2014.4.1化学镀.ppt

Logo Logo 化学镀 以化学镀镍为例 Logo 化学镀基本介绍 主要内容 1 化学镀镍 2 3 化学镀展望 1.1定义 化学镀：是在无外加电流的状态下，利用一种合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原并沉积在基体表面上的化学还原过程。 或者说，化学镀是将零件浸入到溶液中，在催化剂的作用下在表面发生的金属沉积，是一个在界面上发生的催化沉积过程。 从本质上讲，化学镀是一个无外加电场的电化学过程。 主要是化学镀镍（化学镀镍一般指镍磷合金）的发展史。 1944年，美国的A.Brenner和G.Riddell进行了第一次实验室试验，几年后才对外公布。早在1845年Wartz等也从事过化学镀的研究但没有成功，故而人们认为Brenner和Riddell是化学镀技术的发明者。 20世纪70年代，科学技术的发展和工业的进步，促进了化学镀镍的应用和研究，在此期间化学镀镍槽容量以每年15%的速率增长。 1.2发展历程 80年代后，化学镀镍技术有了很大的突破，如镀液的寿命、稳定性等得到初步解决，基本实现了镀液的自动控制，使连续化的大型生产有了可能。这也使化学镀镍的应用范围和规模进一步扩大。这个阶段美国化学镀镍技术发展最快，约占世界化学镀镍总量的40%。当时化学镀镍主要应用在计算机和电子行业，其次是阀门制造，飞机和汽车制造上也有应用。 90年代以后，化学镀镍发展更快，应用领域迅速扩大，在航天、汽车、纺织工业、食品、化工、钢铁等方面得到了开发和应用。 进入21世纪，化学镀技术成为了各国技术竞争的项目之一。 1.3原理 电镀是利用外电流将电镀液中的金属离子在阴极上还原成金 属的过程。而化学镀是不依赖外加电流，仅靠镀液中的还原剂进行氧化还原反应，在金属表面的催化作用下使金属离子不断沉积于金属表面的过程。由于化学镀必须在具有自催化性材料表面进行，因而化学镀又称“自催化镀”。由置换反应或其他化学反应，而不是自催化还原反应而获得金属镀层的方法，不能称之为化学镀。 例如，Fe+Cu2+→Fe2++Cu，由于没有金属表面的催化作用，所以这不是化学镀，而只能称为浸镀。化学镀过程中，还原金属离子所需的电子由还原剂Rn+供给，电子转移情况可表述 Rn+→R（n+z）++ze Mez++ze→Me 化学镀采用的装置示意图 温度计 化学镀液 电阻加热器 试样 烧杯 水浴 1.4设备 镀镍插头 计算机屏蔽电缆 航空用材 镀镍管道 汽车油管 1.5产品 1.6化学镀的特点 1. 化学镀镀层分散能力好，无明显的边缘效应，几乎不受工件复杂外形的 限制，镀层厚度均匀。镀层厚度易于控制，表面光洁平整，一般不需要镀 后加工。 2. 化学镀可用在非金属材料表面上沉积金属镀层。 3. 对能自动催化的化学镀，理论上可获得任意厚度的镀层。 4. 化学镀所得到的镀层具有良好的化学、力学和磁学性能，晶粒细，无孔 耐蚀性好。 5. 化学镀工艺设备简单，不需要电源、输出系统及辅助电极，操作时只需 把工件正确悬挂在镀液中即可 6. 化学镀溶液稳定性较差，寿命短，成本高。 2.1化学镀镍的机理 化学镀镍实际上是镍一类金属（Ni-P；Ni-B）合金镀层，在酸性镀液中，次磷酸盐作还原剂，可在铁、钴、钯、铂等活性金属的催化下发生镍和磷的化学共沉积，其电化学过程包括下面的阳极过程和阴极过程。 局部阳极反应：H2PO2-+H2O-2e-→ H2PO3-+2H+ 局部阴极反应： Ni2++2e-→Ni↓ 2H++2e- → H2↑ H2PO2-+2H++e- → P ↓+2H2O 其中溢出氢气是副反应，另外，镀液还有可能发生次磷酸盐自分解，亚磷酸镍析出等副反应，造成镀液不稳定，所以，通常把镀液的PH值控制在4~5，或者加入合适的络合剂和稳定剂，以保证镀液的稳定性和沉积速度。 2.2溶液成分 化学镀镍溶液的成分组成 1、主盐 2、还原剂 3、络合剂 4、稳定剂 5、加速剂 6、缓冲剂 7、其它（表面活性剂、光亮剂和润湿剂） 1、主盐 镍盐为镀液的主盐，可提供镍离子的盐有硫酸镍（NiSO4·7H2O）、氯化镍（NiCl2·6H2O）、醋酸镍（Ni（CH3COO）2）。硫酸镍价格低，纯度高，是最常用的镍盐。 2、还原剂 化学镀镍所用的还原剂有次磷酸钠（Ni-P合金镀层