文档介绍：第三章化学镀技术
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主要内容
化学镀技术
化学镀基本概念、基本原理及其特点
化学镀镍
化学镀镍的基本原理、化学镍层的应用、化学镀镍溶液组成、化学镀镍工艺和化学镀镍的性能。
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化学镀技术
. 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体表面生沉积镀层的方法。可表示为:
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化学镀必须要有催化剂——基体往往可以作为催化剂,但当基体被完全覆盖之后,要想使沉积过程继续进行下去,其催化剂只能是沉积金属本身。
若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,是反应不断下去,因此化学镀又称为自催化镀( autocatalytic plating)、无电解镀(electroless plating).
因此,化学镀可以说是一种沉积金属的、可控制的、自催化的化学反应过程。它与时间成正比,理论上认为可以产生较厚的沉积层。
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到目前为止只发现部分金属元素具有化学沉积过程中的自催化效应。如Ni, Co, Cu, Pd, Pt, Ag, Au等金属以及包含上述一种或多种金属的合金。
这些金属和合金还可以夹入一些本来不能直接依靠自身催化而沉积的金属和非金属元素,甚至还可以夹带各种分散态的金属或非金属颗粒而形成复合镀层。
用化学镀方法还可以成功地制备非晶态合金镀层。
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化学镀基本原理
最常用的还原剂是次磷酸盐和甲醛,最近又逐渐采用硼氢化物、***基硼烷类和肼类衍生物等作为还原剂。
化学镀从本质上说是一个无外加电场的电化学过程。化学镀如果用电化学进行说明,有金属离子Mn+被还原的阴极反应和还原剂被氧化的阳极反应:
阴极反应:
阳极反应:
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化学镀的基本特点
与电镀工艺相比,化学镀具有以下特点:
(1)镀层厚度非常均匀,镀液的分散能力接近100%,无明显的边缘效应,几乎是基体材料形状的复制。特别适合于形状复杂工件、腔体件、探孔件、管件内壁等表面施镀。
(2)通过敏化、活化等前处理,化学镀可以在非金属(如塑料、玻璃、陶瓷及半导体材料)表面上进行,而电镀法只能在导体表面施镀。化学镀工艺是非金属表面金属化的常用方法,也是非导体材料电镀前做导电层的方法。
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(3) 工艺设备简单,不需要电源、输电系统及辅助电极,操作时只需要包工件正确悬挂在镀液中即可。
(4) 化学镀是靠基体自催化活性而施镀的,其结合力一般优于电镀。
(5)镀层有光亮或半光亮的外观,晶粒细小致密、孔隙率低,某些化学镀层还具有特殊的物理化学性能。
缺点:
(1) 化学镀品种远少于电镀。
(2)镀液寿命短,废水排量大,沉积速度慢,成本也比电镀高。
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化学镀镍技术
概述
化学镀镍是化学镀中应用最为广泛的一种方法,所用还原剂有次磷酸盐、硼氢化钠和二******硼烷等。目前国内生产上大多采用次磷酸钠作为还原剂,硼氢化钠和二******硼烷因价格较贵,只是少量使用。
化学镀镍技术除了有不同磷含量的镍磷合金工艺以外,还有Ni-M-P等三元合金工艺及Ni-B合金工艺。近几年还开发出了化学镀镍/金刚石、化学镀镍/碳化硅、化学镀镍/聚四***乙烯等复合镀层,以适用不同用途的需要。实际上化学镀镍技术已发展成为像一个家族一样的一系列的镀层,各具有不同的特点和性能,需要根据实际应用的要求来选择。
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化学镀镍基本原理
化学镀镍实际上就是在水溶液中通过氧化还原反应在具有催化活性的金属(如镍、铁、钴、银、钯、黄铜等)表面沉积镍-磷或镍-硼合金。
1、次亚磷酸盐镀液
以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍槽液中发生的化学反应,已经提出的几种理论有"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"。