酸性柠檬酸盐溶液电镀镍
2011/5/6/9:50来源：中国电镀助剂网
李超群,李新海,王志兴,郭华军
(中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙410083)
慧聪表面处理网：摘要:几乎所有的镀镍溶液都用硼酸作缓冲剂,但含硼化合物毒性高。研制了一种适合于电沉积镍的新型电镀溶液,镀液中柠檬酸钠充当缓冲剂和络合剂,这种镀液的缓冲容量比传统Watts大。研究了柠檬酸钠对阴极极化曲线、阴极电流效率、镀液分散因子的影响。用扫描电镜检查:镍沉积层致密、针孔少、结晶细小,X射线分析结果表明,与从Watts镀液中得到的镍沉积层比,从柠檬酸钠镀液中得到的镍沉积层晶粒小,晶面取向随机。因此,在Watts电镀液中,柠檬酸钠是硼酸的有效替代品。
关键词:电沉积镍;柠檬酸盐镀液;分散因子;缓冲容量
中图分类号:TM911.14;TQ153.12 文献标识码:A
文章编号:1001-9731(2010)05-0903-04
1引言
镍及镍基合金具有优良的机械加工和防腐性能,因此,常通过电沉积镍及镍基合金的方法制备合适的装饰和功能性金属镀层,用于延长工业、交通和服务设施的寿命,以及用作唱针、电铸印刷板、金属箔、管、薄膜和其它用品。
电镀溶液的选择主要取决于所需镀层的性质和要求。氨基磺酸盐溶液是一种重要的镀镍体系,从该镀液中沉积的镍层具有低内应力和优异的机械性能,但氨基磺酸盐镍价格高,从经济成本角度考虑,所得镀层昂贵。Watts镀液是应用最广的镀镍溶液,它主要包括硫酸镍、氯化镍、硼酸和有机光亮剂等。在氨基磺酸盐和Watts镀液中,硼酸是必不可少的缓冲试剂,但含硼化合物的毒性高。含硼废渣废水排放,使地下水及江河水质受到严重污染,严重影响生态平衡和人类健康。为了减少和消除硼毒的危害,1993年、1998年世界卫生组织先后规定饮用水中的含硼量应低于0.3、0.5mg/L,世界上许多国家也相继制定了饮用水含硼标准,我国也于2002年修订地面水环境质量标准时,首次将硼元素列入“集中式生活饮用水地表水源地特定项目”的80个指标中,规定硼的标准限值为0.5mg/L。
硼常常因岩石风化、海水蒸发、火山运动等自然因素进入环境中,也有许多人为因素引起环境中含硼量增高,镀镍工业废水排放就是加重水资源硼污染的重要因素之一。因此,在镀镍工业上,寻找一种对环境更友好的硼酸替代品是非常必要的,这对降低废水处理成本、保护环境和促进镀镍工业的可持续发展大有裨益。
本文研制了一种新的镀镍溶液:就是用柠檬酸钠取代硼酸作镀液的缓冲剂,柠檬酸钠可用于食品工业,对人体健康、对环境友好,而且价格便宜。比较了柠檬酸钠与硼酸镀液的缓冲容量和分散因子,研究了柠檬酸钠浓度对镀液缓冲容量和分散能力、阴极电流效率、阴极极化曲线的影响。用扫描电镜检查镍沉积层的表面形貌,X射线衍射分析晶体结构。
2实验
2.1电镀溶液
镀镍溶液主要包括硫酸镍、氯化镍、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠,镀液的化学成分见表1,所有镀液都由新制备的去离子水和分析纯化学试剂配制,镀液的pH值用稀硫酸和氢氧化钠调整。
2.2实验过程
阳极用电解镍(60mm×80mm),阴极是低碳钢带,尺寸为40mm×30mm×0.08mm,其成分(%质量分数)是C为0.05~0.11、Si≤0.03、Mn为0.25~0.50、P≤0.035、S≤0.035、Ni≤0.25、Cr≤0.1、C≤0.25,其余是Fe。钢带分别用600、800、1000目砂纸抛光,然后进行化学清洗和电解除油,在7%盐酸溶液中活化处理后就进入镀槽中电镀。电镀完后,冲洗阴极,干燥称重。沉积层的晶体结构由X射线衍射分析确定(D/max2550VB+18kW),表面形貌用扫描电镜观察(JE-OL JSM6380)。
镀液的分散因子用Haring-Blum槽测定。
镀液滴定曲线和缓冲容量的测量:取样100mL用1.0085mol/L标准氢氧化钠溶液滴定,在滴定过程中,不断搅拌溶液,待溶液清亮后再用pHS-25型酸度计测量pH值,以确定滴定曲线,计算出在一定缓冲范围内镀液的缓冲容量。
阴极极化曲线在CHI660A电化学工作站(上海辰华仪器公司生产)上测量,扫描速率0.1mV/s。
3结果和讨论
3.1pH滴定曲线和缓冲容量缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度,通过滴定分析确定。
图1是pH滴定曲线图,图中曲线1表示不含缓冲剂的镀液滴定曲线,结果表明基本没有缓冲容量。在上述镀液中加入硼酸,镀液的缓冲容量有所增加(曲线2)。另一方面,柠檬酸盐镀液显示了较强的pH缓冲能力(曲线3),特别是在pH值<3时;而在pH值为3~5之间,镀液的缓冲能力显著降低,根据pH滴定曲线和VanSlyke方程,计算出缓冲容量见表2。
从图1曲线和表2计算结果说明,对于电沉积镍体系,没有缓冲剂的镀液,pH 值变化很快,镀液不稳定,容易形成Ni(OH)2沉淀;相比于硼酸作缓冲剂的溶液,柠檬酸钠溶液缓冲容量更大,缓冲能力更强。不同柠檬酸钠含量的镀镍溶液pH 滴定曲线和pH在3~5范围内的缓冲容量分别见图2和3。从图3可以看出,随着柠檬酸钠浓度提高,缓冲容量几乎线性增大,溶液的缓冲能力显著提高。
