化学镀简介
化学镀简介
金屬表面化學鍍及複合化學鍍層
一、概述
化學鍍是通過化學催化反應在金屬或非金屬表面沈積一層非晶態物質，如常用的Ni-P合金層。
由於施鍍過程不需要電流，零件的不同形狀的各個部位沈積層很均勻，鍍層度也可嚴格控制，所以有很好的仿形性，能滿足精密尺寸的要求。
這種非晶態的Ni-P 化學鍍層可以改變材料的表面性能使其具備優異的耐蝕、耐磨等性能。
特別是在Ni-P化學鍍層中加入S iC陶瓷顆粒形成複合鍍層，可以在保持原有良好的性能基礎上，使其耐磨性能大幅度提高。
由於該鍍層具有良好的耐蝕、耐磨性能，在機械工業、化學工業和石油工業方面有廣泛的應用前景，在一定範圍內可以取代不銹鋼和合金鋼，同時在耐磨差的不銹鋼和有色金屬上應用也可以大幅度提高其使用壽命。
二、主要性能、技術指標
1、結合力：採用合適的預處理工藝，可以獲得很好的結合力，試片經180度彎曲後鍍
層無脫層現象。
2、硬度：
鍍層：Ni-P鍍層Hv500-550；
熱處理後：Ni-P鍍層Hv1000-1100。
3、耐磨：
鍍層由於硬度高，而且磨擦係數小，因此具有良好的耐磨性。
4、耐蝕：
對鹽酸、硫酸、磷酸、熱燒鹼的耐腐蝕性能優於不銹鋼。
三、技術經濟分析
本技術可以對鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金和鑄件施鍍。
化学镀工艺简介
化学镀工艺简介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金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工技术。
被镀工件浸入镀液中，化学还原剂在溶液中提供电子使金属离子还原沉积在镀件表面，其反应式为M n++ne→M。
该过程是一个催化的还原过程，还原作用仅仅发生在催化表面上。
如果被镀金属本身是反应的催化剂，则化学镀的过程就具有自催化作用。
反应生成物本身对反应的催化作用，使反应不断继续下去，因此化学镀又称自催化镀(Auto catalytic plating)、无电解镀(Electroless plating)。
应当注意的是不能把化学镀与置换沉积相混淆，因为后者存在着基体金属的溶解。
此外，也不能把化学镀与均相的化学还原过程(如浸银)相混淆，因为此时沉积过程会发生在与溶液接触的所有物体上。
化学镀是在催化剂作用下，溶液中的金属离子被生长着的镀层表面所催化，不断地被还原，沉积在基体表面。
在这个过程基体表面的催化作用相当重要，元素周期表中的Ⅷ族金属元素都具有化学镀过程中所需的催化效应。
金属离子与还原剂在镀液中同时存在，是处于热力学的不稳定状态。
选择使金属离子趋于稳定的强络合剂对提高镀液稳定性有利，但使沉积速度降低。
选择适当的络合剂可控制稳定性和沉积速度，改善镀层光亮度和耐蚀性，同时还能改变还原反应的活化能，实现低温施镀。
酸性镀液常用的络合剂有乳酸、氨基乙酸、羟基乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、硼酸、水杨酸等。
碱性镀液常用的络合剂有氯化铵、醋酸铵、柠檬酸铵和焦磷酸铵等。
化学镀的络合剂正向复合应用方向发展。
若被镀材料不具备自动催化作用，如塑料、陶瓷等非金属材料，还需经过前处理，使镀面活化后再进行化学镀。
在施镀过程中，因种种原因不可避免地在镀液中产生活性的结晶核心，致使镀液自行分解而失效，稳定剂可对活性结晶核心进行掩蔽，达到防止镀液分解的目的。
常用的稳定剂有铅离子、硫脲、锡的硫化物、硫代硫酸盐、铝酸盐和碘酸盐等。
化学镀技术概述
化学镀技术概述硬盘、CPU和内存被称为计算机的“三大件”。
随着计算机技术的发展，计算机硬盘逐步向小型、薄型、大容量和高速度方向发展。
在计算机硬盘中用于存储数据的是盘片，它由铝镁合金制成，然后在表面进行化学镀Ni-P或Ni-P-Cu，作为后续真空溅射磁记录薄膜的底层。
该镀层要求非磁性、低应力、表面光洁和均匀。
图5-17所示为计算机硬盘及化学镀镍后的CPU。
1.化学镀的原理和特点（1）化学镀的原理化学镀也称为无电解镀或自催化镀，在表面处理中占有重要的地位。
化学镀是指在没有外加电流通过的情况下，利用镀液中还原剂提供的电子，使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在工件表面，形成镀层的表面处理技术。
酸性化学镀镍溶液中，还原沉积时的反应式为式中，H2PO2是还原剂。
图5-17 计算机硬盘及化学镀镍后的CPU化学镀镍溶液的组成及其相应的工作条件必须使反应只在具有催化作用的工件表面上进行，镀液本身不发生氧化还原反应，以免溶液自然分解、失效。
如果被镀金属本身是催化剂，则化学镀的过程就具有催化作用。
镍、铜、钴、铑、钯等金属都具有催化作用。
（2）化学镀的特点化学镀与电镀相比，具有如下特点：1）镀层厚度非常均匀，化学镀液的分散能力非常好，无明显的边缘效应，几乎是工件形状的复制。
