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镀镍知识点总结
镀镍知识点总结一、镀镍的原理镀镍的原理是利用电化学原理,通过在金属表面形成一层镍的保护膜,来改良金属表面的性能和外观。
镀镍的方法主要包括电化学法、化学法和真空镀等。
其中,电化学法是利用电流的作用,在镍离子的溶液中通过电解的方式沉积镍层,化学法则是通过化学反应的方式将镍沉积在基材表面。
真空镀则是利用真空技术,在无氧气的环境下将镍蒸发沉积在基材上。
这些方法均可实现在金属表面形成一层均匀、致密的镀层。
二、镀镍的优点1. 良好的耐腐蚀性:镍具有良好的耐腐蚀性,因此镀镍能够有效提高金属材料的耐腐蚀性能。
2. 良好的耐磨性:镀镍层硬度较高,能够提高金属材料的耐磨性,延长使用寿命。
3. 美观性:镀镍可以提供金属表面亮丽的光泽,增加产品的质感和美观度。
4. 导电性:镀镍层具有良好的导电性,可以用于电子元件和导电材料。
三、镀镍的应用1. 机械工业:镀镍广泛应用于汽车零部件、机床零件、工具和机械配件等,以提高它们的耐腐蚀性和耐磨性。
2. 电子工业:镀镍用于制作电子元件、电阻器、连接器等,以提高其导电性和耐腐蚀性。
3.装饰工业:镀镍可以用于珠宝、钟表、金属餐具等的表面处理,增加其光泽和美观度。
4. 化工工业:在化工设备、管道和阀门上应用镀镍,以提高其耐腐蚀性。
四、镀镍的工艺1. 预处理:镀镍前的基材表面需要进行清洗、脱脂、除锈等处理,以确保镀层的附着性和均匀性。
2. 化学镀镍:化学镀镍是将金属浸入含有镍化合物的化学溶液中,通过化学反应将镍沉积在基材表面的方法。
化学镀镍的优点是工艺简单、成本低,易于控制厚度和均匀性。
3. 电化学镀镍:电化学镀镍是把金属作为阳极,镍盐溶液中的镍离子通过电解的方式沉积在金属表面的方法。
电化学镀镍的优点是可控性强,镍层均匀、致密。
五、镀镍的质量控制1. 镀层厚度:镀层的厚度直接影响其耐腐蚀性和耐磨性,因此需要严格控制镀层的厚度。
2. 镀层均匀性:镀层均匀性是指镀层在基材表面的分布均匀性,需要通过适当的工艺控制来保证。
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• 1、 厚度均匀性 厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点, 也是应用广泛的原因之一,化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不 均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时,只要零件表面和镀液接触, 镀液中消耗的成份能及时得到补充,镀件部位的镀层厚度都基本相 同,即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。
• 2、 镀件不会渗氢,没有氢脆,化学镀镍后不需要除氢。 3、耐高温:该催化合金层熔点为850-890度。
的耐蚀性和耐磨性,因此,特别适用于形状复杂,表面要求耐磨和 耐蚀的零部件的功能性镀层等
化学工艺流程图
(pCu>1000mg/L时更换溶液) 镀厚层时,使用低温以获得致密的镀层。 2、 镀件不会渗氢,没有氢脆,化学镀镍后不需要除氢。 1化4学0~镀1镍60的m性L/能L以及用途 槽2、液镀要件注不意会保渗持氢清,洁没,有除氢油脆缸,、化微学蚀镀缸镍、后后不浸需缸要应除每氢周。换缸,各水洗缸也应每周清洗 (前pC处u理>1工00艺0m是g用/以L时除更去换铜溶面液氧)化物、油脂等污染物,粗化铜表面,并在铜面沉钯,形成镍还原的活化中心。 槽镀液厚要 层注时意,保使持用清低洁温,以除获油得缸致、密微的蚀镀缸层、。后浸缸应每周换缸,各水洗缸也应每周清洗 化某学个镀 工镍序由处还理原不剂当提,供会电影子响进随行后还的原镀反镍应和镀[7]金,。镍首先围绕Pd的活性中心沉积出来,先沉积出来的镍具有自催化作用,随时间延长,镍厚度不断增加。
(1)除油工艺
GF酸除油剂 55~65 mL
/L
浓硫酸
90~110mL
/L
θ
45~55℃
t
3~4 min
(pCu>1000mg/L时更换溶液)
化学镀镍工序及操作参数如下
化学镀镍由还原剂提供电子进行还原反应[7],镍首先围绕Pd的活性中心沉积出来,先沉积出来的镍具
化学镀镍实验
钢铁表面化学镀镍一实验目的(1)了解化学镀镍的基本原理(2)掌握表面化学镀镍的一般操作步骤(3)了解化学镀镍的工艺条件(4)掌握钢铁表面预处理的方法二实验原理化学镀又称为无电解镀,指在无外加电流的状态下,借助合适的还原剂,使镀液中的金属离子还原成金属,并沉积到工件表面的一种镀覆方法。
化学镀过程中,以工件作为阴极,镀液作为虚拟阳极,组成一个虚拟电流回路,金属离子在具有催化作用的工件表面发生还原反应,从而沉积出金属并附着在工件表面。
溶液内的金属离子是通过获得还原剂提供的电子而被还原成相应的金属。
化学镀镍发生在水溶液与具有催化活性的固体界面,由还原剂将镍离子还原成金属镍层。
