电镀工艺学化学镀课件.pptx

第8章 化学镀;8.1化学镀概述： 化学镀：（1946年，Electroless plating） 　　不依赖外加电流，在经活化处理的基体表面上， 镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。;; 化学镀要求： 1）沉积反应只限制在具有催化作用的制件表面上进 行，而溶液本身不应自发地发生氧化还原作用。 2）对于不具有自动催化表面的制件，需经过特殊的预 处理，使其表面活化而具有催化作用，才能进行化 学镀。;敏化： 　　氯化亚锡SnCl2·H2O 10~50g/L； 盐酸30~50mL/L；金属锡粒适量； 　　室温下浸渍3min~5min??;镍、钴、钯、铂、铜、金、银、二元或三元合金;化学镀可镀覆基体： 1)金属基体 2)整体介电质基体 3)粒子介电质基体;; （1）化学镀镍的机理 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。;P8.5%,α-Ni和磷过饱和固体，非晶态，耐蚀好;2）硬度高、耐蚀、耐磨性好。 化学镀镍层的硬度一般为HV400～700， 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。 3）化学稳定性高、镀层结合力好。 4）应用及工艺设计具有多样性和专用性。;The Electroless Nickel Family;化学镀镍种类性质和主要用途;;Primary Electroless Nickel Industry Applications;存在的问题 1.镀液使用寿命短 2.镀液稳定性差 3.稳定剂多含重金属离子，污染大 4.对多元合金化学镀和复合化学镀研究有 欠缺。; 镀液类型：酸性镀液和碱性镀液。 组成：主盐 　　　还原剂 　　　络合剂 　　　缓冲剂 　　　稳定剂 　　　加速剂 　　　表面活性剂;（1）主盐（氧化剂） 　 由于络合剂的作用, 主盐浓度对沉积速度影响不大。 （镍盐的浓度特别低时例外） 　一般化学镀镍溶液中镍盐浓度维持在20～40g?L-1。 　镍盐的浓度过高，存在游离的Ni2+，镀液的稳定性下降，镀层颜色发暗，色泽不均匀。 　;（2）还原剂（次磷酸钠、硼氢化物、肼等） 结构特征：含有两个或多个活性氢。 　　次磷酸盐用量取决于镍盐浓度。 　　Ni2+：H2PO2-摩尔比＝0.3～0.45 七水硫酸镍分子量：280.69， 一水次磷酸钠分子量：105.99 ;次磷酸钠含量：20-40g/L 镍盐：次磷酸盐0.25，镀层粗糙、甚至诱发镀液瞬时分解。 ;（3）络合剂 作用：控制可供反应的游离Ni2+浓度； 　　　提高镀液的稳定性，延长镀液寿命； 　　　有些络合剂还兼有缓冲剂和促进剂的作用； 　　　影响镀速及镀层的综合性能。 结构特征：含有羟基、羧基、氨基等， 　　乳酸、乙醇酸（羟基乙酸）、苹果酸、柠檬酸 氨基乙酸（甘氨酸）、焦磷酸盐和氨水等。 ;乳酸: 2-羟基丙酸 CH3CH(OH)COOH 乙醇酸:羟基乙酸 CH2(OH)COOH 苹果酸:2－羟基丁二酸 HOOCCHOHCH2COOH 柠檬酸:3-羟基-3-羧基戊二酸 甘氨酸:氨基乙酸 NH2CH2COOH ;稳定常数随着浓度的增加而升高; 镀速存在峰值，说明也是加速剂; 耐蚀性随乳酸含量增加有所下降.;说明： 每种镀液都有一种主络合剂，配以辅助络合剂；P210 不同种类的络合剂及不同用量，对化学镀镍的沉积速 度影响很大； 镀液稳定性不仅取决于稳定剂，更取决于络合剂的　 　选择、搭配、用量是否合适。 选择络合剂原则： 　　使镀层沉积速度快； 　　镀液稳定性好； 　　镀层质量好。;络合剂用量： 　　络合剂浓度至少应能络合全部镍离子。 乳酸、乙醇酸和氨基乙酸的摩尔浓度至少应为Ni2+摩尔 浓度的两倍， 酒石酸和柠檬酸的摩尔浓度至少应与Ni2+的摩尔浓度相 等。;（4）缓冲剂 　　氢离子的产生使镀液的pH值不断降低，必须加 入缓冲剂，使溶液pH值能维持在一定范围内。 常用的缓冲体系及其pH值范围;加入缓冲剂丁二酸后，镀速有一定提高， 加入量不能过大，否则镀速有下降的趋势。 当缓冲剂浓度为16g/L 时，镀速最大。;当缓冲剂浓度为16 g/L 时， 试样镀层均匀、致密、细小，表面颗粒较均匀。;（5）稳定剂（热力学不稳定体系） 镀液稳定性下降的因素： 加热方式不当，导致局部过热； 溶液调整补充不当，导致局部pH值过高； 镀液有杂质; 装载量过大或过小;化学镀镍中常用的稳定剂 1）重金属离子 　　如：Pb2+、Sn2+、Cd2+、Bi3+等。 2）第VIA族