《化学化学镀》PPT课件.ppt

1、无电镀，指导老师：张永森学生：李为武2012.04.21，基本内容，2 .含有镍和镍合金的无电镀，1 .无电镀的基本知识，4 .无电镀的现状和发展趋势，3 .影响无电镀的因素，、 1.2对非电解镀液、非电解镀液等由主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂组成的特殊材料的镀敷物进行镀敷时，需要在镀敷液中添加稳定剂、表面活性剂等功能添加剂。 主盐和还原剂是所得镀层的直接源，主盐供给镀层金属离子，还原剂供给还原主盐离子所需的电子。 1.2.1主盐、主盐是含有电镀金属离子的盐。 总之，主盐含量低时堆积速度慢，生产效率低主盐含量高时堆积速度快，但含量过大时反应速度过快，表面堆积的金属层容易粗糙，电镀液容易发生自分解

2、现象。 1.2.2还原剂、还原剂是供给电子使主盐离子还原的试剂。 酸性镍镀液中使用的还原剂主要是次磷酸盐，此时在使用硼氢化钠、氨基硼烷等硼化物作为能够得到磷合金的还原剂的情况下，通过使用肼作为能够得到硼合金的还原剂，从而得到纯度高的金属镀层正常情况下，次磷酸钠的添加量与主盐有下述关系(Ni2 )/(H2PO2-)=0.31.0。 还原剂含量增大时，其还原能力增强，溶液的反应速度加快，但含量过高时，溶液容易自我分解，控制困难，得到的镀层外观也不理想。 1.2.3络合剂、络合剂的作用是通过与金属离子的络合反应降低游离金属离子的浓度，防止金属离子水解引起的镀液自然分解，提高镀液的稳定性。 但是，由于

3、络合剂的含量增加时金属堆积速度变慢，需要注意调整适当的络合剂浓度。 化学镀中常用的络合剂有柠檬酸、乳酸、苹果酸、丙酸、甘氨酸、琥珀酸、焦磷酸盐、柠檬酸盐、氨基乙酸等。 作为一般的碱化学镀镍溶液中使用的络合剂，有焦磷酸盐、柠檬酸盐、铵盐等，作为络合剂使用柠檬酸钠和氯化铵，其添加量是镍盐总量的1.5倍左右。 1.2.4缓冲剂、缓冲剂的作用是维持电镀液的pH值，防止化学镀中大量排氢导致的pH值降低。 1.2.5稳定剂、稳定剂的作用是提高镀液的稳定性，防止镀液被污染，存在有催化活性的固体粒子，在存在装载量过大、过小、pH过高等异常的情况下，镀液自发分解反应而失效。 不能增大稳定剂的添加量。 镀液发生中

4、毒现象变得不活泼，反应无法进行，因此需要将镀液中的稳定剂含量控制在最佳添加量的范围内。 加入1.2.6表面活性剂、人表面活性剂，可以提高镀液对基体的润湿效果，使粉末、粒子、纤维状镀物很好地分散在镀液中，形成比较稳定的悬浮液。 表面活性剂的浓度在一定程度上直接影响粉末、粒子、纤维状镀层材料表面的金属镀层性能。 1.3无电解镀和镀的不同，无电解镀不使用电源，以还原剂和被镀金属离子的电位差为动力，为了得到致密的镀层，使用络合剂封闭还原过程，形成一定程度的极化，并且控制反应速度。 化学没有分散能力的问题，也没有拐角效果等电镀常见的问题，只要能与溶液接触，就能得到品质一致的电镀。 化学镀溶液中的还原剂和

5、被镀金属离子需要不断补充。1.4化学镀工艺流程、机械粗化化学油分去除水洗化学粗化水洗增感水洗活化水洗解粘接剂水洗干燥镀层后处理。 1.4.1前处理、前处理的目的是使镀材表面生成具有显着催化活性效果的金属粒子，最终在基体表面堆积金属镀层。由于电镀材料的微观表面凹凸，必须进行严格的电镀前处理。 电镀不均匀、密合性差，容易得到难以实施电镀的结果。 1.4.2化学除油、电镀材料在保管、运输中不附着油污。 为了保证预处理效果，首先进行油分除去处理，除去其表面的污垢，增加的化学油分除去试剂分为有机油分除去剂和碱油分除去剂两种的有机油剂是丙酮(或乙醇)等有机溶剂，鳞片状石墨、膨胀石墨、碳纤维等无机基质的油分