化学镀镍的机理:Ni2++ 2e →Ni,H2PO2-+ H2O →H2PO3-+ 2H+ + 2e ,总反应:Ni2+ + H2PO2- + H2O → Ni2+ + H2PO3- + 2H+伴随磷的析出H 2PO2-+2H+→P+2H2OH 2PO2-→P+HPO32-+H++H2OH 2PO2-+4H+→PH3+2H2O三、实验工艺流程除油→水洗→酸洗→水洗→施镀→水洗→后处理四、实验步骤(1)溶液的配制:硫酸镍(80g/L)+柠檬酸钠(40g/L)+醋酸钠(40g/L)混合溶液,次磷酸钠(60g/L), 氯化亚锡(20g/L),盐酸,硫酸,氨水等.(2)除油:将去污粉液加热到90℃,放入试片,经0.3~20min取出,用蒸馏水漂洗,以水洗后试片不挂水珠为合格。
(3)酸洗:10mL硫酸( 98% )常温下进行, 时间0.5~10min,以表面氧化膜、锈迹脱落,现出金属基体颜色为准.酸洗后用蒸馏水充分漂洗。
(4)施镀:在200mL的烧杯中,取硫酸镍盐溶液、柠檬酸钠溶液、醋酸钠混合60mL,加入还原剂次磷酸钠溶液20mL,用醋酸或氢氧化钠调节镀液至pH值在4.5~5.5之间,加热到80-90℃,放入试片,即产生剧烈反应,试片上冒出大量气泡。
化学镍讲义
化学镀镍一、化学镀的定义及相应工作条件:1、定义:化学镀:是利用合适的还原剂使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出金属镀层的一种处理方法。
电镀:当具有导电表面的制件与电解质溶液接触并作为阴极时,在外电流的作用下在其表面形成与基体牢固结合的镀覆层。
(适应基体为钢铁、铜制件等)阳极氧化:当具有导电表面的制件与电解质溶液接触并作为阳极时,在外电流的作用下在其表面形成与基体牢固结合的氧化膜。
(适应基体为铝制件)2、化学镀溶液的组成及相应工作条件:a、只限在具有催化作用的制件表面进行,且溶液自身不应自发地发生氧化还原作用(否则镀液会自然分解,造成溶液失调)。
b、要求被镀的金属本身是催化剂,则化学镀的过程就具有自动催化作用,使反应不间断进行并使镀层增加(不具自动催化表面的制件,需经特殊的预处理,使其表面活化而具催化作用。
如:塑料、玻璃等)。
还原剂的种类:次磷酸盐、甲醛、硼氢化物、二甲基胺硼烷、肼等。
具自动催化作用的金属:镍、钴、钯、铑等。
二、化学镀特点:1、无需外加电源。
2、化学镀镍层致密、孔隙少、化学稳定性高。
3、能获得均匀的镀层,深度能力好(如孔、槽)。
4、能在金属、非金属、半导体等各种基材表面施镀。
5、硬度高、可焊性好。
6、溶液的稳定性差,管理困难,溶液的再生能力差,成本浪费高。
三、Ni-P合金镀层的组成和特性:1、Ni-P合金镀层的组成:Ni-P合金镀层是利用硫酸镍做主原(Ni具催化作用),次磷酸盐做还原剂获得的。
其含磷量约1~12%(1~4%属低磷;5~8%属中磷;9~12%属高磷)。
如果采用硼氢化物或胺基硼烷作还原剂得到的镀层含硼0.2~5%的镍硼合金;采用肼作还原剂得到镀层为纯镀层,含Ni量可99.5%以上。
镀层的含磷量主要取决于PH值,随着PH值降低,磷含量增大。
常规的酸性化学镀镍层含磷量约为7~12%(目前市场上一般采用酸性化学镀),碱性化学镀镍层含磷量为4~7%2、Ni-P合金镀层的特性:a、硬度:化学镀镍层比电镀镍层硬度高、耐磨性好。
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化学镀镍及其原理目录:1化学镀2化学镀镍3化学镀镍的化学反应4化学镀镍的热动力学5化学镀镍的关键技术6化学镀镍中应注意的问题7化学镀镍的应用一化学镀概括: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。
详解:化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀(Auto-catalytic plating),是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂,使镀液中金属离子还原成金属,并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。
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。
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”。
二化学镀镍概念:通过电解或化学方法在金属或某些非金属上镀上一层镍的方法,称为镀镍。
镀镍分电镀镍和化学镀镍。
电镀镍是在由镍盐(称主盐)、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中,阳极用金属镍,阴极为镀件,通以直流电,在阴极(镀件)上沉积上一层均匀、致密的镍镀层。
化学电镀镍
让你的金属受到呵护——化学电镀镍
化学电镀镍是一种常见的金属表面处理技术。
使用这种技术可以在金属表面形成一层致密、均匀的镍层,不仅可以提高材料的硬度和耐腐蚀性能,还可以美化表面,增强其耐用性。
化学电镀镍分为两种:酸性镀镍和碱性镀镍。
其中,酸性镀镍适用于电子电器行业,因为其膜层均匀、色泽亮丽,而碱性镀镍适合用于机械加工零件,因为其膜层具有较高的硬度和耐磨性。
化学电镀镍的工艺流程大致分为:清洗-酸洗-中和-水洗-电镀-水洗-烘干。
其中,清洗和酸洗是关键步骤,必须保证表面干净无油无污物。
电镀时,要控制好电流密度和镍离子浓度,以保证膜层与基材之间的结合力和膜层的成分、形貌等要求。
