三组化学镀.ppt

School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy School of Materials and Metallurgy 第九章 化学镀与化学转化膜技术 化学镀 利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原出金属镀层的一种化学处理方法。 化学镀 原理 金属离子在溶液中得到所需电子还原成金属而形成镀层。 化学还原镀：还原剂将溶液中金属离子还原； 化学置换镀：被镀金属将溶液中金属离子还原。 种类 起初化学镀只限于镀覆镍、铜和金，它们占表面镀覆的半数以上。后来随着化学镀技术的优越性逐渐被人们认识，研究和发展了钯、铂、银、钴等的化学镀工艺技术，并已经逐步工业化。现在多元合金、复合材料的化学镀，无论从种类范围和镀覆规模都在大力开发之中。 化学镀的特点 不需要直流电源及电解设备，工艺操作方便； 镀层厚度均匀，分散性好； 不受电力线分布不均的影响，适于复杂形状零件； 镀层外观好，较电镀层耐蚀性好，晶粒细，致密空隙少； 可在非导体、塑料、陶瓷、玻璃表面沉积成镀层。 优点 缺点 化学镀液没有电镀液稳定，镀液维护、再生复杂，成本高 表面活化与自催化作用 化学镀镍 1844年 Wurtz 在实验室首次发现镍的还原； 1946年 美国国家标准局Brenner和Riddell，钢基体在碱性镀液中获得镍磷镀层； 在酸性镀液；不同金属基体上沉积镀层，e.g.1955年开展化学镀铜研究； 进展 化学镀镍的优缺点 比电镀镍硬度高、初期磨损后的耐磨性比镀硬铬好 使某些技术或非金属表面具有钎焊能力 镀层均匀，结晶细致 化学品价格高，镀液成本大 化学镀镍层脆性大 对某些金属（Cu、Zn、Sn等）合金基体需先镀铜再镀镍 沉积速度慢 Ni－P化学镀的反应机理 次磷酸根分解还原成磷 H2PO2 –+[H]?H2O + OH–+P 原子氢态理论 镀液在加热时， 通过次亚磷酸盐在水溶液中脱氢，形成亚磷酸根，同时放出初生态原子氢 H2PO2 – +H2O?H2PO3–+2[H] 初生态氢原子吸附催化金属表面而使其活化，镀液中的镍阳离子还原，在催化金属的表面上沉积金属镍： Ni2++ 2[H] ?Ni+ 2H+ Ni2+2H2PO2 – ? H2PO3–+ Ni + 2H+ 还原处的镍、磷原子共同沉积形成Ni－P固溶体镀层。 化学镀液 主盐 还原剂 缓冲剂 稳定剂 络合剂 镍盐，提供二价镍离子，用氯化镍或硫酸镍。 次磷酸盐，通过氧化脱氢，提供活泼氢原子，将Ni离子还原成金属，并使镀层中有P的成分。 使镍离子与络合剂形成稳定络合物， 防止氢氧化物及亚磷酸盐沉淀。 不使镀液形成活性结晶核心，防止分解。 保证pH值的稳定。 化学镀镍层的特点 化学Ni－P镀按磷含量分为： 高磷：10％以上，耐蚀盐雾能力强、电阻率高； 中磷：6－9％热处理部分晶化后，硬度高 低磷：2－5％硬度高，在碱性介质种耐蚀性好， 可焊性好，沉积速度快。 化学Ni－P镀的结构与含磷量有关： 晶态： 4.5％镍固溶体的晶体结构 5－6％ 晶粒细小、晶体完整性不够 非晶态：7－8％有一定晶态特征的非晶态 9％完全非晶态 化学镀镍层的特点 Ni-P 合金平衡图 化学镀镍层的特点 非晶态Ni－P镀层的微观显微组织 ×1000 化学镀镍层的性能 非晶Ni－P层在酸性介质中浸泡前后表层P的分布 化学镀镍层的性能 Ni－P镀层厚度均匀、能精确的控制厚度，省去镀后加工过程。 易于钎焊、抗腐蚀性好。 硬度高、镀层经低温处理后可弥散强化，获得更高的硬度，提高耐磨性。 大多数金属基体上附着力好。 Ni－P镀层的密度、热胀系数、磁性及延展性与含磷量有关 化学镀工艺参数对镀层的影响 镀液pH 值 镀液pH 值是最重