化学镀镍配方分,化学镀镍配方分析技术及生产工艺

化学镀镍配方成分分析，镀镍原理及工艺技术导读：本文详细介绍了化学镍的研究背景，分类，原理及工艺等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。

禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事化学镍成分分析、配方还原、研发外包服务，为化学镍相关企业提供一整套配方技术解决方案。

一、背景

化学镀镍也叫做无电解镀镍，是在含有特定金属盐和还原剂的溶液中进行自催化反应，析出金属并在基材表面沉积形成表面金属镀层的一种优良的成膜技术。化学镀镍工艺简便，成本低廉，镀层厚度均匀，可大面积涂覆，镀层可焊姓良好，若配合适当的前处理工艺，可以在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上获得性能良好的镀层，因此在表面工程和精细加工领域得到了广泛应用。

禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。

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二、化学镀工艺

化学镀工艺流程为：试样打磨-清洗-封孔-布轮抛光-化学除油-水洗-硝酸除锈-水洗-活化-化学镀-水洗-钝化-水洗-热水封闭-吹干。

图1 化学镀的工艺流程图

三、化学镀镍分类

化学镀镍的分类方法种类多种多样，采用不同的分类规则就有不同的分类法。

四、化学镀镍原理

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，已经提出的理论有羟基-镍离子配位理论、氢化物理论、电化学理论和原子氢态理论等，其中以原子氢态理论得到最为广泛的认同。

该理论认为还原镍的物质实质上就是原子氢。在以次亚磷酸盐为还原剂还原Ni2+时，可以以下式子表示其总反应：

3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni（1）

也可表达为：

Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni（2）

其过程可分为以下四步：首先，加热化学沉积镍-磷合金镀液，此时镀液并未马上反应，而是金属首先进行催化，H2PO2-在水溶液中发生脱氧生成了

H2PO3-，同时释放出原子态活性氢。

H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H吸附+H+（3）

然后，原子态活性氧被吸附在催化金属表面上而使其活化，把水溶液中的Ni2+还原生成的金属镍同时在催化金属表面上进行沉积。

Ni2++2H吸附→2H++Ni（4）

再后，在催化金属表面上的原子态活性复与H2PO2-反应将其还原为P。与此同时，因为金属的催化作用使次H2PO2-发生了分解，生成了亚磷酸根，并脱附析出氧气分子。

H2PO2-+H→P+H2O+OH-（5）

H2PO2-+H2O→H2PO3-+H2（6）

2H→H2↑（7）

最后，镍原子和磷原子共沉积，并形成镍-磷合金层。

P+3Ni→Ni3P（8）

以上反应全部都需要在较高的温度(一般为60 <95℃)下提供能量，并在催化活性表面上进行。反应除了生成金属ni之外，还还生成了p、h2PO3-和H2，反应过程中生成的H+使镀液pH下降，酸性更强。反应速率与镀液成分、pH和温度以及其他因素都有关系。

从方程(4) (5) (8)可以发现，反应生成的镍与磷结合生成镀层合金。所以实际上若还原剂使用次亚磷酸盐则反应形成的镀层是镍-磷合金，其含磷量约在

3-15%之间。

同时可以看到(2) (5) (6)反应过程相互竞争：

Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni（2）

H2PO2-+H→P+H2O+OH-（5）

H2PO2-+H2O→H2PO3-+H2（6）

(2)(5)(6)反应过程表明，若在温度不变，镀液pH值升高，则有利于反应式(2)的进行，即会提高镍的还原速度，同时磷的还原速度反而会下降，因而此时得到了磷含量下降的镀层；反之，降低镀液pH值，对反应(5)、(6) 两过程的进行非常有利，此时镍离子被还原的速度会下降，磷被还原的速度会进一步提高，H2的析出量也升高。

4.化学镀镍液的组成

镀液的组成包括主盐(镍盐)，络合剂、缓冲剂、加速剂、还原剂、稳定剂、湿润剂、光亮剂、去应力剂、pH调整剂等。

通过对化工产品的配方分析还原，有利于企业了解现有技术的发展水平，实现知己知彼；有利于在现有产品上进行自主创新，获得知识产权；有利于在生产过程中发现问题、解决问题。通过对化工产品的配方改进，配方研发，可以加快企业产品更新换代的速度，提升市场竞争力，因此，对于化工产品的分析、研发已变得刻不容缓！

1）主盐（镍盐）

主盐即含镀层金属离子的盐，镍盐是化学镀镍溶液中的主盐，主要有

Ni2SO4、NiCl2、醋酸镍、磺酸镍等，其主要作用是提供Ni2+。目前应用最多的就是硫酸镍。由化学反应速率影响因素可知，主盐浓度越小时沉积速率就越慢，生产效率就越低，反之，主盐含量越高时沉积速率越快，生产效率越高，但主盐

浓度过大时会导致反应速度过快，就容易使表面沉积的金属镀层比较粗糙，而且镀液稳定性降低，容易发生自分解现象，降低镀液稳定性。

2）还原剂

还原剂是提供电子以还原主盐离子的试剂。主要有NaH2PO2、NaBH4、二甲基氨硼烷、肼、二乙基氨硼烷等。

镀液还原剂若使用NaBH4、氨基硼烷等硼化物时可得Ni-B合金；若采用N2H4作还原剂，获得的金属镀层的纯度相对较高。在酸性镀镍液中采用的还原剂常采用NaH2PO2，此时得到的镀层为Ni-P合金。NaH2PO2的优点是采购价格便宜、易溶于水、镀液较易控制、镀层性能优良等。一般情况下，NaH2PO2使用量与主盐量的关系为：

溶液中的主盐和还原剂的反应速度受还原剂浓度的影响很大，还原剂浓度越大，其还原能力越强，反应速度就会加快；但是还原剂浓度过高则导致溶液发生自分解反应，工艺控制难度加大，获得的金属沉积镀层的外观也难以达到理想要求。3）络合剂

络合剂具有重要的作用，在化学镀镍工艺中的地位仅次于主盐和还原剂。如果化学镀镍镀液中未添加络合剂，因为镍的氧氧化物的溶解度比较小，当镀液为酸性溶液时，发生水解非常容易生成浅绿色絮状的含水氧氧化镍沉淀所以常在镀液中添加络合剂。

化学镀镍镀液常用的络合剂有：柠檬酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、琥珀酸、羟基乙酸、氨基乙酸、乳酸、酒石酸、EDTA（乙二胺四乙酸）、HEDP（羟基乙叉二膦酸）、ATMP（氨基三甲叉膦酸）、乙二醇酸。