所以化学镀特别适用于形状复杂的工件，尤其是有深孔、不通孔、腔体等的工件的电镀。
化学镀层非常光洁平整，镀后基本不需要镀后加工。
2）可以在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。
化学镀可以作为非导体电镀前的导电底层镀层。
3）镀层致密，孔隙低，基体与镀层结合良好。
4）工艺设备简单，不需要外加电源。
5）化学镀也有其局限性，例如镀层金属种类没有电镀多，镀层厚度一般没有电镀高，化学镀的镀液成本一般比电镀液成本高。
2.化学镀镍化学镀镍是化学镀中应用最为广泛的一种方法。
化学镀镍多采用次磷酸盐、硼氢化物、氨基硼烷、肼及其衍生物等作为还原剂，其中次磷酸盐由于价格便宜，被广泛应用。
化学镀化学镀
化学镀
化学镀化学镀是一种在无电流通过的情况下，金属离子在同一溶液中还原剂的作用下通过可控制的氧化还原反应在具有催化表面(催化剂一般为钯、银等贵金属离子)的镀件上还原成金属，从而在镀件表面上获得金属沉积层的过程，也称自催化镀或无电镀。
化学镀最突出的优点是无论镀件多么复杂,只要溶液能深入的地方即可获得厚度均匀的镀层,且很容易控制镀层厚度。
与电镀相比，化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点；但化学镀镀层质量不很好，厚度上不去，且可镀的品种不多，故主要用于不适于电镀的特殊场合。
在化学镀中，金属离子是依靠在溶液中得到所需的电子而还原成金属。
化学镀溶液的组成及其相应工作条件必须是反应只限在具有催化作用的制件表面，而溶液不应自己本身发生氧化还原，以免溶液自然分解，造成溶液过快地失效。
化学镀所需仪器:电热恒温水浴锅；8522型恒温磁力搅拌器控温搅拌；增力电动搅拌机。
化学镀工艺流程：机械粗化→化学除油→水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→水洗→干燥→镀层后处理。
1化学镀预处理需进行化学镀的镀件一般不溶于水或者难溶于水。
化学镀工艺的关键在于预处理，预处理的目的是使镀件表面生成具有显著催化活性效果的金属粒子，这样才能最终在基体表面沉积金属镀层。
由于镀件微观表面凸凹不平,必须进行严格的镀前预处理,否则易造成镀层不均匀、密着性差,甚至难于施镀的后果。
1.1 化学除油镀件材料在存放、运输过程中难免沾有油污，为保证预处理效果，必须首先进行除油处理，去除其表面污物，增加基体表面的亲水性，以确保基体表面能均匀的进行金属表面活化。
化学除油试剂分有机除油剂和碱性除油剂两种；有机除油剂为丙酮(或乙醇)等有机溶剂，一般用于无机基体如鳞片状石墨、膨胀石墨、碳纤维等除油；碱性除油剂的配方为：NaOH：80g/l，Na2CO3(无水)：15g/l，Na3PO4：30g/l，洗洁精：5ml/l，用于有机基体如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等除油；无论使用哪种除油试剂，作用时都需要进行充分搅拌。
化学镀技术(图尔荪江·亚森)
化学镀技术摘要化学镀是一种在无电流通过的情况下，金属离子在同一溶液中还原剂的作用下通过可控制的氧化还原反应在具有催化表面(催化剂一般为钯、银等贵金属离子)的镀件上还原成金属，从而在镀件表面上获得金属沉积层的过程，也称自催化镀或无电镀。
化学镀最突出的优点是无论镀件多么复杂,只要溶液能深入的地方即可获得厚度均匀的镀层,且很容易控制镀层厚度。
与电镀相比，化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点；关键词：化学镀，表面工程，金属；化学镀技术及发展概况近年来, 化学镀技术得到了越来越广泛的应用，在各种非金属纤维、微球、微粉等粉体材料上施镀成为研究的热点之一；用化学镀方法可以在非金属纤维、微球、微粉镀件表面获得完整的非常薄而均匀的金属或合金层，而且镀层厚度可根据需要确定。
这种金属化了的非金属纤维、微球、微粉镀件具有良好的导电性，作为填料混入塑料时能获得较好的防静电性能及电磁屏蔽性能,有可能部分取代金属粉用于电磁波吸收或电磁屏蔽材料。
毛倩瑾等采用化学镀的方法对空心微珠进行表面金属化改性研究,发现改性后的空心微珠具有较好的吸波性能，可用于微波吸收材料、轻质磁性材料等领域。
化学镀所需仪器电热恒温水浴锅；8522型恒温磁力搅拌器控温搅拌；增力电动搅拌机。
化学镀工艺流程机械粗化→化学除油→水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→水洗→干燥→镀层后处理。
1化学镀预处理需进行化学镀的镀件一般不溶于水或者难溶于水。
化学镀工艺的关键在于预处理，预处理的目的是使镀件表面生成具有显著催化活性效果的金属粒子，这样才能最终在基体表面沉积金属镀层。
