镀镍工艺.doc

镀镍工艺一、镀镍概述在零件上镀镍可以使零件具有优良的耐蚀性、耐磨性、可焊性以及高硬度等优点，满足零件的使用要求，提高零件的使用寿命。镀镍通常可以采用化学镀镍，也可以采用电镀或刷镀。化学镀与电镀相比具有显著的优点：1.具有广泛的覆盖能力，对于复杂零件的各个部位可以得到较均匀的镀层；2.具有比电镀优良得多的深镀能力，可以大大地减少镀件盲孔、深孔内的无镀层现象。刷镀是最近几年发展起来的一种新工艺，它的最大优点是不用镀槽，而且沉积速度较快。由于它设备筒单，操作方便，可以选择多种镀层，而且具有较高的结合强度等优点，所以在航空、船舶、铁路、电子及机械和各种车辆的维修中广泛应用，是目前国家推广的一种新工艺。但是，刷镀在很多场台下，如修理大批量、大面积镀层的一些零件，生产率显然不是很高，而且同化学镀相比较，刷镀的镀层深镀也明显不如化学镀。而且化学镀镍层具有比电镀和刷镀优良得多的耐蚀性、耐磨性、可焊性以及镀层厚度均匀、硬度高等优点。化学镀镍通常是在高温(7090C)下操作，虽然镍的沉积速度较快，但工艺控制困难，能耗高，镀液易挥发、稳定性差，次亚磷酸盐的利用率低；同时高温操作对软化点低和高温下易变形的材料(如塑料等)施镀，会引起基体的变形和改性，这就限制了它的进一学镀镍研究的重要方向之一，也是一个备受重视的课题。二、化学镀镍的特点低温化学镀镍与高温化学镀镲的基础镀液大致相同，但由于温度的降低，根据Arrhenius方程，镍的沉积速度将大为降低，因此，低温化学镀镍须在碱性条件下进行，这是低温化学镀镍的一个特点，同时，加速剂显得更为重要，因为在碱性条件下，Ni 极易与OH 形成溶度积较小的Ni(OH)2沉淀，因而，对络合剂的选择相对高温化学镀镍而言更为严格。三、镀镍的方法1、改变络合剂络合剂的选择对于化学镀镍低温操作有很大的影响。能否实现低温化学镀镰主要取决于镀液中镍离子还原的活化能的降低，传统的方法主要通过选择合适的络台剂来实现。目前，在低温化学镀镍中使用的络合剂大致有焦磷酸盐、柠檬酸盐和乳酸盐等。在低温化学镀镍技术中，络合剂的选择取决于其与镍离子形成的综合物的稳定性，其稳定性决定了低温镍的镀速与镀层的质量。一般来说，与镍离子络台稳定性较大的络合剂，如柠檬酸钠，会造成镀速的下降，但同时减小镀层晶粒尺寸，有利于镀层耐蚀性的提高；与镍离子络合稳定性较小的络合剂，如焦磷酸钠，会造成镀速的提高，但同时使镀层晶粒尺寸增大，导致镀层耐蚀性的降低；因而在选择络合剂时，须考虑络合剂与镍离子是否形成螯合物，以及螯合环的大小、配位电子的电负性、空间位阻等对络合物稳定性有影响的因素。从目前文献报道来看，50C以下的化学镀镍工艺，镍的沉积速度一般在10m/h左右，这与实施工业化生产还有一定距离，因此，寻求更合适的络合剂或多种络合剂组合使用将是化学镀镍低温化研究的重点。2、使用加速剂为了提高低温化学镀镍的镀速，加速剂的使用显得相当重要 常用的加速剂主要有两类，即有机添加剂和无机添加剂。有机添加剂包括琥珀酸、脂肪酸及巯基乙酸等。其作用机理为：加速剂与络合剂一起形成有利于电子导通的混合配体配合物。无机添加剂最常见的是NaF，其作用机理是：由于F离子半径小、电负性太，通过它在催化金属表面的吸附，并与同时吸附在金属表面上的H2PO2相互作用，加速了H2PO2中P-H键的断裂，从而加速了镍的沉积和氢的析出。由于F-易对设备造成腐蚀，其它的一价阳离子如NH4+、Li+、Na+和K+等以及这些离子组成的复合加速剂的研究也取得了较大进展。阳离子的加速机理被认为是影响了化学镀镍的阳极过程，能明显地增大阳极电流，即增大H3PO2-的氧化电流，即这些添加剂为阳极去极化剂，可以促进H2PO2-的氧化，从而促进了镍的沉积。四、其它镀镍工艺新方法1、脉冲化学镀镍将脉冲技术引人到化学镀镍中构成脉冲化学镀镍，这是80年代中期发展起来的一种新的化学镀镍技术。其最初的出发点是用以提高镀速，有人证明，在85C施镀时，脉冲化学镀镍的镀速是普通化学镀镍的23倍，镀层性能和质量均得以提高，溶液的pH 值稳定。刘燕萍等利用脉冲化学镀进行低温化研究，认为由于电脉冲的催化作用，使得酸性化学镀镍的施镀温度降至50C时，仍有11um/h的沉积速度，镀层含P量达10.48%(质量分数)，组织结构依然为非晶态，镀层性能与80C施镀的普通化学镀镍层相当。目前，脉冲低温化学镀的报道还很少，但无疑这也是实现低温化学镀镍的一条崭新的途径。2、光化学法利用光化学原理在酸性镀液中实施低温化学镀镍是近年来低温化学镀镍的一个新的发展方向。在室温下，利用激光束的照射使镀液局部升温达到化学镀镍的引发温度，可实现光照区化学镀镍，镀速可提高几个数量级，而且镀层性能明显改善，同时也解决了以往低温化学镀镍须在碱性条件下进行镀液易产生沉淀而导致镀液分解的弊端；但也存在由于温差而引起的非光照区基体金属溶解和浸蚀等缺点 在此基础上杨玉国等在酸性化学镀镍的基础液中加人光敏剂，通过普通光照在室温下实现了化学镀镍，并提出了其作用机理： (1)光敏剂S分子和镍铬合离子受光照被激发，形成激发态 (2)Ni2+将能量传递给基态光敏剂分子 (3)S分子能量高，不稳定，将电子传递给Ni2+ (4)S+接受H2PO2-的电子返回基态3、超声波化学镀镍早在1955年，Rich发现在使用20kHz的超声波作用于碱性化学镀镍时镀速得以显著的提高。1985年Mallory提出应用于化学镀镍的超声波频率应在2540kHz范围内。随后，许多科研工作者对此进行了研究，发现超声波应用于化学镀镍不仅能降低工作温度，而且能提高镀层性能。超声波应用于低温化学镀镍的作用机理主要有以下两种观点：一种观点认为超声波导致镀液与基体的界面处形成空化作用影响了化学反应。由于超声波的作用形成了活化态氢原子，有利于提高反应