化学电镀镍也有一定的环保问题,需要注意化学污水的处理,以及对不合格膜层的回收和处理。
在使用化学电镀镍技术时,需要注意安全和环保问题,选择正规的生产企业或技术服务机构,以保证产品的质量和使用安全性。
总之,化学电镀镍是一项非常实用的金属表面处理技术,适用于多种行业的金属制品生产和加工。
正确使用和管理该技术,可以提高制品的品质,延长使用寿命,提高效益。
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、化学镀镍溶液的成分分析为了保证化学镀镍的质量,必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在最佳范围(状态),这就要求操作者经常进行镀液化学成分的分析与调整。
l.Ni2+浓度镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。
试剂(1)浓氨水(密度:0.91g/ml)。
(2)紫脲酸胺指示剂(紫脲酸胺:氯化钠=1:100)。
(3)EDTA容液0.05mol,按常规标定。
分析方法:用移液管取出10ml冷却后的化学镀镍液于250ml的锥形瓶中,并加入100ml蒸馏水、15ml浓氨水、约0.2g指示剂,用标定后的EDTA溶液滴定,当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。
镍含量的计算:CNi2+=5.87M・V(g/L)式中M——标准EDTA溶液的摩尔浓度;V——耗用标准EDTA溶液的毫升数。
2.还原剂浓度次亚磷酸钠NaH2PO2・H2O浓度的测定其原理是在酸性条件下,用过量的碘氧化次磷酸钠,然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘,淀粉为指示剂。
试剂(1)盐酸1:1。
(2)碘标准溶液0.1mol按常规标定。
(3)淀粉指示剂1%。
(4)硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。
分析方法:用移液管量取冷却后的镀液5ml于带盖的250mL锥形瓶中;加入盐酸25mL碘标准溶液于此锥形瓶中,加盖,置于暗处0.5h(温度不得低于25°C);打开瓶盖,加入1mL淀粉指示剂,并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为终点。
计算:CNaH2PO2・H2O=10.6(2M1V1-M2V2)(g/L)式中M1——标准碘溶液的摩尔浓度;VI——标准碘溶液毫升数;M2——标准硫代硫酸钠溶液的摩尔浓度;V2——耗用标准硫代硫酸钠溶液毫升数。
3.NaHPO3・5H2O的浓度化学镀镍浴还原剂反应产物中影响最大的是次磷酸钠的反应产物亚磷酸钠。
其他种类的还原剂的反应产物的影响较小甚至几乎无影响,如DMAB。
其测定原理是在碱性条件下,用过量的碘氧化亚磷酸,但次磷酸不参加反应;然而,用硫代硫酸钠反滴定剩余的碘;淀粉为指示剂。
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。
化学镀镍技术
化学镀镍技术一、该技术的特点:1、无毒性、无污染、环保是本化学镀镍技术的紧要特点;研制的化学镀镍液无毒、无味,在生产和使用过程中对人体不构成危害,对环境不构成污染。
2、工件表面镀层硬度提高;金属材料化学镀附前后的硬度比较:3、化学镀附后工件的耐腐蚀性提高;经技术处理的工件表面是一种非晶态合金,在稀磷酸、硫酸或氢氟酸中,合金层的耐腐蚀率低于硬铬镀层,不易腐蚀。
材料在几种化学介质中的耐腐蚀性比较:(腐蚀率:毫克/年平方厘米)4、仿型性好。
与电镀相比,本技术无尖端电流密度过大的现象,在尖角或边缘突出没有过分的增厚,处理后不需要磨削加工。
5、镀层表面均匀,无麻点、裂纹、起泡等缺陷,在盲孔、管件及其内表面均可得到均匀合金层。
6、结合力强。
其硬度与耐磨性均高于电镀层。
7、镀层厚度可控;8、工艺简单。
不需要直流电源,被处理的工件无导电性接点,仅将工件浸入化学镀液中1小时左右就可得到具有优良物理、化学和机械性能的合金层,生产操作非常简便。
9、投资小。
投资比建一个电镀厂小得多,小规模生产仅需10万元的设备投资。
10、无需高深学问,易学、易把握。
二、应用范围由于化学镀层具有良好的均匀性、硬度、耐蚀性和耐磨性等综合物理、化学性能,可应用于航空、航天,汽车工业,化工工业,信息产业,石化工业,采矿工业,纺织工业及民用小五金制品等。
其中石油化工行业可用于管道(油田钻井用)、泵壳、抽油杆、球阀、柱塞泵、封隔器、泥浆泵和防喷装置等。
三、技术优势1、镀层表面光亮、有光泽,是该化学镀镍技术的紧要优势;金属表面化学镀膜是一项公知的技术,已有工业生产实例。
但现有的生产厂家镀出的表面一般呈灰色,无光泽、不光亮。
该技术讨论了一种特别的光亮剂,在化学镀液中加入这种光亮剂,无需抛光,可使镀层表面呈现不锈钢色泽,这是本技术的独有的技术特点;2、向用户供给化学镀废液回收和再利用技术,是该技术的转让的又一显著特点。
对使用该化学镀镍技术的用户,可传授一种计算方法,使化学镀废液得到充分回收和再利用,以降低生产成本,这一点也与众不同,现有生产厂家的做法是依据阅历补加镀液而无精准明确计算过程。
化学镀镍