观察pH滴定曲线,在柠檬酸盐镀液中存在有自由的柠檬酸(没有与镍离子形成络合物)和[Ni(HCit)]络合物,它们都能提供H+离子以中和NaOH溶液中的OH-离子,因此,柠檬酸盐镀液的缓冲能力增强。在pH缓冲容量显著减小的溶液pH 范围,[Ni(Cit)]-络合物占支配地位,柠檬酸中的所有3个H+离子都发生电离,此时溶液的pH缓冲容量基本丧失。综上所述,柠檬酸钠用作镀镍溶液的缓冲剂,其缓冲容量比硼酸大,镀液不需频繁调整也能得到质量稳定的镀层,并且对环境友好。
3.2分散能力
用分散因子(TI)[9]来表征镀液的分散能力优点是简单、精度高。图4是Watts镀液和柠檬酸钠镀液的金属分布比(M)与线性比(K)之间的关系,从图可以看出M与K之间有很好的线性关系,并且通过M=1、K=1这个代表性的点。
分别求出柠檬酸钠镀液和硼酸镀液的分散因子分别为0.861和0.783,二者相差不大,证明这两种镀液的分散能力相当。
3.3阴极电流效率
测定了在pH为4、温度55℃条件下表1所示化学成分的Watts和柠檬酸钠镀液中沉积镍的阴极电流效率,结果分别为98.26%和97.52%,证明在此条件下,两种镀液的阴极电流效率都高,尽管柠檬酸钠镀液中沉积镍的电流效率略低,但数值相差不大。
在pH值为2.0~5.5范围内,研究了pH值对阴极电流效率的影响,如图5。很清楚,当pH在2~4范围内变化,镍沉积的电流效率随pH值的增加而增加,当pH>4后,电流效率有所下降,在pH=4时,电流效率达到98%。这种变化意味着当镀液的pH值下降,氢气析出反应更容易发生,从而降低了阴极电流效率,这与后面要讨论的pH下降引起阴极极化曲线向负得少的方向变化是一致的,因为pH值减小能降低氢析出反应的过电位。因此溶液的pH值在3~5之间是适宜的。
保持镀液中硫酸镍浓度不变,发现阴极电流效率随着柠檬酸根离子的增加而下降(见图6),这个结果证明:柠檬酸根离子浓度增大,镍的络合物增加,自由
Ni2+离子浓度降低,析氢副反应加剧。因此,溶液中Ni2+离子浓度与柠檬酸根离子浓度之比(即[Ni2+/[Cit3-])不宜过低。
3.4阴极极化曲线
硼酸和柠檬酸钠对在低碳钢带上沉积镍的阴极极化的影响如图7,曲线1表示硫酸镍、氯化镍镀液中的阴极极化,很明显,只有较小的极化电位;加入硼酸到上述镀液中,极化曲线向电位负方向稍有增大(曲线2),硼酸的影响主要是阻挡了镍沉积的活性位置;在上述溶液中加入柠檬酸钠,阴极极化明显加大(曲线3),这种现象是由于柠檬酸根与镍离子形成了可溶性络合物,降低了自由的Ni2+浓度,另外,柠檬酸根离子本身或以金属络合物形式吸附在阴极表面,阻碍Ni2+发生放电的活性点。
从表3镍-柠檬酸盐络合物的稳定常数值可以推出,在溶液中NiCit-是主要的络合物,它的平衡常数值最大,另外,由于柠檬酸钠的浓度低于金属离子浓度,因此在给定的pH条件下,自由的Ni2+浓度也高。
随着柠檬酸根盐浓度加大,更多的Ni2+离子形成络合物,自由Ni2+浓度进一步降低;同时更多的柠檬酸根离子吸附在阴极表面,妨碍Ni2+离子放电,因此,阴极极化会随着柠檬酸盐浓度的加大而增加,在低电流密度区更明显,如图8。
3.5沉积层的表面形貌和结构
通过扫描电镜检查,从柠檬酸盐镀液中沉积的镍均匀分布在阴极钢带上,形状类似“卷心菜”(见图9),结晶颗粒比从Watts镀液中沉积的镍细,因此可推断出:柠檬酸盐镀液中配合物的存在能帮助产生结晶更细小的沉积层。
图10是分别从柠檬酸盐和Watts镀液中沉积镍的XRD图,表明从柠檬酸盐镀液中得到的是面心立方结构镍,二者的特征谱线与纯镍一致。但由于镀层只有
6μm,不足以阻止X射线通过镍层而显示出基体铁的谱线。
4结论
(1)对于镍沉积,与Watts镀液相比,柠檬酸钠镀液具有更高的缓冲容量、相近的分散因子和阴极电流效率,它是一种实用、有效、对环境更友好的硼酸的替代品。
(2)柠檬酸盐镀液的缓冲容量和阴极电流效率与柠檬酸钠浓度密切相关。柠檬酸钠浓度增大,缓冲容量线性提高,而阴极电流效率降低。
(3)从柠檬酸盐镀液中制备的镍沉积层致密、针孔少,晶粒细,呈“卷心菜”形状和面心立方结构。
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化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 (2012-05-21 09:46:29) 转载▼ 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 1. 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。 2. 化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。 3. 化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应，化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极。 