电镀技术

电镀技术

化学镀镍工艺

 

一、概述

化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。化学镀镍可以选用多种还原剂,目前工业上应用最普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,其反应机理,普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。(1)原子氢理论认为,溶液中的靠还原剂次磷酸钠(Na)放出的原子态活性氢还原为金属镍,而不是直接作用。首先是在加热条件下,次磷酸钠在催化表面上水解释放出原子氢,或由催化脱氢产生原子氢,然后吸附在活性金属表面上的H原子还原为金属Ni而沉积。同时次磷酸根被原子氢还原出磷,或发生自身氧化还原反应沉积出磷,即的析出既可以是由水解产生,也可以是由原子态的氢结合而成。(2)氢化物理论认为,次磷酸钠分解不是放出原子态氢,而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子),镍离子被氢的负离子所还原。在酸性镀液中,在催化表面上与水反应,即在碱性镀液中,则为镍离子被氢负离子所还原,即氢负离子同时可与反应放出氢气。

 

二、化学镀镍的特点

    用化学镀镍沉积的镀层,有一些不同于电沉积层的特性。①以次磷酸钠为还原剂时,由于有磷析出,发生磷与镍的共沉积,所以化学镀镍层是磷呈弥散态的镍磷合金镀层,镀层中磷的质量分数为1%~15%,控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔,耐蚀性远优于电镀镍。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时,化学镀镍层是镍硼合金镀层,硼的含量为1%~7%。只有以肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层,含镍量可达到99.5%以上。②硬度高、耐磨性良好。电镀镍层的硬度仅为160180HV,而化学镀镍层的硬度一般为400700HV,经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度,故耐磨性良好,更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。③化学稳定性高、镀层结合力好。在大气中以及在其他介质中,化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。与通常的钢铁、铜等基体的结合良好,结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。④由于化学镀镍层含磷()量的不同及镀后热处理工艺的不同,镀镍层的物理化学特性,如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化,是其他镀种少有的。所以,化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。由于化学镀镍层具有优良的综合物理化学性能,该项技术已经在电子、计算机、机械、交通运输、能源、化学化工、航空航天、汽车、冶金、纺织、模具等各个工业部门获得了广泛的应用。

 

三、镀液成分组成

金属盐:提供金属离子。

还原剂:使金属离子还原。

PH调节剂:起到缓冲作用,稳定镀液PH值。

结合剂:防止碱性溶液中生成氢氧化物沉淀,调节酸性溶液沉积速度或防止自然分解。

稳定剂:防止自然分解,添加微量的文帝即吸附溶液中的微粒。

 

四、镀液杂质的影响

金属杂质的影响:溶液中混入的容、铁、铝、镁等阳离子,对沉积速度几乎无影响,锌铅、砷等阳离子,有弱催化作用。锡、镉等阳离子的数量增加,将对沉积速度起到抑制的作用。可采用电解处理,如污染太严重可更换部分镀液后进行电解处理。

有机杂质影响:有机杂质超过一定量时,会使镀层结合强度差或起泡现象,可采用活性碳处理。

 

五、化学镍溶液自然分解的原因及防止方法

分解原因

防止方法

次磷酸钠添加速度过快或者含量过高

不能直接往溶液中补加固体的或高含量的次磷酸钠溶液,补加时,应充分搅拌,并将温度降到正常操作温度以下进行

碱液补加过快,使局部PH值上升

不加速,不能用固体的或高含量的碱液,并应降温和充分搅拌

局部过热

主页加热方法,采取间接加热较好

新配溶液没调整好,稳定性低

过滤除去沉淀,添加稳定剂

镀槽槽壁和加热管有镍析出

应定期使用硝酸清除

带入了钯活化剂

活化后工件应彻底清洗,避免带入催化溶液

溶液长期不适用

溶液不使用时,应冷却到操作温度以下。再使用时,应过滤析出物

不溶性粒子混入

过滤除去沉淀,添加稳定剂

亚磷酸盐太高

定期冷却溶液到室温并过滤除去沉淀物