化学镀镍实验指导书.docVIP

PAGE PAGE 3 实验指导书 化学镀镍 【实验目的】 1. 掌握化学镀基本原理，了解化学镀的种类及目前的发展现状。 2. 熟练整个化学镀的工艺流程及基本操作。 3. 通过实验，了解自催化反应的基本条件。 4. 了解镀液中各个组分的作用。 【实验原理】 1. 概述 化学镀是表面工程技术中电化学与化学沉积技术中的一种。从原理上来说，化学镀是不外加电源，在金属表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程。因不用外电源直译为无电镀(Electroless plating、Non electrolytic)。由于金属的沉积过程是纯化学反应，所以将这种金属沉积工艺称为“化学镀”最为恰当，这样它才能充分反映该工艺过程的本质。化学镀的历史较短，最早是美国标准局的Brenner和Riddell于1946发明的化学镀镍。化学镀镍一问世，立刻就受到人们的关注，但化学镀镍真正被工业界广泛重视是近20年的事，80年代以来，随着电子、计算机、石油化工、汽车工业等迅速发展，化学镀镍以每年高于15%的增长速度在发展，目前，化学镀镍在几乎所有的工业部门都获得广泛应用，成为近年来表面技术领域中发展速度最快的工艺之一。 2. 化学镀的基本原理 沉积过程不是通过界面上固液两相间金属原子和离子的交换，而是液相离子M n+，通过液相中的还原剂R，在金属表面或其它材料表面上的还原沉积： M n+ + R 表面催化 M + Rn+ 化学镀过程必须要有催化剂。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。所以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。化学镀与时间成正比，理论上认为可以产生很厚的沉积层。 一个能够进行化学镀的溶液，必须包含以下的物质： 欲镀覆单质的来源通常是金属的盐类； 把欲镀金属的离子还原成单质的还原剂； 为了维持化学镀液的稳定性而加入的一种或多种络合剂，它们与欲镀覆金属的离子形成络合物、螯合物，同时还可防止生成氢氧化物及亚磷酸盐沉淀。 包含有维持镀液pH值恒定的缓冲剂和提高镀液稳定性、增加镀液寿命的稳定剂。到目前为止，所使用的稳定剂大致可分为四类： 重金属离子Pb2+、Cd2+、Sn2+、Hg+、Sb3+等； 含氧化合物AsO2-、IO3-、MoO42-、BrO3-、NO2-、NO3-等； 含S、Se、Te 的有机和无机化合物； ④ 水溶性有机酸； 稳定剂的种类会影响镀层的性质。用有机物作稳定剂的镀液比用铅盐等重金属盐作稳定剂的镀液所得镀层耐蚀性要好得多。 以目前应用最为广泛的化学镀镍-磷合金为例，金属盐一般用硫酸镍，常用的还原剂是次亚磷酸钠（Na2H2PO2）。用次亚磷酸钠作还原剂的化学镀镍层除含镍外，还含有一部分磷，形成Ni-P合金，故称其为化学镀Ni-P合金，通常所称的化学镀镍实际上即是化学镀Ni-P合金。 与电镀相比，化学镀镍层有以下优点： 均镀能力和深镀能力好，可以在形状复杂的表面上产生均匀厚度的镀层；包括盲孔、深孔零件和长径比很大的管件，有“无孔不入”的特点。 镀层致密，孔隙少； 不需要电源，设备简单，操作容易； 除金属之外还可在其它非金属表面上镀覆； 非晶态合金，镀镍层具有特殊的机械、物理和化学性能，其硬度指标远远超出电镀镍的，且具有高的耐磨性、耐蚀性。 镀层与基体有良好的结合力。 3. 化学镀的一般工艺流程 化学镀的一般工艺流程如下： 清 洗 除 油 水 洗 酸 蚀 水 洗 化学镀 水 洗 镀后处理 除油的目的是除去工件表面在机加工或存储过程中残留的润滑油、防锈油、抛光膏等油脂或污物。主要的除油方式有有机溶剂除油、碱液除油、电化学除油、乳化剂除油、超声波除油等。对于一般金属镀件大多采用碱