化学镀镍化学镀镍已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一,以其优良的性能,在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用,每年总产值达10亿美元,而且每年还以5%~7%的速度递增。
化学镀镍是以次磷酸盐为还原剂,经自催化电化学反应而沉积出镍磷合金镀层的新技术。
镀履过程由于是无电流通过的条件下进行的,又称无电解镀镍(Elctroless Nickelplating)简称EN技术。
它具有深镀能力强、均镀能力好、镀层致密、孔隙率低等技术特点,应用范围已扩展到工业生产的各个领域,目前是全球最优秀的表面处理之一。
一、性质和用途用次磷酸钠作还原剂获得的镀层实际上是镍磷合金。
依含磷量不同可分为低磷(1%~4%)、中磷(4%~10%)和高磷(10%~12%)。
从不同pH值的镀液中可获得不同含磷量的镀层,在弱酸性液(pH=4~5)中可获得中磷和高磷合金;从弱碱性液(pH=8~10)中可获得低磷和中磷合金。
含磷为8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层。
因无晶界所以抗腐性能特别优良。
经过热处理(300~400℃)变成非晶态与晶态的混合物时硬度可高达HV=1155;化学复合镀层硬度更高,如Ni-P-SiC,镀态HV=700,350℃热处理后可达到HV=1300。
非晶态合金是开发新材料的方向,现已成为工程学科的一大热门。
近年低磷化学镀镍是研究开发的又一热点,含磷1%~4%的Ni-P合金,镀态的HV=700,热处理后接近硬铬的硬度,是替代硬铬层的理想镀层,又是可在铝上施镀的好镀种。
化学镀层的种类、性质和主要用途,列于表3-1-2。
化学镀镍层与电镀镍层的性能比较,列于表3-1-3。
表3-1-2 化学镀镍种类性质和主要用途表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较化学镀镍的脆性较大,在钢上仅能经受2.2%的塑性变形而不出现裂纹。
在620℃下退火后,塑性变形能力可提高到6%;当热处理温度达840℃时,其塑性还可进一步改善。
化学镀镍层同钢铁、铜及其合金、镍和钴等基体金属有良好的结合力。
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_精品文档
化学镀镍1 化学镀的定义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的氧化还原作用,从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法.M n+ + ne(由还原剂提供的) 催化表面M02 化学镀与电镀的区别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化学还原法进行的金属沉积过程。
3 化学镀的优缺点优点:(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。
(3)可以获得较大厚度的镀层,甚至可以电铸。
(4)无需电源。
(5)镀层致密,孔隙小。
(6)镀层往往具有特殊的化学,机械或磁性能。
缺点:(1)溶液稳定性差,溶液维护,调整和再生等比较麻烦,成本比电镀高。
(2)镀层常显示出较大的脆性。
4 化学镀镍和电镀镍制品性能比较5 化学镀能获得镀层的构成(1)纯金属镀层,如C u Sn Ag Au Ru Pd(2)二元合金镀层,如Ni—P Ni—B C o—P C o—B(3)三元及四元合金镀层,如Ni—Co—P Ni—W—Sn—P(4)化学复合镀层6 化学镀镍的定义化学镀镍,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成膜技术.7 化学镀镍的基本工艺如同其他湿法表面处理一样,化学镀镍包括镀前处理、施镀操作、镀后处理各部分工艺序列组成,正确地实施工艺全过程才能获得质量合格的镀层。
然而,与电镀工艺比较,化学镀镍工艺全过程应格外仔细。
化学镀取决于在工件表面均匀一致的、迅速成的初始状态(起镀过程),化学镀镍并无外力启动和帮助克服任何表面缺陷;于是,工件一进入镀液即形成均匀一致的沉积界面,这一点很重要,因为化学镀是靠表面条件启动的,即异相表面自催化反应,而不是电力。
一般来说,化学镀镍液比较电镀液更加敏感娇弱。
化学镀镍
化学镀镍張正東发表于: 2010-8-18 16:10 来源: 半导体技术天地化学镀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。
化学镀镍
为了防止上述现 象再 次发生 , 无论 在溶 液 的pH值 由高 往低 调 , 还是 由低往 高调 时 ,用的是硫酸溶 液 ,还 是氢氧 化钠溶 液的浓度都 要 稀释至 3%以下 ,且 必须 边搅拌 、 边 慢慢 加入 ,这样 pH值 才 不会 有 大 的波动 ,也不至于 出现硫酸镍的 结 晶析 出和氢氧化镍 的沉淀而造成 镍盐 的损耗。
由于这一笔误 ,亮镍溶液中氯 化 镍 含 量 过 高 而 引 起 镍 阳 极 溶 解 过 快 ,阳极 泥 渣增 加 ,放 电概 率 升 高 ,造成操作环境恶化 ,镀层 出现 毛刺 、裂纹 、电流效率降低 ,内应 力增加等一 系列 问题 的发生。
