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化学镀化学镀定义化学镀特点化学镀镍、镀铜原理工艺及应用展望和总结目录定义：化学镀是指在没有外电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的还原剂被氧化而释放自由电子，把金属离子还原为金属原子并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。什么是化学镀？被镀金属本身是反应的催化剂，则化学镀的过程就具有自动催化作用。反应生成物本身对反映的催化作用使得反应不断继续下去。化学镀也叫做自催化镀、无电解镀。常用还原剂：次磷酸钠、硼氢化钠、二甲基胺硼烷、甲醛等。1.化学镀镀层分散能力好，无明显的边缘效应，几乎不受工件复杂外形的限制，镀层厚度均匀。镀层厚度易于控制，表面光洁平整，一般不需要镀后加工。2.化学镀可用在非金属材料表面上沉积金属镀层。3.对能自动催化的化学镀，理论上可获得任意厚度的镀层。4.化学镀所得到的镀层具有良好的化学、力学和磁学性能，晶粒细，无孔，耐蚀性好。5.化学镀工艺设备简单，不需要电源、输出系统及辅助电极，操作时只需把工件正确悬挂在镀液中即可。6.化学镀溶液稳定性较差，寿命短，成本高。化学镀的特点1.镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电位。2.镀液不产生自发分解。3.调节溶液PH值、温度时，可以控制金属的还原速率，从而调节镀层覆盖率。4.被还原析出的金属也具有催化活性，使得氧化还原沉积过程持续进行。5.溶液具有足够的使用寿命。化学镀的条件化学镀与电镀的比较最大的不同：不需要外电流最大的优点：镀层厚度均匀镀液与镀层性能电镀化学镀镀层沉积驱动力电能（电压）化学能（还原剂）镀液组成比较单纯相当复杂受pH值影响比较小大受温度影响比较小大沉积速率大小镀液寿命长短厚度不均匀非常均匀基体导体导体、非导体成本低高化学镀镍的发展1944年，Brenner和Riddell进行了第一次实验室实验，开发了可以工作的镀液并进行了科学研究。60~70年代，研究人员主要致力于改善镀液性能。80年代后，镀液寿命、稳定性等得到初步解决，基本实现镀液的自动控制。当今，研究主要集中在机理的研究、镀液成分的研究及寿命的延长以及复合镀的方面。化学镀镍的基本原理化学镀镍定义：利用化学镀的原理，在渡件表面镀上一层致密的金属镍层的方法。也叫Ni-P化学镀。Ni-P化学镀的基本原理是以次亚磷酸盐为还原剂，将镍盐还原成镍，同时使镀层中含有一定的磷。沉淀的镍膜具有自催化性，可使反应自动进行下去。Ni-P化学镀的机理目前还没有统一认识。主要有三种理论：原子氢态理论、电化学理论、氢化物理论。原子氢态理论1946年，Brenner和Ridder提出；1959年Gutgeit实验验证了该假说1967年，苏联人对该理论又做了深入研究提出：还原镍的物质实质上就是原子氢。NaH2PO2→Na++H2PO2-1）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→HPO32-+H++2H2）初生态原子氢吸附催化金属表面而使之活化，使镀液中的镍阳离子还原，在催化金属表面上沉积金属镍Ni2++2H→Ni+2H+3)随着次亚磷酸根的分解，还原成磷H2PO2-+H→H2O+OH-+P4）镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P固溶体3P+Ni→NiP35）2H→H2则基本原理：通过镀液中Ni+离子还原，同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子进入镀层，形成饱和的Ni-P固溶体。化学镀镍装置示意图电化学理论1959年W.Machu提出了电子还原机理（电化学理论），该理论认为次磷酸根被氧化释放出电子，使Ni2+、H2PO2-、H+该吸附在镀件表面形成原电池，电池的电动势驱动化学镀镍过程不断进行。