由于镀件微观表面凸凹不平,必须进行严格的镀前预处理,否则易造成镀层不均匀、密着性差,甚至难于施镀的后果。
1.1 化学除油镀件材料在存放、运输过程中难免沾有油污，为保证预处理效果，必须首先进行除油处理，去除其表面污物，增加基体表面的亲水性，以确保基体表面能均匀的进行金属表面活化。
化学镀
六.化学镀镍机制
化学镀镍实际上是镍一类金属（Ni-P；Ni-B）合金镀 层，在酸性镀液中，次磷酸盐作还原剂，可在铁、钴、钯 、铑、铂等活性金属的催化下发生镍和磷的化学共沉积， 其电化学过程包括下面的阳极过程和阴极过程。 局部阳极反应：H2PO2-+H2O-2e-→ H2PO3-+2H+ 局部阴极反应：Ni2++2e-→Ni↓ 2H++2e- → H2↑ H2PO2-+2H++e- → P ↓+2H2O 其中溢出氢气是副反应，另外，镀液还有可能发生次磷 酸盐自分解，亚磷酸镍析出等副反应，造成镀液不稳定， 所以，通常把镀液的PH值控制在4~5，或者加入合适的络 合剂和稳定剂，以保证镀液的稳定性和沉积速度。
九.化学镀溶液的维护调整
做好溶液生产管理和维护，对提高溶液的稳定性，防 止溶液自然分解，是保证镀层质量和降低成本的关键因素 。 1.首先做好镀前的预处理工作，必须把镀件清洗干净，防 止各种杂质或金属杂质带人镀液中，此杂质可能成为溶液 自发分解的触发剂，对镀液的危害最大。 2.在施镀中要控制镀件的装载量，装载量过高反应剧烈时 ，镍颗粒可能从镀层上脱落到镀液中，形成自催化还原中 心，就会加速溶液的自然分解。 3.及时添加材料调整PH值，施镀时对主盐和还原剂的消耗 最快，若不及时补充主盐和还原剂，就会影响镀层的质量 和镀液的稳定性。PH值是随着施镀的进行逐渐降低，如 不及时调整，亚磷酸盐的积累就会明显的增加，就会影响 沉积的速度和镀层的质量。
镀前处理中，酸洗是将金属工件浸入酸（或酸性盐）中， 除去金属表面的氧化膜、氧化皮以及锈蚀物。弱浸蚀的实 质是要剥离工件表面的加工变形层以及在前处理工序生成 的极薄的氧化物（因此也称活化），将基体组织暴露出来 以便镀层金属在其表面进行生长，因而不需要酸洗那样长 的时间。这个工序对镀层和基体的结合起到重要作用。弱 浸蚀的浸蚀溶液浓度低，浸蚀时间短（数秒至1min），多 在室温下进行。工件活化后，要立即清洗并开始实施化学 镀。 镀后处理中，热处理一方面是除氢及去应力的低温退火， 改善机械性能；另一方面形成一层钝化膜，封闭孔隙，阻 断腐蚀介质，进一步提高镀层的耐蚀性。
化学镀资料
化学镀铝和铝合金有易产生晶间腐蚀,表面硬度低,不耐磨损等弱点。
在其表面进行化学镀处理，可以改善一些性能：改善耐腐蚀性，提高耐磨性，良好的耐磨性，高硬度，提高装饰性。
而纳米TiO2的加入，可以显著提高镀层的耐磨性，硬度，自润滑性，耐腐蚀性等性能。
化学镀概述化学镀:也称无电解镀，是在无外加电流的化学沉积过程。
借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种镀覆方法。
也叫做”自催化镀”,”无电解电镀”。
化学镀可以分为“置换法”,“接触度”,“还原法”。
一．化学镀相对电镀优点①化学镀可以用于各种基体，包括金属，非金属以及半导体。
②化学镀镀层均匀，无论工件如何复杂，只要采用合适的施镀方法，都可以在工件上得到均一镀层。
③对于可以自催化的化学镀而言，理论上可以得到任意厚度的镀层。
④化学镀所得到的镀层有很好的化学，机械，磁性性能。
⑤化学镀相对电镀而言最大的优点是镀层厚度均匀，针孔率低。
二．发展概况1.1844年，A．Wurtz通过亚磷酸盐还原镍得到了金属镍的镀层。
2.1911年，Bretean发表有关沉积过程是镍与次磷酸盐的催化过程的化学镀研究报告。
3.1916年，Roux从柠檬酸盐一次亚磷酸盐体系中得到了镀镍层，注册了第一份化学镀镍专利。
4.1944年，美国国家标准局从事轻武器改进研究的A.Brenner与G.Riddel在枪管实验中证实了次亚磷酸钠催化还原镍，1946年，1947年，两人公布了研究结果。
5.20世纪五十年代，美国通用运输公司对化学镀镍溶液组成与工艺进行系统研究。
为后来化学镀镍工业应用奠定基础。
6.1955年，开发出“Kanigen”技术；1964年，开发出“Durapositli”技术；1968年，开发出“Durnicoat”技术；1978年至1982年，开发成“诺瓦泰克”商品镀液。
7.20世纪六十年代，小规模化学镀镍工艺进入美国市场。
8.20世纪七十年代末至八十年代初，化学镀镍研究重点转向高磷镀层。
化学镀基础知识
化学镀基础知识化学镀是在无电流通过(无外界动力)时借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在自催化表面表面上的一种镀覆方法。
化学镀与电镀的区别在于不需要外加直流电源，无外电流通过，故又称为无电解镀(Electroless Plating)或“自催化镀”(Autocatalytic Plating)。
