化学镀的特点原理及应用Word格式.docx

1、950.5-1.440%HF0.0141 4、处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需重新机械加工和抛光，即可直接装机使用。5、镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高。6、可处理的基体材料广泛：可处理材料有各种模具合金钢、不锈钢、铜、铝、锌、钛、塑料、尼龙、玻璃、橡胶、粉末、木头等。 二、化学镀镍的分类（一）所有化学沉积法可以分成三类（广义分类）：1置换镀（离子交换或电荷交换沉积）：一种金属浸在第二种金属的金属盐溶液中，第一种金属的表面上发生局部溶解，同时在其表面自发沉积上第二种金属。在离子交换情况下，基底金属本身就是还原剂。使用最广泛的基底金属（Me1）是铜、铁和镍

2、，而用得最多的镀层金属（Me2）则是金和铜。如将一只铁钉浸在硫酸铜溶液中，铁钉上就镀上薄薄一层铜。但它的实际应用是有限的，因为基底金属的表面一旦被溶液中的金属（Me2）覆盖，过程马上停止。所以其最大厚度是很小的，而且结合力没有真正的化学镀那么好。由于镀层质量差，厚度有限，所以应用非常有限。2接触镀：将欲镀的金属与另一种金属或另一块相同金属接触，并沉浸在沉积金属的盐溶液中的沉积法。当欲镀的导电基底表面与比溶液中待沉积的金属更为活泼的金属接触时，便构成接触沉积。在基底和接触金属之间形成了原电池对，其中接触金属是阳极，发生溶解，而欲镀基底起阴极的作用，金属便沉积到它的上面。此法与电沉积反应相同，所不

3、同的是电流来自化学反应，而不是由外电源提供。此法几乎没有实用意义，但是，它对在无催化活性基底上引发化学沉积，起到“反应起动剂”的作用上，具有重要意义。3真正的化学镀：从含有还原剂的溶液中沉积金属。下面我们所提的化学镀镍即为此种。（二）化学镀镍的分类：1按镀液的PH值分类：有酸性、中性和碱性三类。2按沉积温度分类：有低温、中温、高温三类。3按合金成分分类：有低磷、中磷和高磷三类。4按所用还原剂分类：有Ni-P、Ni-B等。三、化学镀镍的原理化学镀镍是利用镍盐溶液在强还原剂次亚磷酸钠的作用下，使镍离子还原成金属镍，同时次亚磷酸盐分解析出磷，因而在具有催化表面的镀件上，获得NI-P合金镀层。关于其氧

4、化-还原机理的解释有许多理论论述。对于以次亚磷酸盐还原镍离子的总反应可以写成：3NaH2PO2+3H2O+NiSO4 3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni （1）同样的反应可以写成如下离子式：2 H2PO2-+Ni2+2H2O2H2PO3-+H2+2H+Ni （2）或写成另一种形式：Ni2+ H2PO2-+H2ONi+ H2PO3-+2H+ （3） 所有这些反应都发生在催化活性表面上，需要外界提供能量，即在较高的温度（60T95）下，除了金属镍之外，还形成分子氢。此外，形成的氢离子使镀液变得更加酸性，同时还生成亚磷酸离子H 2PO3- 。根据G.古祖才特（G.Gutzeit）的理论，提出

5、了如下的分部反应：H2PO2-+H2O H2PO3-+H+2H吸附 （4）Ni2+2H吸附 Ni+2H+ （5）2H吸附 H2 （6） H2PO2-+H H2PO3-+H2 （7） H2PO2-+H吸附H2O+OH-+P （8） 3H2PO2- H2PO3- + H2O+2OH-+2P （9） 所有上述阶段，实际上还有其它一些，在整个还原反应中是同时发生的。速率取决于镀液成分、PH和温度以及其他因素。从方程（5），（8），（9）可以看到，除了镍以外，还形成磷，它与镍一起形成镀层成分。因而用次亚磷酸盐反应形成的化学镀镍层实际上是含3-15%磷的镍磷合金。同时也可看出上述反应过程包括几个相互竞争着

6、的氧化还原反应，它们是：Ni2+H2PO2-+H2O Ni+H2PO3-+2H+ （10） H2PO2-+HH2O+OH-+P （11）H2PO2-+H2OH2PO3-+H2 （12）这些竞争着的反应表明，如槽液温度不变，那么PH值高，有助于式（10）反应的进行，即是镍的还原速度升高，磷的还原速度下降，得到镀层其磷含量下降；反之，PH值低，有助于式（11）、（12）两反应的进行，即镍的还原速度下降，磷还原速度升高，析氢量变大。四、化学镀镍镀液1镀液的组成： 化学镀镍溶液的组成包括： 镍离子，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。（1）镍离子：为镀层金属

7、的来源，主要有硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、磺酸镍等。（2）络合剂：形成镍的络合物或整合物，防止镍离子浓度过量，从而稳定溶液，阻止亚磷酸镍沉淀，还起PH值缓冲作用。如羟基乙酸（乙醇酸）、氨基乙酸、乳酸、羟基丁二酸、柠檬酸、酒 酸及其盐类。（3）缓冲剂：长期控制PH值，使其稳定。如乙酸、乙酸钠、硼酸等。（4）加速剂：活化次亚磷酸盐离子，加速沉积反应的进行。如某些1-和2-羧酸阴离子、氟化物、硼酸盐等。（5）还原剂：主要有次亚磷酸钠，硼氢化钠，二甲基胺硼烷，二乙基胺硼烷，联氨等。（6）稳定剂：通过吸附遮敝催化活性核心，防止镀液分解。如Pb、Sn、钼、Cd或铊离子、硫尿等。（7）湿润剂（表面活性剂）：提高