阳极反应：H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++2e次磷酸根被氧化释放出电子阴极反应：（还原）Ni2++2e→NiH2PO2-+e→P+2OH-2H++2e→H2金属化反应：3P+Ni→NiP3该机理主要着重于化学反应。还原反应沿初始沉积部位开始，逐沿平面扩展，最终覆盖在整个基体表面，这种情况下镀层在厚度上不再生长。在已经形成镀层的地方镀液浓度下降，难以进行还原反应。若使其在厚度方向上生长，必须采用搅拌方式和对流方式，使高浓度镀液接触已沉积的镀层表面。该图表明基体金属对还原沉积必须具备催化活性。还原反应是在催化活性的金属表面上进行。工件→机械除锈→除油→水洗→化学除锈→水洗→活化处理→水洗→施镀→水洗→干燥除油除锈是为了除去待镀件表面的油污、锈迹，以便结合更加牢固除油：根据镀件表面的油污状态，可以分别采用汽油、有机溶剂、金属洗涤剂进行。用汽油除油后晾干，待汽油全部挥发后再进行其它除油。而后用水冲洗，浸入清水池待除锈。除油必须对待镀工件整体进行。活化：为了使待镀件获得充分活化的表面，以催化化学镀反应的进行。化学镀镍磷合金工艺流程化学镀铜基本原理•化学镀铜概述：化学镀铜是电路板制造中的一种工艺，通常也叫沉铜，是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯（ba）粒子（钯是一种十分昂贵的金属），铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。化学镀铜原理：•化学镀铜是在具有催化活性的表面上，通过还原剂的作用使铜离子还原析出：•还原(阴极)反应：CuL2++2e-→Cu+L•氧化(阳极)反应：R→O+2e-•因此，利用次亚磷酸钠作为还原剂进行化学镀铜的主要反应式为：2H2PO2-+Cu2++2OH-→Cu+2H2PO3+H2↑•除热力学上成立之外，化学反应还必须满足动力学条件。化学镀铜如同其他催化反应一样需要热能才能使反应进行。•化学镀铜流程：•化学镀铜：传统化学镀铜多为垂直线，流程均大同小异，一般流程为：•膨胀→去钻污→中和→除油→微蚀→预浸→活化→加速→化学镀铜化学镀铜特点•化学镀铜操作简单，大型流水线可操作，无设备的小工厂也可以操作。不需要通电，而且环保。•化学镀铜稳定性高，工作温度和溶液浓度适用范围较宽。铜层致密，有极佳的结合力。这些都是化学镀铜的优势。•基本适用于所有金属及非金属表面镀铜。化学镀镍的应用铝及铝合金是航天、军事、电子工业和卷烟机械的重要结构材料。但耐蚀性、耐磨性和装饰性不佳。化学镀镍恰好解决了这些问题。镀镍插头计算机屏蔽电缆航空用材镀镍管道汽车油管人造金刚石：高硬度、高耐磨性，在工业上得到广泛的应用。由于是亚稳态晶体，耐热性差，具有脆性，还有杂质、气孔、裂纹等缺陷。在人造金刚石表面化学沉积一层耐热耐磨的Ni-P合金是解决这些问题的最有效的方法之一。化学镀铜的应用•化学镀铜广泛应用于各行各业。如：电子电器、五金工艺、工艺品、家具装饰等等。•例如：不锈钢表面镀铜，线路板镀铜，铝材镀铜，铁件镀铜，铜上镀铜，树脂镀铜，玻璃镀铜，塑料镀铜，金刚石镀铜，树叶镀铜等等。•在电子工业中应用最广，制造双面孔化印制板和多层印制线路板。化学镀层作为功能性镀层，未来将向两方面发展。一方面在已有的基础上进一步完善提高，这包括化学镀镍钴合金的高容量存储、化学镀锡和金的速度提高等问题的解决。另一方面，发展功能多样化和与其他先进的辅助技术相互融合，包括印刷电路板的计算机的辅助设计、激光、紫外光、红外线、超声波的诱导化学镀、纳米颗粒的掺杂和特殊性能的元件的制造等先进技术。考虑到可持续发展的需要，对化学镀废液的处理，尤其对于取代有毒的还原剂和络合剂的问题解决，其中镍离子的回收利用、化学镀Sn-Pb合金中重金属等诸多环境保护问题，也是值得关注。作为一种优良的表面处理技术，化学镀还有很多应用领域有待进一步开发，主要表现在以下几个方面：（1）航空及军用器材的表面化学镀。（2）纺织、印刷、食品及木材加工机械的表面强化。（3）模具及铸模的表面化学镀。（4）医疗器件的表面化学镀。化学镀发展展望