4. 化学镀过以对任何形状工件施镀，但电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀。 5. 电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。 6. 高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。 7. 化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。 8. 化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化
物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。关于化学镀镍层的工艺特点 1. 厚度均匀性 厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀，电镀层的厚度在整个零件，尤其是形状复杂的零件上差异很大，在零件的边角和离阳极近的部位，镀层较厚，而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄，甚至镀不到，采用化学镀可避免电镀的这一不足。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，任何部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2. 不存在氢脆的问题 电镀是利用电源能将镍阳离子转换成金属镍沉积到阳极上，用化学还原的方法是使镍阳离子还原成金属镍并沉积在基 体金属表面上，试验表明，镀层中氢的夹入与化学还原反应无关，而与电镀条件有很大关系，通常镀层中的含氢量随电流密度的增加而上升。3. 很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等均是由材料和零部件的表面层体现出来，在一般情况下可以采用某些具有特殊功能的化学镀镍层取代 用其他方法制备的整体实心材料，也可以用廉价的基体材料化学镀镍代替有贵重原材料制造的零部件，因此，化学镀镍
2008年8月襄樊学院学报 Aug.,2008第29卷第8期 Journal of Xiangfan University V ol.29No.8 酸性化学镀镍络合剂的研究 肖作安，占 丹 (襄樊学院化学与生物科学系，湖北襄樊441053) 摘要：通过考察乳酸，酒石酸，柠檬酸和有机酸Y 组成的复合络合剂对镀速的影响，确定了合适的复合络合剂，其中复合络合剂由柠檬酸与有机酸Y 组成,柠檬酸含量为10g/L ，有机酸Y 为20g/L.测定了该酸性化学镀镍的镀层的结合力以及孔隙率与耐蚀性，结果表明，该化学镀镍层光亮平整，结合力强，孔隙率分布较窄，耐硝酸点蚀120s ，具有优良的耐蚀性能. 关键词：化学镀镍；络合剂；耐蚀性 中图分类号：TQ153.1文献标志码：A 文章编号：1009-2854(2008)08-0031-04 随着科技的发展，人类对材料的性能要求越来越高，一些表面处理技术极大地拓宽了金属材料的应用范围，化学镀镍作为一项表面处理技术，以其工艺简便、镀层均匀及优异的耐蚀性、耐磨性等特殊性能而 日益受到人们的重视，得到迅速发展，广泛应用于航空、汽车、电子、计算机、石油、化工、机械等领域，有着非常广阔的发展前景[1-4]. 化学镀镍通常以次亚磷酸钠为还原剂，槽液分为酸性和碱性两种，应用较普遍的是酸性镀镍，其稳定性好，镀层光亮细致，本实验就选择在酸性体系进行化学镀镍.一般单一络合剂能得到光亮银白色、无针孔、表面光滑平整的镀层，但很难获得镀层美观、性能优良的整体效果.因此，本实验探索了一种新型的复合络合剂，能使镀液更稳定，使用寿命长，镀层美观，而且性能更优良. 1实验部分 1.1基体材料 基体材料为45#钢，其表面积均为4cm 2. 1.2工艺流程 化学除油-水清洗-除锈(盐酸洗液)–蒸馏水洗-施镀-水洗-干燥.1.3施镀工艺 其施镀工艺规范如下. 六水合氯化镍40g/L -100g/L ，次亚磷酸钠10g/L-30g/L ，乙酸钠10g/L-50g/L ，硼酸10g/L-50g/L ，稳定剂0.1m g/L ，pH 值3-6，温度75℃-95℃. 本实验主要研究常见的3种络合剂与合成的有机酸Y 形成的复合络合剂：乳酸+有机酸Y ；酒石酸+有机酸Y ；柠檬酸+有机酸Y .1.4镀层性能测试方法 1.4.1沉积速度 采用重量法，用电子天平准确称量试样在施镀前后的重量，按下述公式计算 4 0110)(t w w v ×Α××= ρ式中，V-沉积速率/(m/h)；W 0和W 1为基体材料施镀前、施镀后试样的重量(g)；ρ为镀层密度(g/cm 3)；A 为试样表面积(cm 2)；t 为施镀时间(h). 收稿日期：6作者简介：肖作安(),男,湖北应城人,襄樊学院化学与生物科学系讲师2008-0-12 1979-.
