化学镀简介PPT

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
4）镍原子和 磷原子共同沉积而形成Ni-P固溶体 5） 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。
镀液与镀层性能 电镀 镀层沉积驱动力 电能（电压） 镀液组成 受pH值影响 比较单纯 比较小 化学镀 化学能（还原剂） 相当复杂 大
受温度影响
沉积速率 镀液寿命 厚度 基体 成本
比较小
大 长 不均匀 导体 低
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。 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。
化学镀镍的应用
铝及铝合金是航天、军事、电子工业和卷烟机械的重要结构材料。但耐 蚀性、耐磨性和装饰性不佳。 化学镀镍恰好解决了这些问题。
镀镍插头
镀镍管道
航空用 材 计算机屏蔽电缆
汽车油管
人造金刚石：高硬度、高耐磨性，在工业上得到广泛 的应用。由于是亚稳态晶体，耐热性差，具有脆性， 还有杂质、气孔、裂纹等缺陷。在人造金刚石表面化 学沉积一层耐热耐磨的Ni-P合金是解决这些问题的最 有效的方法之一。
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 同其他催化反应一样需要热能才能使反应进行。
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。
• 化学镀铜流程： • 化学镀铜：传统化学镀铜多为垂直线，流 程均大同小异，一般流程为： • 膨胀→去钻污→中和→除油→微蚀→预浸 →活化→加速→化学镀铜
化学镀铜特点
• 化学镀铜操作简单，大型流水线可操作，无设备 的小工厂也可以操作。不需要通电，而且环保。 • 化学镀铜稳定性高，工作温度和溶液浓度适用范 围较宽。铜层致密，有极佳的结合力。这些都是 化学镀铜的优势。 • 基本适用于所有金属及非金属表面镀铜。
H2PO2-+H → H2O+OH-+P
3P+Ni → NiP3 2H →H2
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
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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。 还原反应是在催化活性的金属表面上进行。
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++H2PO21）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
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。 化学镀也叫做自催化镀、无电解镀。
化学镀层作为功能性镀层，未来将向两方面发展。一方面在已有的基 础上进一步完善提高，这包括化学镀镍钴合金的高容量存储、化学镀锡 和金的速度提高等问题的解决。另一方面，发展功能多样化和与其他先 进的辅助技术相互融合，包括印刷电路板的计算机的辅助设计、激光、 紫外光、红外线、超声波的诱导化学镀、纳米颗粒的掺杂和特殊性能的 元件的制造等先进技术。 考虑到可持续发展的需要，对化学镀废液的处理，尤其对于取代有毒 的还原剂和络合剂的问题解决，其中镍离子的回收利用、化学镀Sn-Pb合 金 中 重 金 属 等 诸 多 环 境 保 护 问 题 ， 也 是 值 得 关 注 。 作为一种优良的表面处理技术，化学镀还有很多应用领域有待进一 步开发，主要表现在以下几个方面： （1）航空及军用器材的表面化学镀。 （2）纺织、印刷、食品及木材加工机械的表面强化。 （3）模具及铸模的表面化学镀。 （4）医疗器件的表面化学镀。
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。
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 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。
化学镀铜的应用
• 化学镀铜广泛应用于各行各业。如：电子电器、五金工艺、 工艺品、家具装饰等等。 • 例如：不锈钢表面镀铜，线路板镀铜，铝材镀铜，铁件镀 铜，铜上镀铜，树脂镀铜，玻璃镀铜，塑料镀铜，金刚石 镀铜，树叶镀铜等等。 • 在电子工业中应用最广，制造双面孔化印制板和多层印制 线路板。
化学镀发展展望
化学镀的条件
1. 2. 镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电位。 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，
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