所以化学镀可以叙述为一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程，其反应通式为：上述简单反应式指出，还原剂Rn+经氧化反应失去电子，提供给金属离子还原所需的电子，还原作用仅发生在一个催化表面上。
因为化学镀的阴极反应常包括脱氢步骤，所需反应活化能高，但在具有催化活性的表面上，脱氢步骤所需活化能显著降低。
化学镀的溶液组成及其相应的工作条件也必须是使反应只限制在具有催化作用的零件表面上进行，而在溶液本体内，反应却不应自发地产生，以免溶液自然分解。
对于某一特定的化学镀过程来说，例如化学镀铜和化学镀镍时，如果沉积金属(铜或镍)本身就是反应的催化剂，那么，这个化学镀的过程是自动催化的，基本上是与时间成线性关系，相当于在恒电流密度下电镀，可以获得很厚的沉积层。
如果在催化表面上沉积的金属本身不能作为反应的催化剂，那么一旦催化表面被该金属完全覆盖后，沉积反应便终止了，因而只能取得有限的厚度。
例如化学镀银时的情形，这样的过程是属于非自动催化的。
化学镀不能与电化学的置换沉积相混淆。
后者伴随着基体金属的溶解；同时，也不能与均相的化学还原过程(如浸银)相混淆，此时沉积过程会毫无区别地发生在与溶液接触的所有物体上。
随着工业的发展和科技进步，化学镀已成为一种具有很大发展前途的工艺技术，同其他镀覆方法比较，化学镀具有如下特点：(1)可以在由金属、半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属；(2)无论零件的几何形状如何复杂，凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层，化学镀溶液的分散能力优异，不受零件外形复杂程度的限制，无明显的边缘效应，因此特别适合于复杂零件、管件内壁、盲孔件的镀覆；(3)对于自催化的化学镀来说，可以获得较大厚度的镀层，甚至可以电铸；(4)工艺设备简单，无需电源、输电系统及辅助电极，操作简便；(5)镀层致密，孔隙少；(6)化学镀必须在自催化活性的表面施镀，其结合力优于电镀层；(7)镀层往往具有特殊的化学、力学或磁性能。
化学镀简介
简介化学镀简介化学镀一、化学镀（chemical plating）化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。
化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。
在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。
化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。
与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。
另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。
目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。
二、化学镀原理化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。
化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。
在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
三、对非金属的化学镀需要敏化活化处理敏化就是使非金属表面形成一层具有还原作用的还原液体膜。
这种具有还原作用的处理液就是敏化剂。
好的敏化效果要求具有还原作用的离子在一定条件下能较长时间保持其还原能力，并且能控制其还原反应的速度，要点是敏化所要还原出来的不是连续的镀层，而只是活化点。
目前最适合的还原剂只有氯化亚锡。
目前，对于非金属化学镀镍用得最多的是Pd活化工艺。
当吸附有Sn的非金属表面接触到Pd活化液时，Pd会被Sn还原而沉积到非金属表面形成活化中心，从而顺利进行化学镀。
公共基础知识化学镀基础知识概述
《化学镀基础知识综合性概述》一、引言化学镀作为一种重要的表面处理技术，在现代工业生产中发挥着至关重要的作用。
它不仅可以提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和硬度等性能，还可以赋予材料特殊的电磁、光学和催化等功能。
本文将对化学镀的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面，旨在为读者提供一个清晰、系统且深入的理解框架。
