化学镀镍(无解电镀镍介绍)

化学镀镍介绍

化学镀镍的定义与分类

化学镀镍,又称为无电解镀镍,是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。

化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金,按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类,磷含量低于3%的称为低磷,磷含量在3-10%的为中磷,高于10%的为高磷,其中中磷的跨度比较大,一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。

当然,本站主要介绍的是化学镀镍磷合金,有时为了方便我们简称化学镀了,而且EN也是化学镀镍简称。但化学镀不仅此一种镀种,比较成熟的还有化学镀铜,化学镀金,化学镀锡,还有一种复合镀层。其它镀种的市场占有量不足总量的1%,本站不做重点介绍。

化学镀镍的特点与发展简史

化学镀镍的历史与电镀相比,比较短暂,在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。

1844年,Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。经过了很多年1911年Bretau等研究者发表了有关次磷酸盐对镍盐的还原反应的研究的报告。但那时的化学镀镍溶液极不稳定,自分解严重,只能得到黑色粉末状镍沉积物或镍镜附着物镀层,没有实际价值。

化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年,美国国家标准局的 A.Brenner和G.Riddell的发现,他们发现了克服沉积出粉末状镍的配方,于1946年和1947年两年中发表了很有价值的研究报告。

化学镀镍工艺的庆用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后,美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣,他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍,而普通的电镀方法无法实现,五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生产线,并制成了商业性有用的化学镀镍溶液,这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。

目前在国外,特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术在各个工业部门得到了广泛的应用。

(国内的化学镀镍发展也十分迅速,据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家,但这一数字在当时也是极为保守的。据站长推测国内目前每年的化学镀镍浓缩液消耗量在10万吨左右,总市场规模在150亿左右。)

化学镀镍溶液的组成与镀液成分设计常识

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。

主盐

化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐,如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等,由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离了。早期曾用过氯化镍做主盐,由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性,还产生拉应力,所以目前已不再使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能的有益贡献因其价格昂贵而被抵消。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍,使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根,也不至于使用中被加次磷酸钠而大量带入钠离子,同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍,由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐,用量大,在镀中还要进行不断的补加,所含杂质元素会在镀液的积累,造成镀液镀速下降、寿命缩短,还会影响到镀层性能,尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单,做到每个批量的质量稳定,尤

其要注意对镀液有害的杂质元锌及重金属元素的控制。

还原剂

用得最多的还原剂是次磷酸钠,原因在于它的价格低、镀液容易控制,而且合金镀层性能良好。次磷酸钠在水中易于溶解,水溶液的pH值为6。是白磷溶于NaOH中,加热而得到的产物。目前国内的次磷酸钠制造水平很高,除了国内需求外还大量出口。转载请注明出自六西格玛品质论坛,本贴地址:

络合剂

化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外,最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主主决定于络合剂的选用及其搭配关系。

络合剂的第一个作用就是防止镀液析出沉淀,增加镀液稳定性并延长使用寿命。如果镀注保没有络合剂存在,由于镍的氢氧化物溶液度较小,在酸性镀液中艰险可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子,它有水解倾向,水解后呈酸性,这时即析出了氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中有部分络合剂分子存在则可以明显提高其抗水解能力,甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过,pH值增加,六水合镍离子中的水分子会被OH取代,促使水解加剧,要完全抑制水解反应,镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大,但由于次磷酸镍溶液度较大,一般不致析出沉淀。镀液使用后期,溶液中亚磷酸根聚集,浓度增大,容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低,可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。

络合剂的第二个作用就是提高沉积速度,加络合剂后沉积速度增加的数据很多。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降,从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的,所以这个问题只能从动力学角度来解释。