化学镀镍配方分化学镀镍配方分析技术及生产工艺.docx

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化学镀镍配方分化学镀镍配方分析技术及生产工艺

化学镀镍配方成份分析，镀镍原理及工艺技术

导读：

本文详细介绍了化学镍的研究背景，分类，原理及工艺等，本文中的配方数据通过修改，如需更详细资料，可咨询咱们的技术工程师。

禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事化学镍成份分析、配方还原、研发外包效劳，为化学镍相关企业提供一整套配方技术解决方案。

一、背景

化学镀镍也叫做无电解镀镍，是在含有特定金属盐和还原剂的溶液中进行自催化反映，析出金属并在基材表面沉积形成表面金属镀层的一种优良的成膜技术。

化学镀镍工艺简便，本钱低廉，镀层厚度均匀，可大面积涂覆，镀层可焊姓良好，假设配适合当的前处置工艺，能够在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上取得性能良好的镀层，因此在表面工程和精细加工领域取得了普遍应用。

禾川化学技术团队具有丰硕的分析研发体会，通过量年的技术积存，能够运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、壮大原材料库，完全解决众多化工企业生产研发进程中碰到的难题，利用其八大效劳优势，最终实现企业产品性能改良及新产品研发。

样品分析检测流程：

样品确认—物理表征前处置—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术效劳。

有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，咱们将为企业提供一站式配方技术解决方案！

二、化学镀工艺

化学镀工艺流程为：

试样打磨-清洗-封孔-布轮抛光-化学除油-水洗-硝酸除锈-水洗-活化-化学镀-水洗-钝化-水洗-热水封锁-吹干。

图1化学镀的工艺流程图

三、化学镀镍分类

化学镀镍的分类方式种类多种多样，采纳不同的分类规那么就有不同的分类法。

四、化学镀镍原理

目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反映，已经提出的理论有羟基-镍离子配位理论、氢化物理论、电化学理论和原子氢态理论等，其中以原子氢态理论取得最为普遍的认同。

该理论以为还原镍的物质实质上确实是原子氢。

在以次亚磷酸盐为还原剂还原Ni2+时，能够以下式子表示其总反映：

3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni

（1）

也可表达为：

Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni

（2）

其进程可分为以下四步：

第一，加热化学沉积镍-磷合金镀液，现在镀液并未马上反映，而是金属第一进行催化，H2PO2-在水溶液中发生脱氧生成了H2PO3-，同时释放出原子态活性氢。

H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H吸附+H+（3）

然后，原子态活性氧被吸附在催化金属表面上而使其活化，把水溶液中的Ni2+还原生成的金属镍同时在催化金属表面上进行沉积。

Ni2++2H吸附→2H++Ni（4）

再后，在催化金属表面上的原子态活性复与H2PO2-反映将其还原为P。

与此同时，因为金属的催化作用使次H2PO2-发生了分解，生成了亚磷酸根，并脱附析出氧气分子。

H2PO2-+H→P+H2O+OH-（5）

H2PO2-+H2O→H2PO3-+H2（6）

2H→H2↑（7）

最后，镍原子和磷原子共沉积，并形成镍-磷合金层。

P+3Ni→Ni3P（8）

以上反映全数都需要在较高的温度（一样为60 <95℃）下提供能量，并在催化活性表面上进行。

反映除生成金属ni之外，还还生成了p、h2PO3-和H2，反映进程中生成的H+使镀液pH下降，酸性更强。

反映速度与镀液成份、pH和温度和其他因素都有关系。

从方程（4）（5）（8）能够发觉，反映生成的镍与磷结合生成镀层合金。

因此事实上假设还原剂利用次亚磷酸盐那么反映形成的镀层是镍-磷合金，其含磷量约在3-15%之间。

同时能够看到

（2）（5）（6）反映进程彼此竞争：

Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni

（2）

H2PO2-+H→P+H2O+OH-（5）

H2PO2-+H2O→H2PO3-+H2（6）

（2）（5）（6）反映进程说明，假设在温度不变，镀液pH值升高，那么有利于反映式

（2）的进行，即会提高镍的还原速度，同时磷的还原速度反而会下降，因此现在取得了磷含量下降的镀层；反之，降低镀液pH值，对反映（5）、（6）两进程的进行超级有利，现在镍离子被还原的速度会下降，磷被还原的速度会进一步提高，H2的析出量也升高。