二、基本概念1. 定义化学镀，又称为无电解镀或自催化镀，是一种在无外加电流的情况下，利用处于同一溶液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的基体表面上进行的自催化氧化还原反应，从而在基体表面沉积出金属镀层的方法。
2. 特点（1）无需外接电源，操作简便，适用于各种形状复杂的工件。
（2）镀层均匀，孔隙率低，与基体结合力强。
（3）可以在非导体材料如塑料、陶瓷等表面进行镀覆。
（4）可根据需要选择不同的金属镀层，如镍、铜、金、银等。
3. 应用领域化学镀广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器、机械加工、化工等领域。
例如，在航空航天领域，化学镀镍可以提高零部件的耐腐蚀性和耐磨性，延长其使用寿命；在电子电器领域，化学镀铜可以提高印制电路板的导电性和焊接性能。
三、核心理论1. 自催化反应机理化学镀的自催化反应机理主要包括以下几个步骤：（1）还原剂在催化表面上被氧化，释放出电子。
（2）金属离子在催化表面上获得电子，被还原成金属原子。
（3）金属原子在催化表面上聚集，形成金属镀层。
2. 动力学模型化学镀的动力学模型主要用于描述反应速率与各种因素之间的关系。
其中，影响反应速率的因素主要包括温度、溶液浓度、pH 值、搅拌速度等。
通过建立动力学模型，可以优化化学镀工艺参数，提高镀层质量和生产效率。
3. 镀层结构与性能关系化学镀镀层的结构和性能取决于多种因素，如镀液组成、工艺参数、基体材料等。
一般来说，镀层的结构可以分为晶态和非晶态两种。
晶态镀层具有较高的硬度和耐磨性，非晶态镀层则具有较好的耐腐蚀性和电磁性能。
第3章 2-化学镀
化学镀
1
主要内容
一、学镀概述
化学镀基本概念、基本原理及其特点
二、化学镀镍
概述、 基体材料 、动力学 、镀液基本组成 、 次磷酸盐型镀液镀Ni层、 镀层的组成和特性
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一、化学镀概述 1. 化学镀基本概念
化学镀(chemical plating)是属镀层的一种化学处理 方法。在还原剂的作用下，使金属盐溶液中的金属离 子还原成原子，在具有催化作用的基板表面上沉积成
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（6）缓冲剂
化学镀镍过程中由于有H+产生，使溶液pH值随施镀进 程而逐渐降低。为了稳定镀速及保证镀层质量，化学 镀镍体系必须具备缓冲能力，pH值不变化太大。 某些弱酸（或碱）与其盐组成的混合物就能抵消外来 少许酸或碱以及稀释对溶液pH值变化的影响，使之在 一个较小范围内波动，这种物质称为缓冲剂。
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第二类:
大多数材料属于第二类，即无催化活性的材料。这 些材料表面不具备催化活性，必须通过在它表面沉 积的第一类本身具备催化活性的金属，使这种表面 具有催化活性之后才能引发化学沉积。
第二类无催化活性材料又可分为三种： 比镍活泼的金属材料 比镍稳定的金属 非金属材料
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比镍活泼的金属材料： 如铁金属材料浸入化学镀液时，由于置换反应开始在 铁表面上沉积镍，成为引发化学镀反应的成核中心， 继而使化学镀镍反应可以在大面积上持续进行。
“三高特性”：高耐蚀性、高耐磨性及高均匀。 （1）化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬 度高，镀层均匀，可焊性好，镀液深镀能力 好，化学稳定性高，目前已广泛用于电子、 航空、航天、机械、精密仪器、日用五金、 电器和化学工业中。
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（2）化学镀镍在原子能工业（如生产核燃料系统中的 零件和容器），以及火箭、导弹、喷气式发动机的零 部件上已采用。（熔点1455℃） （3）化工设备中压缩机等的零部件为防腐蚀、抗磨， 而用化学镀镍层是很有利的。 （4）化学镀镍层还能改善铝、铜、不锈钢材料的焊接 性能，减少转动部分的磨耗，减少不锈钢与钛合金的 应力腐蚀。
化学镀处理中的镀层在能源行业的应用
化学镀处理中的镀层在能源行业的应用随着现代科技的进步和工业化生产的发展，人们对于材料表面的改性越来越重视。
化学镀处理是一种比较常见的表面处理方法，也是目前较为先进的一种技术。
它不仅可以改善物体表面的性质，还可以增加物体的寿命，保护物体的安全性。
而在能源行业中，化学镀处理中的镀层更是具有着广泛的应用前景。
一、化学镀处理简介化学镀处理是一种利用电化学或物化学途径在物体表面上镀上一层金属或非金属材料的方法。
它可以使物体表面呈现出不同的功能，如抗腐蚀、增加硬度、提高导电性等。