最后对溶液进行适 当稀释 ,由 铸造 的镍 阳极板 改用 电解镍板 ,并 下班 时从槽 中取 出 ,以防镍 阳极板 的过 快溶解 而造成 无法控 制的尴尬 局面 ,采取 这些措 施之后 问题终于 得到 了解决 。
(2)十 二烷基 硫酸钠 含量 过 低。十二烷基硫酸钠是一种阴离子 型表面活性剂 ,可 以降低镀件和溶 液之 间的界面张力 ,使溶液润湿镀 件 ,既能起到润湿作用 ,又能防止 出现针孔 。但 当十二烷基硫酸钠低 于0.05 g/L时 ,镀 出镀件 会 出现雾 状 ,应予 以注意。
十二烷基硫酸钠在 电镀过程 中
调 整镀 镍 溶液 的pH值 时是 否 有据 可依 呢7目前 对镀镍 溶液 来说 还做不 到这一点 ,这是 因为镀镍溶 液中有硼酸 ,硼酸有缓冲作用 ,在 不 同浓度 和 不 同pH值 条件 下 ,硼 酸 的缓 冲作 用 差 别较 大 ,若 每 次 pH值 的调 整 数据 都 能详 细记 录 , 则对下一次调 整还是 有一定参考价 值 的 。
化学镀镍
学镀层的物理性质与化学性质密度:镍的密度在20℃时为8.91g/cm3。
含磷量1%-4%时为8.5 g/cm3;含磷量7%-9%时为8.1 g/cm3;含磷量10%-12%时为7.9 g/cm3。
镀层密度变化的原因不完全是溶质原子质量的不同,还与合金化时点阵参数发生变化有关。
热学性质:热膨胀系数是用来表示金属尺寸随温度的变化规律,一般是指线膨胀系数μm/m/℃。
化学镀Ni-P(8%-9%)的热膨胀系数在0—100℃内为13μm/m/℃。
电镀镍相应值为12.3-13.6μm/m/℃。
热传导系数可以从电导率计算。
化学镀镍的热导率比电镀镍低,在 4.396~5.652W/(m·K)范围。
电学性质:由于镀层是很薄的一层金属,测定比电阻困难。
Ni-P(6%-7%)比电阻为52-68μΩ·cm,碱浴镀层只有28-34μΩ·cm,纯镍镀层的比电阻小,仅为6.05μΩ·cm。
镀层比电阻的大小与镀浴的组成、温度、pH值,尤其是磷含关系密切。
另外热处理也明显影响着比电阻值的大小。
磁学性质:化学镀Ni-P合金的磁性能决定于磷含量和热处理制度,也就是其结构属性——晶态或者非晶态。
P≥8%(wt)的非晶态镀层是非磁性的,含5%-6%P的镀层有很弱的铁磁性,只有P≤3%(wt)的镀层才具有铁磁性,但磁性仍比电镀镍小。
钎焊性能:化学镀镍层拥有良好的钎焊性能,如在铝合金制品上镀7~8um镍磷镀层就可以改善钎焊性能,使铝散热品与硅晶体管连接良好。
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。
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。
化学镀镍配方
化学镀镍配方化学镀镍是一种电化学的金属镀覆技术,可以用来给不同种类的金属表面附加一层镍层,从而使它们具有良好的抗腐蚀性和美观度。
这种技术被广泛应用在制造和修理飞机、汽车、工程机械和其他机械设备等领域。
本篇文章将介绍化学镀镍的基本原理和配方,并提供制备化学镀镍所需的材料和步骤。
一、化学镀镍的基本原理化学镀镍是通过将一种镍化学药液在金属表面上电化学还原的方式,来制造出一层镍金属保护层的工艺。
当材料浸泡在含有镍离子的溶液中时,金属表面上存在的一些杂质会吸附到溶液中,从而让表面变得更加干净。
随后,通过控制电流和温度,镍离子可以被还原到表面上,从而形成一层均匀的镍金属层。
这个过程称为“还原”。
化学镀镍的优点在于可以生产出非常均匀的薄层,并使复杂的形状更容易得到保护。
这种技术与其他金属镀覆技术不同,因为它可以在其中一个合标金属和非金属表面上制备出均质和连续的涂层,从而强化金属的耐磨性和耐腐蚀性。
化学镀镍技术还可以用于在成千上万的不同材料上,而且处理后的材料的完整性和表面质量十分高。
二、化学镀镍的配方化学镀镍配方包括镍盐、酸和添加剂。
下面是几种常见的化学镀镍配方:1.含锌化学镀镍配方:材料:镍氰酸 15 g/L硝酸 20 g/L氯化锌 2 g/L硼酸 25 g/L添加剂还原剂(Sodium Borohydride, NaBH4)2.5 g/L方法:① 在像槽这样的金属容器中混合镍盐、硝酸和氯化锌,然后向溶液中加入硼酸稳定剂,搅拌均匀。
② 在使用之前,还需要向溶液中添加还原剂。
③ 在将许多不同的金属材料浸入溶液中之前,需要调整镍盐、酸和稳定剂的配方,以便在不同的材料表面上形成适当的涂层。
2.光亮铜表面化学镀镍配方:材料:镍浴 44 g/L氯化铵 110 g/L添加剂硫代磺酸根离子(Thiourea, Tu)0.25 g/L硼酸 80 g/L方法:① 将镍盐和氯化铵混合在一起,然后添加稳定剂并用水稀释。
② 填充电容槽或者类似的容器。
化学镀镍技术问答-36页word资料
现代化学镀镍技术问答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/dm2,10s。
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
使用过程中稳定性的监控,如果上述试验出现混浊时间明显加快,说明化学镀镍浴处于不稳定状态。 4.一般工艺 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。