碱性化学镀镍 碱性化学镀镍 减少污染后续酸性化学镀或其他电镀液1.工艺特点： NICHEM 2003碱性化学镀镍工艺特别适合于铝及铝合金预镀化学镍 减少污染后续酸性化学镀或其他电镀液 结合力优良 对复杂工件的处理更显其优越性 也可用于其他基体的电镀打底层 操作温度低 使用方法 本产品采用国际通用的A、B、C三种溶液，以A、B开缸，根据镍离子浓度进行分析补加工作液的消耗组分，以A、C 补加，极其方便： 2.镀液组成及操作条件：原料及操作 单位 范围
NICHEM 2003碱性化学镀镍A %（v/v） 70 NICHEM 2003碱性化学镀镍B %（v/v） 170 pH 9.0-9.5
温度 ℃ 室温-35℃ 装载量 dm2/L 0.32-0.96 时间 分钟 5-10分钟3．配制溶液：
开缸时，在槽中加入所配溶液1/2的水。 加入加入7%的A和17%的B，机械搅拌均匀，配备过滤机过滤。 加入纯水至所需近似体积。 用氨水调节pH值至9.2(大约用20毫升),补水至刻度线即可按工艺要求施镀。 4.设备需求 项目要求 槽体PP、PVC或高密度PE。 挂具PP、PVC或316型不锈钢。确保工件在槽液中垂直，相邻两块板间隔最小是10mm。 空气搅拌主副槽要有适度、均匀的打气搅拌。 循环每小时3-4个循环。 添加系统需要，加料泵材质为PVC、PP 或PE，可耐强碱。 过滤系统连续循环过滤，用10μm过滤棉芯或过滤袋。 抽风需要。
加热系统需要。 5.镀液的分析及补加 工作液的Ni2+标准浓度为6.0克/升，Ni2+浓度的分析方法：用移液管取5ml工作液置于250ml的锥形瓶中，加入50ml 去离子水，再加入10ml氨水（28%），摇匀，加入0.2克紫脲酸铵指示剂，摇匀，用0.05M的EDTA标准液进行滴定，终点为浅棕色变为浅紫色。以EDTA用量为准进行计算 计算方法为：补加A量=补加C量（ml）=（6-EDTA用量×0.59）×13×体积(L) 6.操作要点 确保镀槽在使用前用硝酸(1:1)浸泡,并用水冲洗干净 镀液温度保持在29-35度,温度太低则速度慢,温度太 高则镀液易分解 用氨水和硫酸(20%)调pH值，保持pH值在9.0-9.5间，以确保镀速，pH值太低则镀速慢，太高则镀液易分解，最好用pH计控制。 避免带入重金属杂质以及表面活性剂。
化学镀镍与电镀镍工艺及相互之间的区别 1 电镀镍 电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀镍是将零件浸入镍盐的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镍镀层。电镀镍的配方及工艺条件见表1。 电镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②稀盐酸浸泡；③冲净；④浸入镀液； ⑤调节电流进行电镀； ⑥自镀液中取出；⑦冲净；⑧煮；⑨烘干。 表1 电镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值电流密度 /A/dm2 硫酸镍硫酸镁硼酸氯化钠 100-170 21－30 14－30 4－12 室温5－6 0.5 电镀镍的优点是镀层结晶细致，平滑光亮，内应力较小，与陶瓷金属化层结合力强。电镀镍的缺点是：①受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮，起泡，麻点，黑点等；②极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响，造成均镀能力差，此外金属化瓷件之间的相互遮挡也会造成瓷件表面有阴阳面的现象；③对于形状复杂或有细小的深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面；④需要用镍丝捆绑金属化瓷件，对于形状复杂、尺寸较小、数量多的生产情况下，需耗费大量的人力。 2 化学镀镍 化学镀镍又称无电镀或自催化镀，它是一种不加外在电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍层，当镍层沉积到活化的零件表面后由于镍具有自催化能力，所以该过程将自动进行下去。一般化学镀镍得到的为合金镀层，常见的是Ni-P合金和Ni-B合金。相较Ni-P合金而言，Ni—B合金的熔焊能力更好，共晶温度高，内应力较小，是一种更为理想的化学镀镍方式。但本文着重讨论的是Ni-P合金镀层。 化学镀镍的配方及工艺条件见表2。 表2化学镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值 硫酸镍次磷酸钠柠檬酸钠氯化铵 45－50 45－60 20－30 5－8 85 9.5 化学镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②冲洗；③活化液浸泡；④冲净； ⑤还原液浸泡；⑥浸入镀液并不时调节pH值；⑦自镀液中取出；⑧冲净；⑨煮；
电镀镍的特点、性能、用途： 1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化 膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。 2 、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大 气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。 3、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。 由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。镀镍层 还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸 工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐 磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀 镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的 自润滑性，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。 4、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材 料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层， 其抗蚀性更好，外观更美。在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目
的。特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机 部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。 5、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量 的10%左右。 化学镀镍的特点、性能、用途： 1、厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避 免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消 耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2、镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。 3、很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。 4、可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材 料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。 5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。 6、热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用 于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等
化学镀镍/浸金的状况 ENIG Introduction 作为PCB的表面镀层，镍层的厚度要求>5um，而浸金层厚度在0.05-0.15um 之间。化学镀镍/浸金镀层的焊接性是由Ni层来体现的，因此Au层的厚度不能太高，否则会产生脆性和焊点不牢的故障。Au只起保护Ni层的作用，防止Ni 的氧化和渗析，所以又不能太薄。 As one of the surface finishing for PCB, the thickness of nickel layer shall be more than 5um, while the thickness of immersion gold shall be between 0.05-0.15 um. As the solderability of ENIG is reflected from Ni layer, so the au layer shall not be too thick. Or else there will be frangibility and solder pot unstable issue. Au is to protect the Ni layer and prevent from Ni oxidation and dialysis. So it shall not be too thin. 现在的Ni/Au生产线都采用Atotech公司的Atotech化学Ni/Au工艺。 Nowadays most Ni/Au production lines are adopting atotech chemical Ni/Au technology developed by Atotech company. 沉镍Electroless Nickel 1 沉镍原理概述Electroless Nickel Principle introduction 沉镍金工艺的沉镍的原理，实际上反而从“化镍浸金”一词中能够较容易地被我们所理解。即其中镍层的生成是自催化型的氧化-还原反应，在镀层的形成过程中，无需外加电流，只靠高（85-1000C左右）槽液中次磷酸钠（NaH2PO2）还原剂的作用，即可在已活化的铜表面反应析出镍镀层。而沉镍金工艺中金镀层的生成，则是典型的置换反应。当PCB板进入金槽时，由于镍的活性较金大，因而发生置换反应，镍镀层表面逐渐被金所覆盖。 ·The Principle of Electroless Nickel can be more easily understood from the word of “Electroless Nicke Immersion Gold”. That means the nickel layer is generated from the Autocatalytic redox reaction. During the coating forming process, impressed current is not needed. Under NaH2PO2 reductant in bath with high temperature between 85-1000C, nickel layer can be formed via activated copper surface reaction. But the gold layer is generated via typical replacement reaction. When PCB enters the gold bath, as the nickel is more active than gold, there will be replacement reaction. So the nickel layer will be covered by gold.