这种方法比较灵活，可以适应各种物体的形状和材质，而且成本较低、效果明显，已经被广泛应用于工业、医疗等领域中。
二、镀层在能源行业中的应用1. 防腐保护能源设备经常需要在恶劣的气候或化学环境中工作。
随着环境污染的加剧，环境对能源设备的腐蚀性也在增加。
因此，使用化学镀处理中的镀层可以大大提高设备的抗腐蚀性，延长设备的使用寿命。
例如，石油钻机的钻头和车轮铁芯等零部件，经过化学镀处理后，可以大大延长其使用寿命，减少内部零部件的故障率。
2. 提高导电性能源行业的一些设备需要进行电气操作，如输电系统、电动机等。
因此，对于一些电子设备、电路板等部件的导电性也同样十分关键。
在这些设备的生产过程中，应用化学镀处理中的导电镀层，可以大大提高这些设备的通电性和耐久性，保证设备的正常工作。
例如，使用导电层的电极片可以提高电池的性能，延长电池的寿命。
3. 增加硬度能源设备常常需要承受高温、高压、高速等一系列的物理负载。
这也导致了设备表面容易发生磨损和疲劳。
为了防止这些现象的发生，可以通过化学镀处理中的硬化镀层加强设备的表面硬度，增加其耐磨性和耐蚀性。
例如，对于涡轮机叶片、气缸等高温高压力设备的零部件，使用硬化镀层可以大大提高其耐久性和抗磨性能。
三、化学镀处理中的技术难点虽然化学镀处理技术已经被广泛应用，但目前也存在着一些需要解决的技术瓶颈。
1. 镀层质量差化学镀处理中的镀层质量直接影响了其应用效果。
化学镀技术
化学镀技术化学镀技术是一种表面处理技术，通过将一层金属材料沉积到基材表面来增加其耐磨性、耐腐蚀性和外观。
这种技术已广泛应用于各种工业领域，包括汽车、电子、医疗和航空航天。
化学镀技术的基本原理是利用化学反应将金属离子还原为金属沉积在基材表面上。
常用的化学沉积方法包括电化学沉积、化学气相沉积和浸涂沉积。
在这些技术中，最广泛应用的是电化学沉积。
电化学沉积技术包括阳极氧化和电镀。
阳极氧化是将金属基材放在电解液中作为阳极，通过电流产生氧化反应并形成氧化层。
这种氧化层可以提高基材的耐腐蚀性和耐磨性，并且可以作为金属沉积的基础层使用。
电镀是将金属基材作为阴极，将金属离子从电解液中沉积到基材表面上。
这种方法可以实现高精度的金属沉积，并且可以选择各种不同的金属进行沉积。
在化学气相沉积中，金属蒸汽从化学反应中产生，并且在基材表面沉积。
这种技术通常用于在非导电基材上形成金属涂层。
在浸涂沉积中，基材浸泡在含有金属离子的溶液中，金属离子被还原成金属并在基材表面沉积。
化学镀技术的应用非常广泛。
在汽车行业中，化学镀技术可以用于制造车身外壳和内部部件。
这种技术可以提高汽车的耐腐蚀性和外观。
在电子行业中，化学镀技术可以用于制造印刷电路板（PCB），以及在电子设备中制造金属接点。
在医疗设备行业中，化学镀技术可以用于制造金属假体和种植物。
在航空航天行业中，化学镀技术可以用于制造发动机部件和飞机外壳。
虽然化学镀技术有许多应用，但是也存在一些不足。
化学镀技术的过程需要消耗大量的电能和化学品，对环境造成影响。
在运用化学镀技术的过程中，经常会出现金属离析和沉积不均匀等问题。
化学镀技术在工业中有着广泛的应用。
随着技术的发展和进步，我们可以期望这种技术在未来会更加高效、环保和安全。
化学镀技术在许多领域中的应用越来越广泛。
尽管存在一些局限性，但随着新技术和新材料的发展，这些局限性也有望得到解决。
下面我们将介绍化学镀技术在一些具体应用领域中的进展和前景。
化学镀
△Eo 为正值，表示自由能变化△F298 为负值，该反应能自发进行。这样就可以简单的判 断，只要还原剂的电势 Ea0 比镍的电势 Ec0 负，化学镀镍的氧化还原反应可能自发进行。应注 意，溶液有镍粒子的配位体时，镍的电势向负值移动。
化学镀溶液的基本构成
化学复合镀所用微粒有微米级、亚微米级和纳米级，微米和亚微米颗粒直径在 0．1μm～ 101μm 之间，纳米颗粒直径为 10nm～100nm。微粒的化学稳定性要好，不溶于化学镀液中， 而且不具备催化活性，否则镀液很快自分解。亚微米和纳米颗粒要防止在镀液中团聚，比较 有效的方法是超声波分散。化学复合镀主要集中于 Ni—P 镀液，以提高其硬度、耐磨润滑等 性能。
上述简单反应式指出，还原剂 Rn+经氧化反应失去电子，提供给金属离子还原所需的电 子，还原作用仅发生在一个催化表面上。因为化学镀的阴极反应常包括脱氢步骤，所需反应 活化能高，但在具有催化活性的表面上，脱氢步骤所需活化能显著降低。化学镀的溶液组成 及其相应的工作条件也必须是使反应只限制在具有催化作用的零件表面上进行，而在溶液本 体内，反应却不应自发地产生，以免溶液自然分解。对于某一特定的化学镀过程来说，例如 化学镀铜和化学镀镍时，如果沉积金属(铜或镍)本身就是反应的催化剂，那么，这个化学镀 的过程是自动催化的，基本上是与时间成线性关系，相当于在恒电流密度下电镀，可以获得 很厚的沉积层。如果在催化表面上沉积的金属本身不能作为反应的催化剂，那么一旦催化表 面被该金属完全覆盖后，沉积反应便终止了，因而只能取得有限的厚度。例如化学镀银时的 情形，这样的过程是属于非自动催化的。