8、镀件表面的浸润性，如离子或非离子表面活性剂。（8）光亮剂：增强化学镍层的光亮度，提高装饰效果。主要有丁炔二醇、炔丙醇、 、 、 、 等。（9）去应力剂：降低镀层的内应力（张应力），提高镀层与基体的结合力。如糖精等。（10）PH值调整剂：连续调整PH值。如H2 SO4 、HCl、NaOH、氨水等。2一些酸、碱性化学镍槽液示例：（1）酸性槽液： 硫酸镍：23g/l ，次亚磷酸钠：18g/l ，乳酸：20g/l 苹果酸：15g/l ，Pb ：1mg/l ，PH：5.2（NaOH调节）温度：85-90。（2）碱性槽液：硫酸镍：32 g/l ；次亚磷酸钠：15 g/l ；柠檬酸钠：84 g/l ；氯化铵

9、：50 g/l ；NH4 OH：60 g/l ；PH：9.389。五、化学镀镍的应用化学镀镍主要应用于下列几种不同情况：（1）耐磨性；（2）耐蚀、耐热性；（3）光亮性、脱模性；（4）润滑性；（5）焊接性；（6）电磁及导电性；（7）磨损或超差表面的加厚和修复等。如表（2）所示。表（2） 化学镀镍的应用范围应用部门基体金属镀层厚度（m）使用原因一、汽车工业喷油嘴钢15-28耐磨汽化器元件15耐蚀同步齿轮蒸铜15-38球形支柱25减震缓冲器10-15耐蚀和润滑制动元件耐磨、耐蚀和润滑齿轮与齿轮元件渗碳钢磨损表面加厚、耐磨万向节38散热器铝10耐蚀、钎焊、均匀厚度装饰零件5-18耐蚀、装饰燃油泵及活塞

10、铝合金传动轴30二、模具和铸模锌铸模合金钢25m耐磨和零件脱模玻璃模50m注塑模15m耐蚀和零件脱模塑料挤压模耐蚀、耐磨和零件脱模挤压模25-50m耐磨和脱模冲压模20-25橡胶模耐蚀、脱模三、纺织机件纺织辊筒50导纱筒40编织针15-130喷丝头不锈钢耐蚀、耐磨送料和导向杆纺织刮板12挤压喷嘴18-130大型针盘、针筒45#钢四、化学和石油工业压力容器反应器100耐蚀和产品纯度搅拌机轴泵和转子叶片铸铁/钢75耐蚀和磨蚀热交换器铁过滤器元件涡轮叶片压气机和转子叶片钢/铝125耐蚀和耐磨各种形式阀门阀门耐磨、防粘结和防应力腐蚀节流和控制阀钢/不锈钢油田工具油管和泵钻探泥浆泵耐蚀和防应力腐蚀防喷装

11、置五、航空和航天工业除水阀钢/铝合金40-50燃气涡轮机轴50-80耐磨、厚度均匀涡轮铲叶40-75耐磨、耐冲蚀扩散器壳防蚀、防冲蚀多向接头直升飞机桨叶及安全螺栓25-30耐磨、耐应力腐蚀齿轮箱壳体防腐蚀和冲蚀轴颈轴承耐磨和厚度均匀伺服阀18耐蚀、均匀和润滑压缩机叶片耐磨、耐蚀活塞头起落架元件130-200超差表面加厚油嘴元件耐蚀和均匀六、电子工业计算机传动机构记忆磁鼓和盘底座（底盘）铝/铜12-38耐蚀和钎焊性散热片耐蚀和钎焊开关装置25-30软盘7.5-25.4陶瓷电容器陶瓷电阻器2.5-18磁盘机5-75EMI屏蔽0.5-0.75 电子零件铜、铝防蚀、 钎焊插塞式接头Fe-Al-Mo合金

12、Ni-P:45,硬Au:3防蚀塑料机壳塑料Cu:2,Ni-P:1屏蔽高频辐射计算机机械装置外壳Al合金Ni-12P:耐蚀、耐磨、无磁性手机外壳Al-Mg合金10-12黑Ni耐磨、耐蚀、装饰微波谐振器15-20抗振、耐蚀薄膜电阻0.25-50高精度，高热稳定电阻率电容器元件5-10导电、钎焊压电陶瓷元件8-12导电、抗振、钎焊七、材料加工机械挤压柱和筒耐蚀、耐磨和润滑挤压机齿轮和离合器耐磨表面加厚冲击机械零件铸钢轮有槽铝轨有槽孔的铝零件波纹管钢、黄铜、弹性材料耐磨、耐疲劳挤压机螺杆60八、印刷工业印刷缸筒耐磨、耐氯化物腐蚀印刷辊筒光亮、耐磨、耐蚀压模台钢/铸铁九、矿山机械矿井支柱液压系统喷射泵头管子接头汽车吊车液压缸十、其他钟表齿轮喷枪20-30沐浴器托架手柄射击运动枪开关及手柄耐蚀、耐磨、保持花纹美观一次成像照相机压辊16清洗机加热圈食品用盘式加热器清洁、容易取食品精密工具耐磨、干净屉带式锯齿工具