酸性化学镀镍层耐高温 采用不锈钢或者其他合适的金属网进行过滤，用塑料网作为辅助，因为氟化物会浸湿普通的含硅性材料。加热槽液至规定温度，建议用蒸汽加热水夹套，使之加热均匀，即不能局部过热也不能长时间过热，否则引发槽液变质和在槽壁上非正常还原出游离镍。采用酸性化学镀镍层作为产品的最后膜层的时候，还要进行铬酸盐钝化处理，这样可以改善其耐蚀性，处理后的钝化表面还不容易润湿。如果不进行钝化还可以进行电镀。如果镀完镍后要粘接或者焊接，钝化这步就可以省掉。经过钝化的表面要进行粘接或者焊接，必须要先清除掉。 酸性化学镀镍层耐高温（如焊接），在175摄氏度加热两个小时可以使镁合金镀层界面间应力消除，镀层硬度达到300~400HV，热处理可以提高硬度。虽然酸性化学镀镍前通常采用浸锌和闪镀铜，但是对于碱性化学镀镍压铸镁合金表面获得的最好的镀层且镁作浸锌和闪镀铜处理。经过酸性活化后，镁及其合金上能直接化学镀镍，但是结合力差，亮度低。采用浸锌预处理，则结合力好。因此，若想获得满意的化学镀镍层，必须采用浸锌处理，而锌是两性金属，为了控制浸锌层的溶解速度，提高镀层结合强度，应该才赢接近中性的化学镀镍液。 镁及镁合金在含有酸和氯的溶液中，具有比较大的腐蚀速度，而在含氟的溶液中比较稳定，因此化学镀镍应不含有氯和酸，但可含有氟。这些观点对镁及其合金镀液的选择具有重要意义。为此溶液中镍
是以碱性碳酸镍或者氢氧化镍的形式加入，避免引进酸和氯。为了控制基体腐蚀，提高溶液的寿命并降低镀层的内应力，溶液中谈价氨基酸。控制溶液在比较高的PH值溶液下工作，并且有良好的缓冲性。而控制PH值接近中性，可以减缓镀锌层的溶解速度，从而控制镍镀初始沉积行为，提高镀层的均匀性和附着性。
化学镀镍是通过自身的催化作用，也称为无电镀镍，电镀镍通过基体之间的电位差靠外界放电来进行，成本基本来说没有太大的差别！ 电镀镍主要用作防护装饰性镀层。它广泛用于汽车、自行车、钟表、医疗器械、仪器仪表和日用五金等方面。借电化学作用，在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的方法。可用作表面镀层，但主要用于镀铬打底，防止腐蚀，增加耐磨性、光泽和美观。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀，电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩 化学镀镍与电镀镍层性能比较 镀层性能电镀镍化学镀镍 组成含镍99%以上平均92%Ni+8%P 结构晶态非晶态 密度8.9 平均7.9 镀层均匀性变化±10% 熔点/℃1455 ～890 镀后硬度(VHN) 150～400 500～600 热处理后硬度(VHN) 不变900～1000 耐磨性良好优良 耐腐蚀性良好(镀层有孔隙) 优良(镀层几乎无孔隙) 相对磁化率36 4 电阻率/Ω?CM7 60～100 热导率/W?M-1?K-1?1040.67 0.04～0.08 线膨胀系数/K-1 13.5 14.0 弹性模量／MPa 207 69 延伸率 6.3% 2% 内应力／MPa ±69±69
一、化学镀镍溶液的成分分析 为了保证化学镀镍的质量，必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在 最佳范围（状态），这就要求操作者经常进行镀液化学成分的分析与调整。 1.Ni2＋浓度 镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。 试剂 （1）浓氨水（密度：0.91g/ml）。 （2）紫脲酸胺指示剂（紫脲酸胺：氯化钠=1：100）。 （3）EDTA容液0.05mol，按常规标定。 分析方法： 用移液管取出10ml冷却后的化学镀镍液于250ml的锥形瓶中，并加入100ml蒸馏水、15ml浓氨水、约0.2g指示剂，用标定后的EDTA溶液滴定， 当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。 镍含量的计算： C Ni2＋= 5.87 M·V (g/L) 式中M——标准EDTA溶液的摩尔浓度； V——耗用标准EDTA溶液的毫升数。 2．还原剂浓度 次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O浓度的测定 其原理是在酸性条件下，用过量的碘氧化次磷酸钠，然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘，淀粉为指示剂。 试剂 （1）盐酸1：1。 （2）碘标准溶液0.1mol按常规标定。 （3）淀粉指示剂1%。 （4）硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。 分析方法： 用移液管量取冷却后的镀液5ml于带盖的250mL锥形瓶中；加入盐酸 25mL碘标准溶液于此锥形瓶中，加盖，置于暗处0.5h（温度不得低于25℃）； 打开瓶盖，加入1mL淀粉指示剂，并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消 失为终点。 计算： C NaH2PO2·H2O = 10.6(2M1V1－M2V2) (g/L) 式中M1——标准碘溶液的摩尔浓度； V1——标准碘溶液毫升数；