中磷工艺(MP)：含磷量 6％～9％(质量)，在工业中应用最广泛。如汽车、电子、办公 设备、精密机械等工业。中磷含量的化学镀镍层经热处理，部分晶化，形成 Ni3P 弥散强化 相，镀层硬度大大提高。
化学镀技术
化学镀技术
化学镀技术是一种常用的表面处理技术，通过在材料表面沉积一层化学物质，改变其表面性能和外观。
化学镀技术广泛应用于金属、塑料、玻璃等材料的表面处理，能够提高材料的耐腐蚀性、硬度、导电性等性能，同时也可以实现装饰效果。
化学镀技术主要包括电化学镀、化学镀、电镀等多种方法。
其中，电化学镀是最常见的一种，通过在电解液中施加电流，在材料表面沉积金属或合金，形成一层保护性膜。
化学镀则是利用化学反应在材料表面生成一层化合物膜，提高材料的性能。
电镀则是通过电流在电解液中析出金属离子，沉积在材料表面。
化学镀技术的优点在于可以在整个表面均匀镀层，不受形状、尺寸限制，且可以控制镀层的厚度和成分。
此外，化学镀技术可以实现不同材料之间的结合，提高材料的综合性能。
例如，在汽车制造中，通过化学镀技术可以实现汽车零部件的防腐蚀、耐磨损等性能要求。
然而，化学镀技术也存在一些问题。
首先是对环境的影响，镀液中的化学物质可能对环境造成污染。
其次是镀层的成分和结构可能影响材料的性能，需要精密控制。
此外，化学镀技术需要专业设备和技术支持，成本较高。
随着科技的发展，新型的化学镀技术不断涌现。
例如，无废液电解镀技术可以减少环境污染，纳米镀技术可以实现更薄更均匀的镀层，
离子镀技术可以提高镀层的结合力和硬度。
这些新技术为化学镀行业的发展带来了新的机遇和挑战。
总的来说，化学镀技术在现代工业生产中发挥着重要作用，不仅可以提高材料的性能，还可以实现装饰效果。
随着技术的不断进步，化学镀技术将在更广泛的领域得到应用，为各行业的发展提供支持和保障。
化学镀技术
化学镀技术化学镀技术是一种常见的表面处理工艺，通过在物体表面沉积一层金属或合金，以提高其表面性能和外观。
这种技术被广泛应用于各种领域，如电子、汽车、航空航天等，为产品赋予更高的价值和功能。
化学镀技术可以分为电化学镀和化学还原镀两种主要类型。
电化学镀是利用电化学原理，在电解液中通过外加电流使金属离子在工件表面还原成金属层。
而化学还原镀则是通过化学反应在工件表面沉积金属层，不需要外加电流。
这两种方法各有优劣，可以根据具体需求选择合适的工艺。
化学镀技术的优点之一是可以在工件表面形成均匀、致密的金属涂层，提高表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
此外，化学镀还可以改善工件的导电性、导热性和外观质感，使其更具吸引力和市场竞争力。
在电子领域，化学镀技术被广泛应用于半导体器件、电子元件和连接器等制造过程中。
通过在器件表面镀上金属层，可以提高器件的导电性和连接性，确保其正常工作和稳定性。
在汽车行业，化学镀技术可以用于车身件、轮毂、排气管等部件表面的处理，提高其耐腐蚀性和外观质感，延长使用寿命。
除了提高产品性能，化学镀技术还可以实现材料的功能化表面设计。
通过调控镀液成分、工艺参数和镀层厚度，可以实现不同金属或合金的镀覆，实现产品的特定功能，如导热、隔热、防腐蚀等。
这种定制化的表面处理方案，可以满足不同客户的需求，提高产品的附加值。
然而，化学镀技术也面临着一些挑战和限制。
一方面，镀液中的有害物质和废水处理问题成为环保的难题，需要采取有效的措施进行处理和回收。
另一方面，镀层的附着力、均匀性和厚度控制也是技术改进的重点，需要不断优化工艺流程和设备设施，提高生产效率和产品质量。
总的来说，化学镀技术作为一种重要的表面处理工艺，在现代工业生产中发挥着重要作用。
通过不断的技术创新和工艺改进，可以进一步提高产品的质量和性能，满足市场和客户的需求，促进产业的可持续发展。
希望未来在化学镀技术领域能够有更多的突破和创新，为各行各业带来更多的惊喜和贡献。
3-化学镀简介
概述
1、化学镀： 、化学镀：
是指不使用外电源，而是依靠金属的催化作用，通过可控 是指不使用外电源，而是依靠金属的催化作用， 制的氧化—还原反应 还原反应， 制的氧化 还原反应，使镀液中的金属离子沉积到镀件上去 的方法，因而化学镀也被称为自催化镀或无电镀。 的方法，因而化学镀也被称为自催化镀或无电镀。
化学镀镍
Electroless Ni-P Coating Ni-
