化学镀镍磷合金-培训学习资料之七.pdf

化学镀镍磷合金 培训学习资料之七 一.化学镀镍磷合金的技术原理 化学镀是一种不需要通电，仅仅依据氧化还原反映之原理，利用强还原剂在含有金属离 子的溶液中将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。 化学镀镍磷合金就是利用次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍，即在水溶液中镍离子和次亚 磷酸阴离子碰撞时，由于镍触媒作用析出原子态氢，而原子态氢又被催化金属吸附并使之活 化，把水溶液中的镍离子还原为金属镍，形成镀层；另外次亚磷酸阴离子由于在催化表面析 出原子态氢的作用，被还原成活性磷，与镍结合形成镍磷合金镀层。 二.化学镀镍磷合金的沉积机理 化学镀镍磷合金的沉积机理为原子氢理论： 1.化学镀镍溶液加温后，在催化作用下，次亚磷酸根脱氢形成亚磷酸根，同时析出初生 态原子氢； 2.初生态原子氢被吸附在催化金属表面上使其活化，使溶液中的镍阳离子还原，在催化 金属表面上沉积金属镍； 3.催化金属表面上的初生态原子氢使次亚磷酸根还原成磷；同时，由于催化作用使次亚 磷酸根分解，形成亚磷酸；原子态的氢还会合成氢气放出； 4.镍原子和磷原子共沉积，形成镍磷-合金层（固溶体或非晶态）。 次亚磷酸盐在催化剂作用下，可生成活性氢原子，它将镍离子还原为金属镍，与此同时， 活性氢原子还将次亚磷酸根还原生成单质磷，因而所得的镀层为镍磷合金固溶体。所沉积的 镍具有自催化作用，使氧化还原反应不断进行，从而使镍磷层不断增厚，理论上，镀层厚度 与反应时间成正比。从反应可知，伴随反应产生活性氢原子吸附在催化剂表面上并有大量氢 气析出（副反应），故在镀层中夹杂有氢，因此镀层有较大的内应力和氢脆，镀层表现出较 大的脆性；另一方面，当含磷量较高时，镀态组织形成非晶态，更增加了镀层的脆性，削弱 了镀层与基体的结合力，正是由于这些原因，才出现了化学镀镍磷合金和热处理的复合处理 技术。 化学镀镍磷合金层根据磷含量不同可分为低磷2％～5％，中磷6％～9％，高磷10％～ l3％。低磷镀层硬度高、耐磨，特别是在碱性介质中的耐蚀性明显优于中磷和高磷镀层，若 经热处理后可接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想镀层，又是可在铝上施镀；中磷镀液沉 积速率快，稳定性好，寿命长，镀层既耐蚀又耐磨，工业中应用最为广泛；高磷镀层呈非晶 1 态、非磁性，在酸性介质中有很高的耐蚀性。 三.化学镀镍磷合金的溶液 优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的，化学镀镍溶液应包括：镍 盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 1.镀液的组成及其作用 ① 主盐： 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、 醋酸镍、次磷酸镍等无机盐，用于提供被沉积的金属离子，早期酸性镀镍液中多采用氯化镍， 但氯化镍会增加镀层的应力，现大多采用硫酸镍。 ② 还原剂： 其作用是还原金属离子，是化学镀的驱动力。化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化 还原过程，镀液中可应用的还原剂有次亚磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼等。在这些还 原剂中以次亚磷酸钠用的最多，这是因为其价格便宜，且镀液容易控制，镀层抗腐蚀性能好 等优点。 ③ 络合剂： 化学镀镍溶液中的络合剂除了能控制可供反应的游离镍离子的浓度外，还能抑制亚磷酸 镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。有的络合剂还能起到缓冲剂和促进剂 的作用，提高镀液的沉积速度。化学镀镍的络合剂有丁二酸或盐、柠檬酸或盐、乳酸或盐、 苹果酸或盐、甘氨酸或盐等。 不同络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐腐蚀性等均有影响，因此选择络合 剂不仅要使镀液沉积速率快，而且要使镀液稳定性好，使用寿命长，镀层质量好。 ④ 缓冲剂： 由于在化学镀镍反应过程中，副产物氢离子的产生，导致镀液PH值会下降，为了稳定 镀速和保证镀层质量，镀液必须具备缓冲能力,缓冲剂能有效的稳定镀液的PH值，使镀液的 PH值维持在正常范围内。一般能够用作PH值缓冲剂的为强碱弱酸盐，如醋酸钠、硼砂、焦 磷酸钾等。 ⑤ 稳定剂： 化学镀镍液是一个热力学不稳定体系，常常在镀件表面以外的地方发生还原反应，当镀 液中