化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
化学镀镍配方 化学镀镍已成为国际上表面处理领域中发展最快的工业技术之一，以其 优良的性能，在几乎所有的工业部门都得到了广泛应用，每年总产值达 10亿美元，而且每年还以5%～7%的速度递增。 一、性质和用途 用次磷酸钠作还原剂获得的镀层实际上是镍磷合金。依含磷量不 同可分为低磷（1%～4%）、中磷（4%～10%）和高磷（10%～12%）。从不同pH 值的镀液中可获得不同含磷量的镀层，在弱酸性液（pH=4～5）中可获得中磷和高磷合金；从弱碱性液（pH=8～10）中可获得低磷和中 磷合金。含磷为8%以上的Ni-P合金是一种非晶态镀层。因无晶界所以 抗腐性能特别优良。经过热处理（300～400?）变成非晶态与晶态的混 合物时硬度可高达HV=1155；化学复合镀层硬度更高，如Ni-P-SiC，镀态 HV=700，350?热处理后可达到HV=1300。非晶态合金是开发新材料的方向，现已成为工程学科的一大热门。 近年低磷化学镀镍是研究开发的又一热点，含磷1%～4%的Ni-P合金，镀态的HV=700，热处理后接近硬铬的硬度，是替代硬铬层的理想 镀层，又是可在铝上施镀的好镀种。 化学镀层的种类、性质和主要用途，列于表3-1-2。 化学镀镍层与电镀镍层的性能比较，列于表3-1-3。 表3-1-2 化学镀镍种类性质和主要用途镀种主要性质主要用途 酸性（7%～12%P）工程 上用； Ni-P 耐蚀性 碱性（1%～4%P）电子行
业，代硬铬 酸性（＜3%B）电子工业； 高耐热、硬度高耐磨， 碱性（约5%B）航空工Ni-B 良好的导电性、焊接性 业。 非磁性应用、薄膜电阻 Ni-M-P（M=Cu、W、Cr、耐蚀、耐热、磁性能和 器、金属电阻器、医疗Fe、Zn、Nb、W、Mo）电阻性能 及制药装置、厨房设施 Ni-P/SiC、AlO、人造化工、机械、纺织、造23 金刚石、CFx、PTFE、纸等工业部门，如模具、 耐磨性、自润滑性 TiO泵、阀门、液压轴、内、ZrO、Ni-B/TiO、222 燃机汽化部件ZrO 2 表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较 比较项目电镀镍层化学镀镍层组成 99%以上Ni 92%Ni、8%P（平均值）外观暗至光亮半光亮至光亮结构晶态非晶态密度 8.9 7.9（平均）厚度均匀性差好硬度（镀态） HV=200～400 HV=500～700 加热硬化无变化 HV=900～1300 耐磨性相当好极好耐蚀性好（多孔隙）优良（孔隙少）相对磁化率（%） 36 4 -1电阻率/μΩ?cm 7 60～100 热导率 0.16 0.01～0.02 -1-1-1/J?cm?s?? 无润滑油磨损 0.38 有润滑油 0.2 0.2 化学镀镍的脆性较大，在钢上仅能经受2.2%的塑性变形而不出现
化学品安全技术说明书（MSDS） ——电镀镍层 一、物质与制造商资料 物品中文名：电镀镍层 制造商名称：深圳市生海实业（和田精密）有限公司 制造商地址：深圳市宝安区福永镇和平村和景工业区 B 幢 制造商电话： 5 传真号码：4 二、成分辨别资料 危害性成分 化学名称含量％化学文摘社登记可容许暴露的界限价值开始的界限 电镀镍%7488-55-3—— 镍光泽剂%7000191mg/m31mg/m3 三、危害辨别资料 进入人体之途径■吞食■皮肤接触■吸入 急性：无 健康危害效应 慢性：无 健康危害效应 急性：吸入：在高温加工过程中，吸入此电镀产品逸出之气体会危害到呼吸器官。 眼睛：无刺激。 皮肤：高温熔融时会对皮肤造成烫伤。 吞食：表现症状为消化不良 慢性：—— 四、急救措施 急救方法 吸入：若吸入此电镀产品在高温加工过程中逸出之气体，将患者移到通风处，若有不适，立即就医。
皮肤接触：若接触到此电镀产品，以清水冲洗。 吞食：催吐，以清水漱口。 五、灭火措施：无（此电镀产品不会引发火灾。） 六、泄漏之紧急措施 注意事项：若此电镀产品残留于地上，立即清扫处理，以防人员跌倒。 清理方法：回收或报废。（依当地环保单位废弃物管理办法进行处理。） 七、处理与储存 处理： 1、做好整理整顿以免混料，堆积。 2、已开封但未用完之料包，须封好避免与空气接触以免氧化。 3、作业温度不宜高于 1453℃摄氏度，人员须佩戴带防护设施，避免吸入蒸气、粉尘。储存：存放在阴凉场所，避免阳光直射及雨淋。 八、曝露预防措施 个人防护 : 穿工作服。 眼部：—— 呼吸：—— 手部：接触产品时需使用手套或指套。 皮肤及身体防护：衣物。 个人卫生： 1、工作场所禁止饮食。 2、处理本物质后须彻底洗手。 3、维持作业场所清洁。 九、物理及化学特性 物质状态：固体 外观：银白 气味：无 熔点： 1453℃ 沸点： 2732℃