1.什么是化学镀镍 化学镀镍,又称为无电解镀镍或自催化镀镍,是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表面靠自催化的还原作用而 进行的金属沉积过程。
化学镀溶液的分类方法很多,根据不同的原则有不同的分类法。按 PH 值分为酸性镀液和碱性镀液,酸性镀液 PH 值一般在 4~6,碱性镀液 PH 值一般大于 8,碱性镀液因其操作温度较低,主要用于非金属材料的金属化(如塑料,陶 瓷等);按还原剂类型不同有次亚磷酸盐、胺基硼烷、硼氢化物以及肼做还原剂的化学镀镍溶液;按温度分类则有高温 镀液(80~95℃)、低温镀液(60~70℃)以及室温镀液;按镀层磷含量可分为高磷镀液、中磷镀液和低磷镀液,高磷 镀液含磷量 9%~12%(质量),镀层呈非磁性、非晶态,在酸性介质中有很高的耐腐蚀性。利用镀层非磁性,主要用于 计算机硬盘的底镀层、电子仪器防电磁波干扰的屏蔽等以及工件的防腐镀层;中磷镀液获得的镀层含磷量为 6%~9%(质 量),此类镀液沉积速率快、稳定性好、寿命长,镀层既耐腐蚀又耐磨,在工业中应用最为广泛,如汽车、电子、纺织 机械、石油化工机械、食品工业、办公设备、精密机械工业等;低磷镀液含磷量 0.5%~5%(质量),此类溶液所得到的 镀层硬度高、耐磨,特别是在碱性介质中的耐腐蚀性能明显优于中磷和高磷镀层。近年来还开发了三元镍-磷合金镀液, 有镍铬磷、镍铜磷、镍钴磷等多种镀液。 2.检测标准 GB/T13913—92 自催化镍-磷镀层技术要求和试验方法 ISO4527(1987),ISO/TC107 自催化镍磷镀层——规范和试验方法 ASTM B656——79 美国 金属上工程用自催化镀镍标准实施方法 MILC 26074B 美国 军用规范 化学镀镍层技术要 求 AMS 2404A——航空材料规范 化学镀镍 AMS 2404——航空材料规范 化学镀镍,低磷 NACE T—6A—54 美国 腐蚀工程师学会文件 化学镀镍层 DEF STD 03-5/1 英国 材料的化学镀镍 NFA-91-105 法国 化学镀镍层特性和测试方法 DIN 50966(1987)德国 功能用化学镀镍 RAL-RG660 第二部分(1984)德国 硬铬和化学镀镍层的质量保证 ONORM C2550(1987)奥地利 化学镀镍磷镀层—技术要求和测试 3.化学镀镍溶液成分分析 为了保证化学镀镍的质量,必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在最佳范围(状态),这就要求操作者经常进 行镀液化学成分的分析与调整。 1.Ni2+浓度
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一、化学镀镍溶液的成分分析为了保证化学镀镍的质量,必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在最佳范围(状态),这就要求操作者经常进行镀液化学成分的分析与调整。
1.Ni2+浓度镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。
试剂(1)浓氨水(密度:0.91g/ml)。
(2)紫脲酸胺指示剂(紫脲酸胺:氯化钠=1:100)。
(3)EDTA容液0.05mol,按常规标定。
分析方法:用移液管取出10ml冷却后的化学镀镍液于250ml的锥形瓶中,并加入100ml蒸馏水、15ml浓氨水、约0.2g指示剂,用标定后的EDTA溶液滴定,当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。
镍含量的计算:C Ni2+= 5.87 M·V (g/L)式中M——标准EDTA溶液的摩尔浓度;V——耗用标准EDTA溶液的毫升数。
2.还原剂浓度次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O浓度的测定其原理是在酸性条件下,用过量的碘氧化次磷酸钠,然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘,淀粉为指示剂。
试剂(1)盐酸1:1。
(2)碘标准溶液0.1mol按常规标定。
(3)淀粉指示剂1%。
(4)硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。
分析方法:用移液管量取冷却后的镀液5ml于带盖的250mL锥形瓶中;加入盐酸25mL碘标准溶液于此锥形瓶中,加盖,置于暗处0.5h(温度不得低于25℃);打开瓶盖,加入1mL淀粉指示剂,并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为终点。
计算:C NaH2PO2·H2O = 10.6(2M1V1-M2V2) (g/L)式中M1——标准碘溶液的摩尔浓度;V1——标准碘溶液毫升数;M2——标准硫代硫酸钠溶液的摩尔浓度;V2——耗用标准硫代硫酸钠溶液毫升数。
3.NaHPO3·5H2O的浓度化学镀镍浴还原剂反应产物中影响最大的是次磷酸钠的反应产物亚磷酸钠。
其他种类的还原剂的反应产物的影响较小甚至几乎无影响,如DMAB。
其测定原理是在碱性条件下,用过量的碘氧化亚磷酸,但次磷酸不参加反应;然而,用硫代硫酸钠反滴定剩余的碘;淀粉为指示剂。
试剂(1)碳酸氢钠溶液5%。
(2)醋酸98%。
(3)其余试剂同前。