4.化学镀镍液的组成

镀液的组成包括主盐（镍盐），络合剂、缓冲剂、加速剂、还原剂、稳固剂、湿润剂、光亮剂、去应力剂、pH调整剂等。

通过对化工产品的配方分析还原，有利于企业了解现有技术的进展水平，实现知己知彼；有利于在现有产品上进行自主创新，取得知识产权；有利于在生产进程中发觉问题、解决问题。

通过对化工产品的配方改良，配方研发，能够加速企业产品更新换代的速度，提升市场竞争力，因此，关于化工产品的分析、研发已变得迫在眉睫！

1）主盐（镍盐）

主盐即含镀层金属离子的盐，镍盐是化学镀镍溶液中的主盐，要紧有Ni2SO4、NiCl二、醋酸镍、磺酸镍等，其要紧作用是提供Ni2+。

目前应用最多的确实是硫酸镍。

由化学反映速度阻碍因素可知，主盐浓度越小时沉积速度就越慢，生产效率就越低，反之，主盐含量越高时沉积速度越快，生产效率越高，但主盐浓度过大时会致使反映速度过快，就容易使表面沉积的金属镀层比较粗糙，而且镀液稳固性降低，容易发生自分解现象，降低镀液稳固性。

2）还原剂

还原剂是提供电子以还原主盐离子的试剂。

要紧有NaH2PO二、NaBH4、二甲基氨硼烷、肼、二乙基氨硼烷等。

镀液还原剂假设利用NaBH4、氨基硼烷等硼化物时可得Ni-B合金；假设采纳N2H4作还原剂，取得的金属镀层的纯度相对较高。

在酸性镀镍液中采纳的还原剂常采纳NaH2PO2，现在取得的镀层为Ni-P合金。

NaH2PO2的优势是采购价钱廉价、易溶于水、镀液较易操纵、镀层性能优良等。

一样情形下，NaH2PO2利用量与主盐量的关系为：

溶液中的主盐和还原剂的反映速度受还原剂浓度的阻碍专门大，还原剂浓度越大，其还原能力越强，反映速度就会加速；可是还原剂浓度太高那么致使溶液发生自分解反映，工艺操纵难度加大，取得的金属沉积镀层的外观也难以达到理想要求。

3）络合剂

络合剂具有重要的作用，在化学镀镍工艺中的地位仅次于主盐和还原剂。

若是化学镀镍镀液中未添加络合剂，因为镍的氧氧化物的溶解度比较小，当镀液为酸性溶液时，发生水解超级容易生成浅绿色絮状的含水氧氧化镍沉淀因此常在镀液中添加络合剂。

化学镀镍镀液经常使用的络合剂有：

柠檬酸、苹果酸、丙二酸、丁二酸、琥珀酸、羟基乙酸、氨基乙酸、乳酸、酒石酸、EDTA（乙二胺四乙酸）、HEDP（羟基乙叉二膦酸）、ATMP（氨基三甲叉膦酸）、乙二醇酸。