简述电镀槽液加料方法与溶液密度测定方法 1.电镀生产现场工艺管理的主要内容： 1)控制各槽液成分在工艺配方规范内。遵守规定的化学分析周期。 2)保持电镀生产的工艺条件。如温度、电流密度等。 3)保持阴极与阳极电接触良好。 4)严格的阴极与阳极悬挂位置。 5)保持镀液的清洁和控制镀液杂质。 6)保持电镀挂具的完好和挂钩、挂齿良好的电接触。 2.电镀槽液加料方法：加料要以“勤加”“少加”为原则。 2.1固体物料的补充，某些有机固体料先用有机溶剂溶解,再慢慢加入以提高增溶性。若直接加入往往会使镀液混浊。一般的固体物料,可用镀槽中的溶液来分批溶解。即取部分电镀液把要加的料在搅拌下慢慢加入,待静止澄清,把上层清液加入镀槽。未溶解的部分,再加入镀液,搅拌溶解。这样反复作业,直到全部加完。在不影响镀液总体积的情况下,也可以用去离子水或热的去离子水搅拌溶解后加入镀槽。有些固体料易形成团状,影响溶解过程。可以先用少量水调成稀浆糊状,逐步冲稀以避免团状物的形成。 2.2液体物料的补充，可以用去离子水适当稀释或用镀液稀释后在搅拌下慢慢加入。严禁将添加剂光亮剂的原液加入镀槽。 2.3补充料的时机，加料最好是在停镀时进行。加入后经过充分搅匀再投入生产。在生产中加料,要在工件刚出槽后的“暂休”时段加入。可在
循环泵的出液口一方加入,加入速度要慢,药料随着出液口的冲击力很快分散开来。 2.4加料方法不当可能造成的后果： 2.4 1)如果加入的是光亮剂,则易造成此槽工件色泽差异。 2.4.2)如果加入的是没有溶解的固体料,则易造成镀层毛刺或粗糙。 2.4.3)如果是加入酸调节pH,会造成槽液内部pH不均匀而局部造成针孔。 3.镀液及其它辅助溶液密度的测试方法： 3.1要经常测定溶液的密度，新配制的镀液或其它辅助液,都要测定它的密度并作为档案保存起来供以后对比。镀液的密度一般随着槽龄增加而增加。这是由于镀液中杂质离子、添加剂分解产物等积累的结果,因此可以把溶液密度与溶液成分化验数据一起综合进行分析,判断槽液故障原因以利排除。 3.2溶液密度测定方法，在电镀生产中,常用密度计或波美计测试溶液密度。密度与波美度可以通过下列公式转换。对重于水的液体密度 =145/(145-波美度),波美度=(145x145)/密度,在用波美计测试时,其量程要从小开始试测,若波美计量程选择不当,会损坏波美计。 测试密度不要在镀槽内进行,应取出部分镀液在槽外进行。在镀槽中测试,当比重计或波美计万一损坏,镀液会被铅粒污染。应将待测液取出1.5L左右(用2000mL烧杯),热的溶液可用水浴冷却。然后将样液转移至1000mL直形量筒中,装入量为距筒口约20mm处,就可用比重计测量。 脉冲电镀电源使用须知
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
化学镀镍溶液的组成及其作用 主盐： 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、醋酸镍等无机盐。早期酸性镀镍液中多采用氯化镍，但氯化镍会增加镀层的应力，现大多采用硫酸镍。目前已有专利介绍采用次亚磷酸镍作为镍和次亚磷酸根的来源，一个优点是避免了硫酸根离子的存在，同时在补加镍盐时，能使碱金属离子的累积量达到最小值。但存在的问题是次亚磷酸镍的溶解度有限，饱和时仅为35g/L。次亚磷酸镍的制备也是一个问题，价格较高。如果次亚磷酸镍的制备方法成熟以及溶解度问题能够解决的话，这种镍盐将会有很好的前景。 还原剂： 化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化还原过程，镀液中可应用的还原剂有次亚磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼等。在这些还原剂中以次亚磷酸钠用的最多，这是因为其价格便宜，且镀液容易控制，镀层抗腐蚀性能好等优点。 络合剂： 化学镀镍溶液中的络合剂除了能控制可供反应的游离镍离子的浓度外，还能抑制亚磷酸镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。有的络合剂还能起到缓冲剂和促进剂的作用，提高镀液的沉积速度。化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等。 在镀液配方中，络合剂的量不仅取决于镍离子的浓度，而且也取决于自身的化学结构。在镀液中每一个镍离子可与6个水分子微弱结合，当它们被羟基，羟基，氨基取代时，则形成一个稳定的镍配位体。如果络合剂含有一个以上的官能团，则通过氧和氮配位键可以生成一个镍的闭环配合物。在含有0.1mol的镍离子镀液中，为了络合所有的镍离子，则需要含量大约0.3mol的双配位体的络合剂。当镀液中无络合剂时，镀液使用几个周期后，由于亚磷酸根聚集，浓度增大，产生亚磷酸镍沉淀，镀液加热时呈现糊状，加络合剂后能够大幅度提高亚磷酸镍的沉淀点，即提高了镀液对亚磷酸镍的容忍量，延长了镀液的使用寿命。 不同络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐腐蚀性等均有影响，因此选择络合剂不仅要使镀液沉积速率快，而且要使镀液稳定性好，使用寿命长，镀层质量好。 缓冲剂： 由于在化学镀镍反应过程中，副产物氢离子的产生，导致镀液pH值会下降。试验表明，每消耗1mol的Ni2+同时生成3mol的H+，即就是在1L镀液中，若消耗0.02mol的硫酸镍就会生成0.06mol的H+。所以为了稳定镀速和保证镀