Morphology of LP coating P content: <5wt% Hardness: ~700Hv Magnetic deposit Appearance: Grey Solderability Wear resistance Corrosion resistance (alkaline media) Applications: - The wear resistance coating - Anti-corrosion layer in alkaline media - Substitution of hard-Cr and pure Ni - printed circuit boards
催化表面 H2PO2-+H2O → H2PO3-+2H++2e
Ni2++2e ——Ni+H2↑ H2PO2-+e——P+2OH-
化学镀镍
1次磷酸盐型化学镍 次磷酸盐型化学镍
(一)原理 3、电化学理论 、 阳极反应： H2PO2-+H2O-2e——H2PO3-+2H+ 阴极反应： Ni2++2e——Ni 2H++2e——H2 H2PO2-+e——P+2OH-
化学镀
塑料金属化后兼具塑料与金属的优点。
化学镀镀层均匀，与塑料结合力强,工艺简单，适用于任意复杂形状的塑料制品。
因此，化学镀被广泛应用于塑料领域，如ABS塑料、聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚对苯二甲酸乙二脂(PET)等。
塑料化学镀一般步骤：除油→粗化→活化→化学镀。
粗化化学溶液刻蚀：传统方法是铬酸刻蚀。
存在的问题是铬酸刻蚀工艺产生大量含Cr(Ⅵ)的废水，严重污染环境。
对此，采用硫酸双氧水混合溶液对塑料表面进行氧化腐蚀，既增加了微观粗糙度，又通过氧化形成极性基团改善了表面的亲水性，增加塑料与金属的粘结力，避免了含Cr(Ⅵ)废水对环境的污染,符合环保要求。
高锰酸钾粗化ABS塑料与铬酸具有相同的效果，既能保持足够的镀层结合力，又减少了对环境的污染。
光化学辐照：尽管无铬化学刻蚀法解决了污染问题，但仍有大量废水产生。
由于光化学辐射可以在物体表面进行轻微腐蚀，引入等离子体辐照、激光辐照、准紫外线辐照等对塑料表面进行光蚀，保证了镀层与塑料基体之间优良的结合性能。
光蚀方法对塑料表面进行轻微腐蚀，不会产生大量的废水，对塑料表面形貌也不会产生严重的损坏，因而适用于精度要求比较高的器件。
有机介质中间层：在塑料与基体之间引入有机介质形成中间层，可有效解决两者间不能直接反应的缺点，工艺简单,起到连接镀层与基体的作用，可以提高其结合力。
PVC塑料经硅烷系偶联剂KH560处理后可以获得亲水性良好的表面层,在其上化学镀，可以得到与基体结合良好的镀层，能够取代铬酸粗化工艺。
聚苯胺(PANI)有足够的活性,能够沉积零价金属，不需要表面改性,将PS浸入到苯胺溶液中，苯胺氧化为聚苯胺膜附着在PS表面，以聚苯胺表面沉积的铜作催化中心，可以引发化学镀铜反应。
表面接枝共聚改性：加强有机质中间层与镀层的结合，增大中间层与镀层的混合程度，使有机介质深入到镀层中可起支架作用。
在氩等离子体处理的PI表面接枝4-乙烯基吡啶进行化学镀，镀层与基体的结合强度比仅使用氩等离子体处理大得多。
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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，
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。
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
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。
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。
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 + 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
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。
同其他催化反应一样需要热能才能使反应进行。
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。
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。
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
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，
▪ 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
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（速率 镀液寿命 厚度 基体 成本