6、除去碱性油剂去除的配方为： NaOH:80g/l、Na2CO3(无水):15g/l、Na3PO4:30g/l、清洗精加工： 5ml/l，无论使用聚乙烯、聚合物等有机基体中使用的哪种油分去除试剂，作用时都充分搅拌1.4.3化学粗化、化学粗化的目的是利用强氧化性试剂的氧化侵蚀作用使基体表面的微细形状发生变化，在基体表面形成微细孔或蚀刻槽，除去表面的其他杂质，提高基体表面的亲水性，形成适当的粗糙度，增强基体与镀层金属的结合力，确保镀层的密合力。 粗化是影响镀敷附着力大小的重要工序，粗化效果差的话，会直接影响后段的活性化和化学镀敷效果。 1.4.4增感、增感处理使粗糙化的有机基体(或去除了油分的无机基

7、体)的表面吸附具有还原性的二价锡离子Sn2，在之后的活性化处理时将银或残奥铑离子从金属离子还原为具有催化性能的银或残奥铑原子。 1.4.5活化、活化处理是化学镀预处理工艺中最重要的步骤，活化程度的好坏直接影响后续镀层效果。 无电解镀前预处理的其他各工序，最终为了优化活性化效果，确保催化剂附着在镀材表面的均匀性和选择性，确定化学镀层和镀材基体的结合力以及镀层自身的连续性，活性化处理的目的是， 活化液中的残奥铑离子Pd2或银离子Ag离子用镀材基体表面的Sn2离子还原为金属残奥铑或银微粒子，附着在基体表面上，形成均匀的催化剂结晶中心的贵金属层，现在， 一般采用的活化液有银氨活化液和胶体残奥铑活化液两

8、种，化学镀铜比较容易，难以用银催化的化学镀钴、化学镀镍，难以用银催化，催化性强的贵金属，例如残奥铑， 必须使用铂等催化剂进行解胶处理，如用体积浓度100mL/L的盐酸在4045下进行0.51min处理，或者用2025g/L的醋酸钠溶液在常温下进行10min处理。 第二章非电解Ni和Ni-P根据非电解镀的成分，将非电解镀分为1 .非电解镍镀层2 .非电解铜镀层3 .非电解贵金属(金、银)4.非电解镀层合金5 .非电解镀层复合层，在实际的工业生产中非电解镍镀层和镍合金最多， 合金中ni-的化学镀原理类似，2.1化学镀镍、化学镀镍表明用还原剂将溶液中的镍离子还原堆积到有催化活性的表面。 这项技术是1

9、944年美国国家标准局的A.Brenner和G.Riddell发现并应用的。 化学镀镍是化学镀应用最广泛的方法，使用的还原剂有次磷酸盐、硼氢化物、氨基硼烷、肼等。 目前，以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍在全球化学镀镍总量中占99以上。 硼氢化钠和氨基硼烷价格昂贵，只能少量使用。化学镀镍、化学镀镍的动力学、化学镀镍都具有在沉积Ni的同时伴有H2析出的共同点的镀层中，除了Ni以外，还原剂相关的p、b或n等元素的还原反应只在具有催化活性的金属表面的一部分发生， 已经堆积的镀层上必须持续堆积产生的副产物h会降低槽液的pH，化学镀镍必须在具有自催化剂的特定表面进行。 化学镀的催化作用是多相催化剂，反应在固相

10、催化剂表面进行。 由于材质不同，表面的催化能力也不同，它们存在的催化活性中心的数量也不同，催化作用通过在这些活性中心吸附反应物分子，增加反应活性能来加速反应。 现在广泛应用的化学镀镍溶液大致分为酸性镀液和碱性镀液两种。 化学镀镍液的主要成分为可溶性镍盐、络合物、还原剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、湿润剂及光亮剂等。 主盐、化学镀镍液的主盐是供给金属镍离子的可溶性镍盐，是化学还原反应中氧化剂的作用，使用硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、氨基磺酸镍、次磷酸镍等。 为了成本，作为主盐多使用硫酸镍。 如果有足够的主盐，可以维持较高的沉积速度，保证镍离子的充分补给，但不能太多，在镍含量6g/L-10g/L(HiSO4

11、6H2O为25g/L-45g/L )的范围内比较合理。 此外，主盐与络合剂、主盐与还原剂的比例有合理的范围。 Ni2和H2PO2的摩尔比在0.30.45之间(相当于NiSO46H2O和NaH2PO2H2O的质量比1:1左右)。 还原剂，使用最多的还原剂是次磷酸盐中的次磷酸钠。 次磷酸钠、镀液中次磷酸钠的用量主要取决于镍盐浓度，镍盐和次磷酸钠的含量比过低时镀层变暗，镀液的稳定性降低，比过高时沉积速度变慢。 该比也直接影响镀层中的磷含量，比越低，磷含量越高。 络合剂为了稳定镀液，得到性能良好的化学镀镍层，需要选择适当的络合剂，确定合理的使用范围。 络合剂的使用量不仅与镀液中镍离子的浓度有关，也与其

