚度易 于控制，表面光洁平整，一般不需要镀后加工。
2. 化学镀可用在非金属材料表面上沉积金属镀层。 3. 对能自动催化的化学镀，理论上可获得任意厚度的镀
化学镀
目录
化学镀定义 化学镀特点 化学镀镍、镀铜原理 工艺及应用
展望和总结
什么是化学镀？
定义：化学镀是指在没有外电流通过的情况 下，利用化学方法使溶液中的还原剂被氧化 而释放自由电子，把金属离子还原为金属原 子并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面 加工方法。
▪ 被镀金属本身是反应的催化剂，则化学镀的过程就具 有自动催化作用。反应生成物本身对反映的催化作用 使得反应不断继续下去。
化学镀铜原理：
• 化学镀铜是在具有催化活性的表面上，通过还原剂的作用使铜离子还 原析出：
• 还原(阴极)反应：CuL2+ + 2e- → Cu + L • 氧化(阳极)反应：R → O + 2e• 因此，利用次亚磷酸钠作为还原剂进行化学镀铜的主要反应式为：
2H2PO2- + Cu2+ + 2OH- → Cu + 2H2PO3 百度文库 H2↑ • 除热力学上成立之外，化学反应还必须满足动力学条件。化学镀铜如
从而调节镀层覆盖率。 4. 被还原析出的金属也具有催化活性，使得氧化还原沉
积过程持续进行。 5. 溶液具有足够的使用寿命。
化学镀与电镀的比较
最大的不同：不需要外电流 最大的优点：镀层厚度均匀
镀液与镀层性能 电镀
化学镀
镀层沉积驱动力 电能（电压） 化学能（还原剂）
镀液组成 受pH值影响 受温度影响 沉积速率 镀液寿命 厚度 基体 成本
H2PO2-+H2O→ HPO32-+H++2H
2）初生态原子氢吸附催化金属表面而使之活化，使镀液中的镍阳离子还 原，在催化金属表面上沉积金属镍
Ni2+ +2H → Ni+2H+
3)随着次亚磷酸根的分解，还原成磷
H2PO2-+H → H2O+OH-+P
4）镍原子和 磷原子共同沉积而形成Ni-P固溶体
当今，研究主要集中在机理的研究、镀液成分的研究及寿
命的延长以及复合镀的方面。
化学镀镍定义：利用化学镀的原理，在渡件表面镀 上一层致密的金属镍层的方法。也叫Ni-P化学镀。 Ni-P化学镀的基本原理是以次亚磷酸盐为还原剂， 将镍盐还原成镍，同时使镀层中含有一定的磷。沉 淀的镍膜具有自催化性，可使反应自动进行下去。 Ni-P化学镀的机理目前还没有统一认识。主要有三 种理论：原子氢态理论、电化学理论、氢化物理论。
活化：
为了使待镀件获得充分活化的表面，以催化化学镀反应的进行。
化学镀铜基本原理
• 化学镀铜概述：
化学镀铜是电路板制造中的一种工艺，通常也叫沉铜， 是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使 绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯 （ba）粒子（钯是一种十分昂贵的金属），铜离子首先在 这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜 晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在 这些新的铜晶核表面上进行。