分析方法:用移液管量取冷却后的镀液5ml于250mL的锥形瓶中(可视Na2HPO3含量多少决定吸取镀液体积),加入蒸镏水40mL。
加入碳酸氢钠溶液50mL,使用移液管量取40mL标准碘溶液于锥形瓶中,加盖,放置暗处1h。
开启瓶盖,滴加醋酸至PH<4,摇匀,用硫代硫酸钠滴定至溶液呈淡黄色,加入淀粉试剂1mL,继续滴定至蓝色消失1min即为终点。
计算:CNa2HPO3=12.6(2M1V1-M2V2) (g/l)式中M1——标准碘溶液的摩尔深度;V1——耗用标准碘溶液的毫升数;M2——标准硫代硫酸钠溶液的摩尔深度;V2——耗用标准硫代硫酸钠的毫升数.4.其他化学成分的浓度化学镀镍浴中还含有多种有机羧酸盐作为络合剂、缓冲剂、稳定剂等,其深度的测定在现场进行比较困难;大多数实验室采用高效液相色谱分离,红外、紫外可见光谱、质谱定性定量分析。
化学镀镍浴中有害金属离子则采用发射光谱、原子吸收光谱定性定量分析。
5.化学镀镍浴稳定性的测定取试验化学镀镍液50mL,盛于100mL的试管中,浸入已经恒温至60±1℃的水浴中,注意使试管内溶液面低于恒温水浴液面约2cm。
半小时后,在搅拌下,使用移液管量取浓度为100×10-6 的氯化钯溶液1mL于试管内。
记录自注入氯化钯溶液至试管内,化学镀浴开始出现混浊(沉淀)所经历的时间,以秒表示。
这是一种测定化学镀镍浴稳定性的加速试验方法,可作为鉴别不同化学镀镍浴稳定性时的参考;亦可用于化学镀镍浴在使用过程中稳定性的监控,如果上述试验出现混浊时间明显加快,说明化学镀镍浴处于不稳定状态。
●二、化学镀镍溶液的组成与镀液成分设计常识⏹优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。
化学镀镍溶液应包括:镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。
主盐化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐,如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等,由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离子。
早期曾用过氯化镍做主盐,但由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性,还产生拉应力,所以目前已很少有人使用。
同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能是有益的。
但因其价格昂贵而无人使用。
其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍,使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根,也不至于在使用中随着补加次磷酸钠而带入大量钠离子,同样因其价格因素而不能被工业化应用。
目前应用最多的就是硫酸镍,由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。
因为硫酸镍是主盐,用量大,在镀中还要进行不断的补加,所含杂质元素会在镀液的积累,造成镀液镀速下降、寿命缩短,还会影响到镀层性能,尤其是耐蚀性。
所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单,做到每个批量的质量稳定,尤其要注意对镀液有害的杂质尤其是重金属元素的控制。
还原剂用得最多的还原剂是次磷酸钠,原因在于它的价格低、镀液容易控制,而且合金镀层性能良好。
次磷酸钠在水中易于溶解,水溶液的pH值为6。
是白磷溶于NaOH中,加热而得到的产物。
目前国内的次磷酸钠制造水平很高,除了国内需求外还大量出口。
络合剂化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外,最重要的组成部分就是络合剂。
镀液性能的差异、寿命长短主要取决于络合剂的选用及其搭配关系。
络合剂的第一个作用就是防止镀液析出沉淀,增加镀液稳定性并延长使用寿命。
如果镀液中没有络合剂存在,由于镍的氢氧化物溶解度较小,在酸性镀液中便可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。
硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子,它有水解倾向,水解后呈酸性,这时即析出了氢氧化物沉淀。
如果六水合镍离子中有部分络合剂存在则可以明显提高其抗水解能力,甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。
不过,pH值增加,六水合镍离子中的水分子会被OH根取代,促使水解加剧,要完全抑制水解反应,镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。
镀液中还有较多次磷酸根离子存大,但由于次磷酸镍溶液度较大,一般不致析出沉淀。
镀液使用后期,溶液中亚磷酸根聚集,浓度增大,容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。