12、络合物能够与镍形成的配位健的数量有关。 在一般的配合组成中，除了一种主络合剂，还配合了其他辅助络合剂。 不同种类的络合剂和络合剂的使用量不同，对无电解镀镍的堆积速度有很大影响(参照图)、缓冲剂、无电解镀镍的过程中除了析出镍和磷之外，还会产生氢离子、镀液的pH降低、堆积速度变慢，不仅如此，电镀的磷含量也有影响稳定剂是良好的络合剂体系，保证了化学镀镍液的稳定性，但在镀液工作中，其他不规范的操作要素，例如局部过热(加热方式不适当)、局部pH值过高(调整补充不适当)、其他活性化物质的进入或形成(镀液被污染或充分的连续过滤不足)的情况很多作为稳定剂，可以列举Pb2、Sn2、Cd2等重金属离子、AsO2、

13、IO3、BrO3、MoO42等含氧氧酸离子、硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐等稀疏的化学物质等，稳定剂在某种程度上阻止镀液的自发分解的发生但同时也有毒化无电解镀锦液的可能性。 如果稳定剂过量，会成为镀液的毒化剂，镀液不能镀。 稳定剂对化学镀镍液的作用、促进剂、在化学镀镍液中能够提高镍沉积速度的成分称为促进剂。 其作用机理是激活次磷酸根离子，促进原子氢的释放。有机酸中，不仅是良好的络合剂，同时也是无电解镀液的促进剂，其促进作用如下表所示。 其他辅助成分是在无电解镀镍液中，有时为了减少针孔加入润湿剂，加入光亮剂提高镀层的光亮度。 润湿剂与电镀追悼液中选择的润湿剂相似，常用十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠。

14、 光亮剂有邻甲苯磺酰胺、苯二磺酸钠、尼斯磺酸钠、糖精、镉盐等。 不同络合体系的镀液中，光亮剂的用量必须由试验决定。化学镀镍的典型工艺、化学镀镍机理、对工件表面进行化学镀镍，以次磷酸钠为还原剂在酸性介质中反应的式子： Ni2h2po2-h2po3-Ni2h必须有几个基本步骤：反应物在表面扩散目前，无电解Ni-P合金具有四种沉积机理：原子氢理论氢化物输运理论电化学理论羟基-镍离子配位理论。 原子氢(吸附氢)理论nah2po2na h2po2- h2po2- h2o hpo 32-h2h ni 22 hni2po2- h2o h2po3- h2h2po2- hh2ooh-p3h2po2- h2o h

15、po 32-h ni，氢化物理论h 2 电化学理论阳极反应： H2PO2- H2O H2PO3- 2H 2e阴极反应： ni2e ni2h2e h2po2- e p2oh -总反应： Ni2 H2PO2- H2O H2PO3- 2H Ni、2.2 NiP的含有化学镀镍的化学镀合金体系中以下，介绍以Ni-P为代表的含镍化学镀合金及其关联性。 2.2.1次磷酸盐型镀液制备Ni-P镀层，通过次磷酸根的催化脱氢形成亚磷酸根，放出初期生态原子氢是堆积过程的第一步：从上式可以看到非电解Ni，因此不是纯镍，而是实际上含有315 (质量分数) p的Ni-P合金H2PO2- H P OH- H2O的通常的酸性化

16、学镀镍液中析出的镀层的磷含量为712，碱性溶液中析出的镍层的磷含量为47。 镀层中磷含量主要取决于溶液的pH值，随着pH值的降低，磷含量增大。2.2.2热处理时间与温度的关系、2.2.3不同磷量的热处理、2.2.4含量对硬度的影响、2.2.5镍浓度对沉积速度和磷含量的影响、2.2.6镀层的特性、镀层的组成对比如下晶体结构：刚沉积的化学镀镍层非晶，呈非晶片状结构。 400热处理后变成结晶型组织，镀层由Ni3P相形成。 镀层的特性“三高特性”高耐腐蚀性高耐磨耗性高均匀性，硬度无电解镀镍层比电镀镍层硬度高得多，耐磨耗性高。 化学镀镍层的硬度为HV300500，电镀镍层的硬度为HV160180。 磁特性磁特性取决于磷含量和热处理温度。 P8:镀层为弱磁性的P 11.4、完全没有磁性的P8、镀层具有强磁性，但其磁性比电镀层小，热