薄膜材料的制备

化学镀制备技术

材料科学与工程

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化学镀制备技术

一技术原理

1人们创造这种方法的起因和目的

化学镀又称为“无电解镀”，即在无外电流通过的情况下，利用还原剂将电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的材料表面，沉积出与基体牢固结合的镀覆层。材料可以是金属，也可以是非金属。镀覆层主要是金属和合金，最常用

的是镍和铜。

化学镀技术均镀能力强，适用于各种复杂形状的工件且不需通电，节能环保，引起了科学家们的关注及研究。化学镀得到的镀层具有光亮或半光亮的外观、晶粒细、致密、孔隙率低的性能，某些化学镀层还具有特殊的物理化学性能。

2适用于哪些材料或条件

可在铸铁、钢铁、铜及铜合金、铝及铝合金、镁及镁合金、不锈钢、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、木材等材料上进行化学镀。

镀件的表面被化学镀液包围且镀层本身可以进行催化还原使沉积过程在施镀溶液中持续不断的进行。

3优点和缺点

3.1所制备材料的优点

（1）耐腐蚀性强：该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于不锈钢。

（2）耐磨性好：由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性。因此，摩擦系数小，非粘着性好，耐磨性能高，在润滑情况下，可替代硬铬使用。

（3）光泽度高：催化后的镀件表面光泽度可与不锈钢制品媲美，呈白亮不锈钢颜色。工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光。

（4）表面硬度高：经本技术处理后，金属表面硬度可提高一倍以上，在钢铁及铜表面可达570HV。镀层经热处理后硬度达1000HV，工模具镀膜后一般寿命提高3倍以上。

（5）结合强度大：本技术处理后的合金层与金属基件结合强度增大，一般在350-400Mpa条件下不起皮、不脱落、无气泡，与铝的结合强度可达102-241Mpa。（6）仿型性好：在尖角或边缘突出部分，没有过份明显的增厚，即有很好的仿型性，镀后不需磨削加工，沉积层的厚度和成份均匀。

（7）工艺技术高适应性强：在盲孔、深孔、管件、拐角、缝隙的内表面可得到均匀镀层，所以无论您的产品结构有多么复杂，本技术处理起来均能得心应手，绝无漏镀之处。

（8）低电阻，可焊性好。

3.2所制备材料的缺点

随着化学镀的应用范围和生产规模不断扩大以及人们环保意识的日益增强，化学镀废液所导致的环境污染已经越来越受到人们的重视，研究化学镀液的净化和再利用就成了一个比较时新的研究方向，并且已取得了一些研究成果。

镀液稳定性不高，使用寿命不长。

4制备原理的创新点

化学镀制备技术不需要通电，节约能源

实验不需要大型设备，操作简单方便；

镀液可循环使用几次，改进工艺配方还可以解决废液排放污染环境的问题；

此技术可解决形状复杂的零件表面不均镀的问题

粉末化学镀技术近年来使用较多，

化学镀技术镀层质量和经济效益都有一定的优势，

二此技术所制备材料的用途和特殊要求、主要的制备方法？如何选择适当的制备方法和工艺？

化学镀制备技术主要用来制备金属材料，如镁合金化学镀镍，提高其硬度等力学性能，提高其耐蚀性。

1化学镀镁合金的用途

镁合金凭借其密度小、比强度高、钎焊性好以及良好的磁屏蔽性等多种特性，镁合金正在成为现代高新技术领域中最值得期待的一种新型复合材料。它以其优异的力学性能和物理性能已经广泛的应用于航天、汽车和电子等领域。随着对镁合金的深入研究，其铸造工艺和各种性能的进一步完善，它将会成为未来金属材料领域的主力军，也会为人类社会的进步做出更大的贡献。

2化学镀镁合金的特殊要求

通过化学镀镍工艺对镁合金进行表面处理不但可提高耐腐蚀性能，同时可提高耐磨性，有着广阔的应用前景。然而，由于镁合金的化学性质十分活泼，用于钢铁等基材的普通化学镀液不适合镁合金。为了实现镁合金上化学镀镍，必须进

行特殊的前处理。

首先，可以改进自身的结构和性质。镁合金在铸造成型时就需要考虑到组成元素或引入的杂质对其在物理和化学性能方面可能造成的影响。结构设计中，应该力求简单，防止积水和积尘，避免增加电偶腐蚀风险。在机械加工或者热处理等工艺过程中出现的砂眼、孔洞及残余应力等缺陷容易造成应力腐蚀、疲劳腐蚀，应该极力避免。

第二种提高镁合金耐蚀性的方法是改变其工作环境介质的成分（如最常见的方法是加入缓蚀剂，去除氯离子等有害离子）、湿度（如通风、使用干燥剂）或pH值等。显然，这样的方法也只是降低了环境对镁合金的腐蚀速率，并未真正提高镁合金自身的耐腐蚀能力。

第三种方法是电化学保护。电化学保护是指对镁合金施加一定的电压，使其电势移向免蚀区或钝化区以减少或防止腐蚀的方法。电化学保护只适合于镁合金发生电化学腐蚀的情况，按作用机理可以分为阴极保护和阳极保护。阴极保护是将直流电负极接到镁合金上，使其成为阴极受到保护，正极接到废铁上成为阳极，受到腐蚀。由于镁合金的电势太低，采用牺牲阳极法和阳极电保护法对镁合金进行保护并不现实，这方面的报道也不多。

第四种，由于镁是地壳中含量最丰富的元素之一，其丰度居第8位，约占地壳组成的2.5％，主要以白云石（碳酸镁钙）、菱镁矿存在。研究报道最多、应用最广泛的镁合金保护方法是对其进行表面改性或表面涂覆处理。

3化学镀镁合金主要制备方法

镁合金化学镀工艺流程主要包括打磨抛光，碱洗，酸洗，配制溶液，化学镀五个步骤。

（1）打磨抛光

利用水砂纸和金相砂纸逐次打磨镁合金AZ91D的表面直到其表面光滑而且没有明显的划痕为止，用抛光机进行抛光，从而能够保证待镀的基体的表面都是光滑而且一致的。

（2）碱洗

称量所需质量KOH，用去离子水溶解，将水浴锅升至60℃预热并将基体放入其中预热。将处理好的试样放入氢氧化钾溶液中用于碱洗除去表面油脂等油污，5min后取出并用去离子水洗净擦干。