加入络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低,可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。
络合剂的第二个作用就是提高沉积速度,加络合剂后沉积速度增加的数据很多。
加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降,从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的,所以这个问题只能从动力学角度来解释。
简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后,提高了它的活性,为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能,从而增加了沉积反应速度。
络合剂在此也起了加速剂的作用。
能应用于化学镀镍中的络合剂很多,但在化学镀镍溶液中所用的络合剂则要求它们具有较大的溶解度,存在一定的反应活性,价格因素也不容忽视。
目前,常用的络合剂主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物,如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等,或用它们的盐类。
在碱浴中则用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐。
不饱和脂肪酸很少使用,因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子,降低还原剂的利用率。
而常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等则很少使用,乙酸常用作缓冲剂,丙酸则用作加速剂。
稳定剂化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系,由于种种原因,如局部过热、pH值提高,或某些杂质影响,不可避免的会在镀液中出现一些活性微粒—催化核心,使镀液发生激烈的均向自催化反应,产生大量Ni—P黑色粉末,导致镀液短期内发生分解,逸出大量气泡,造成不可挽救的经济损失。
这些黑色粉末是高效催化剂,它们具有极大的比表面积与活性,加速了镀液的自发分解,几分钟内镀液将报废生效。
稳定剂的作用就在于抑制镀液的自发分解,使施镀过程在控制下有序进行。
稳定剂是一种毒化剂,即毒性催化剂,只需加入痕量就可以抑制镀液自发分解。
稳定剂不能使用过量,过量后轻则减低镀速,重则不再起镀。
我们大致把我们从前用的稳定剂分为四类:1. 第六主族元素S、Se、Te的化合物;2. 某些含氧化合物;3. 重金属离子4. 水溶性有机物。
以上所说的是以次磷酸根作还原剂为例子,但其基本原理在胺基硼化物浴中同样适用。
但强碱性的硼氢化钠浴及90℃温度下,有些稳定剂往往会分解、沉淀而失效。
有报道说用铊盐效果不错。
另外,硝酸铊还能增加较低温度下镀浴的沉积速度。
铊盐能在Ni—B镀层中共沉积,有时高达6%的含量。
加速剂为了增加化学镀的沉积速度,在化学镀镍溶液中还加入一些化学药品,它们有提高镀速的作用而被称为加速剂。
加速剂的作用机理被认为是还原剂次磷酸根中氧原子可以被一种外来的酸根取代形成配位化合物,或者说加速剂的阴离子的催化作用是由于形成了杂多酸所致。
在空间位阻作用下使H-P键能减弱,有利于次磷酸根离子脱氢,或者说增加了次磷酸的活性。
实验表明,短链饱和脂肪酸的阴离子及至少一种无机阴离子,有取代氧促进次磷酸根脱氢而加速沉积速度的作用。
化学镀镍中许多络合剂即兼有加速剂的作用。
缓冲剂化学镀镍过程中由于有氢离子产生,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PH值缓冲能力,也就是说使之在施镀过程中pH值不至于变化太大,能维持在一定pH值范围内的正常值。
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。
缓冲剂缓冲性能好坏可用pH值与酸浓度变化图来表示,酸浓度在一定范围内波动而pH值却基本不变的体系缓冲性能好。
化学镀镍溶液中常用的一元或二元有机酸及其盐类不仅具备络合镍离子的能力,而且具有缓冲性能。
在酸性镀浴中常用的HAC-NaAC体系就有良好的缓冲性能,但醋酸根的络合能力却很小,它一般不做络合剂用。
其它组份与电镀镍一样,在化学镀镍溶液中加入少许的表面活性剂,它有助于气体的逸出、降低镀层的孔隙率。
另外,由于使用的表面活性剂兼有发泡剂作用,施镀过程中在逸出大量气体搅拌情况下,镀液表面形成一层白色泡沫,它不仅可以保温、降低镀液的蒸发损失、减少酸味,还使许多县浮的脏物夹在泡沫中而易于清除,以保持镀件和镀液的清洁。
表面活性剂是这样一类物质,在加入很少量时就能大幅度地降低溶剂的表面张力、界面张力,从而改变体系状态。
在固—液界面上由于固体表面上原子或分子的价键力是未饱和的,与内部原子或分子比较能量相对较高,尤其金属表面是属于高能表面之列,它与液体接触时表面能总是减小的。
换句话说,金属的固—气界面很容易被固—液界面代替(润湿定义就是固体表面吸附的气体为液体取代)。
化学镀镍是一种功能性镀层,一般不做装饰用,故不要求光亮。