络合剂的要紧作用是：

络合剂能够与金属离子发生络合反映，生成络合物，从而降低了游离态的金属离子的浓度，能够减少金属离子的水解反映而避免镀液因此产生的自然分解，使镀液的稳固性增强。

固然，络合剂浓度也不能太高，因为其浓度太高容易致使游离态的金属离子浓度太低，使反映变慢进而致使金属沉积速度变慢，因此选择适合的络合剂用量也超级关键。

不同络合剂在施镀进程中会对施镀反映有必然阻碍，不管是反映速度仍是镀层组成及特点。

有时为了取得性能优良的镀层同时维持适合的反映沉积速度，常常将多种络合剂复合利用以期扬长避短、相辅相成，从而取得更好的综合成效。

另外，焦磷酸盐、柠檬酸盐和铵盐等可在碱性化学镀镍溶液利用，比如利用柠檬酸钠和氯化铵做络合剂时，以镍盐总量的1.5倍添加较好。

4）稳固剂

稳固剂其作用是升高镀液的稳固性。

其原理是在固体微粒表面有一些催化点，在这些催化点上会有稳固剂的离子进行吸附，从而避免或减少了镍离子的还原。

化学镀镍镀液属于热力学不稳固体系，在施镀进程中镀液容易受到污染，还可能局部过热、pH值转变、存在有催化活性的固体颗粒等异样情形的阻碍而致使镀液失效。

因为稳固剂同时也是毒化剂，因此加入量不能过大，不然将会因为中毒而使镀液失去活性，镀速降低乃至致使施镀失败，因此只需少量添加即可。

化学镀镍的稳固剂要紧有四类：

①重金属离子如铅、铋、锌、镉、锡、锑、铊、等；②含氧酸盐，如钼酸盐、碘酸盐；③含硫化合物，如硫脲、异硫脲、四氮唑丙烷磺酸盐、羟基苯并噻唑、黄原酸酯、硫代硫酸盐、硫代邻苯二甲酸酐等；④有机酸衍生物，如甲基四羟邻苯二甲酸酐、六氯内亚甲醛四羟邻苯二甲酸酐等。

稳固剂除能使镀液稳固外有的还有光亮作用加速作用和提高镀层耐蚀性等作用。

要专门注意，即便稳固剂的利用量是微量的，也会阻碍镀层的各项性质，假设利用不合理容易致使镀层显现缺点（如疏松、小孔、耐蚀性差等），因此其选择和利用必需慎重。

一样用Pd2+作为酸性化学镀镍溶液的稳固剂时，其利用量只有数毫克/升，而在碱性镀液中它的利用量反而相对较大。

5）缓冲剂

缓冲剂是由一些弱酸（或弱碱）和它们对应的盐混合而成，其溶液能够抗击少量外来的强碱（或强酸）或适当的稀释而维持pH值几乎不变，那么这些弱酸（或弱碱）和它们对应的盐就叫做缓冲剂。

在酸性化学镀镍液中最有效的缓冲剂是有机一元和二元酸的钾盐和钠盐，因为较高相对分子质量的酸会形成不溶性的镍盐，最经常使用的一元酸是醋酸和丙酸或它们的盐类，二元酸（如丙二酸和丁二酸）是更有效的缓冲剂，但丙二酸价钱贵不适于工业应用，有些配方既含有一元酸也含有二元酸。

另外硼酸也是有效的缓冲剂。

6）增进剂

增进剂是指加入镀液中能显著提高沉积速度的物质，在加入强配位剂的镀液中Ni2+离子受到强的配位，其还原速度受到抑制，在这种镀液中加入第二种配位剂以减弱镍酸离子的配位状态或改变镍配离子的结构，就可达到加速沉积速度的目的。

其中丙酸、丁二酸、氨基乙酸、氟化物、硼酸盐等都是经常使用的增进剂。

7）表面活性剂

在镀液中表面活性剂也被称作湿润剂，其要紧作用是提高镀件表面的浸润性，有利于使气体逸出，改善镀层的孔隙率，常采纳阴离子或非离子表面活性剂。

一样情形下，表面活性剂的添加较适宜的数量为镀液总质量的0.1%-0.15%。

目前化学镀镍工艺中常采纳烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠和十二烷基脂肪酸钠等，它们都属于阴离子型表面活性剂；非离子表面活性剂有6501净洗剂、TX-9和TX-10等。

8）光亮剂

光亮剂的作用是增强化学镍层的光亮度，使镀件具有必然装饰成效。

化学镀镍层刚镀出时通常确实是半光亮的，能够添加一些光亮剂来提高镀层的光亮度，如萘二磺酸钠、对甲苯磺酰胺、硫脲等。

在酸性化学镀镍液中均能产生光亮沉积层，硒酸、镉离子、碲和铅离子也都是有效的光亮剂，而且这些物质的加入量也有像有机化合物那样严格。

除此之外，化学镀镍镀液有时还可添加适量的应力剂（降低镀层的内应力，提高镀层与基体的结合力）和pH值调整剂（如H2SO4、HCl、NaOH、氨水等），以提高施镀成效。