化学镀镍的常见故障及解决办法： （1）沉速低 镀液pH值过低：测pH值调整，并控制pH在下限值。虽然pH值较高能提高沉速，但会影响镀液稳定性。 镀液温度过低：要求温度达到规范时下槽进行施镀。新开缸第一批工件下槽时，温度应达到上限，反应开始后，正常施镀时，温度在下限为好。 溶液主成分浓度低：分析调整，如还原剂不足时，添加还原补充液；镍离子浓度偏低时，添加镍盐补充液。对于上规模的化学镀镍，设自动分析、补给装置是必要的，可以延长连续工作时间（由30h延至56h）和镍循环周期（由6周延至11周）。 亚磷酸根过多：弃掉部分镀液。 装载量太低：增加受镀面积至1dm2/L。 稳定剂浓度偏重：倾倒部分，少量多次加浓缩液。 （2）镀液分解（镀液呈翻腾状，出现镍粉） 温度过高或局部过热：搅拌下加入温去离子水。 次亚磷酸钠大多：冲稀补加其它成分。 镀液的pH值过高：调整pH值至规范值。 机械杂质：过滤除去。 装载量过高：降至1dm2/L 槽壁或设备上有沉淀物：滤出镀液，退镀清洗（用3HNO3溶液）。 操作温度下补加液料大多：搅拌下少量多次添加。 稳定剂带出损失：添加少量稳定剂。 催化物质带入镀液：加强镀前清洗。 镀层剥离碎片：过滤镀液。 （3）镀层结合力差或起泡 镀前处理不良：提高工作表面的质量，加工完成后应清除工件上所有的焊接飞溅物和焊渣。工件表面的粗糙度应达到与精饰要求相当的粗糙义，如碳钢工件表面粗糙度Ra<1.75μm时，很难获得有良好附着力的镀层；对于严重锈蚀的非加工表面，可用角向磨光机打磨，最好采用喷砂或喷丸处理；工件镀前适当的活化处理可以提高镀层的附着力。如合金钢、钛合金可用含氟化物的盐酸活化后，与碳钢件混装施镀；高级合金钢和铅基合金预镀化学镍；碳钢活化时注意脱碳。 温度波动太大：控制温度在较小的范围波动。 下槽温度太低：适当提高下槽温度。 清洗不良：改进清洗工序。
化学镀镍配方成分分析，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，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事化学镍成分分析、配方还原、研发外包服务，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应，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，成本低廉，镀层厚度均匀，可大面积涂覆，镀层可焊姓良好，若配合适当的前处理工艺，可以在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上获得性能良好的镀层，因此在表面工程和精细加工领域得到了广泛应用。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我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-热水封闭-吹干。 图1 化学镀的工艺流程图 三、化学镀镍分类 化学镀镍的分类方法种类多种多样，采用不同的分类规则就有不同的分类法。 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应，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得到最为广泛的认同。 该理论认为还原镍的物质实质上就是原子氢。在以次亚磷酸盐为还原剂还原Ni2+时，可以以下式子表示其总反应： 3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni（1） 也可表达为： Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni（2）
化学镀镍综述
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化学镀镍综述 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。?电镀是利用外电流将电镀液中的金属离子在阴极上还原成金属的过程。而化学镀是不外加电流,在金属表面的催化作用下经控制化学还原法进行的金属沉积过程。因不用外电源直译为无电镀或不通电镀。由于反应必须在具有自催化性的材料表面进行，美国材料试验协会(ASTMB－3４7)推荐用自催化镀一词(Autoｃatａlytｉc plａting）。对化学镀镍而言,我国１992年颁布的国家标准（ＧB/T139１3－９2)则称为自催化镍－磷镀层（Ａuｔoｃataｌytic Nickel Ｐhoｓphorus Cｏａｔing)，其意义与美国材料试验协会的名称相同。由于金属的沉积过程是纯化学反应(催化作用当然是重要的),所以将这种金属沉积工艺称为“化学镀”最为恰当，这样它才能充分反映该工艺过程的本质。从语言学角度看Ｃhｅｍical,Non eｌｅｃtrolytic，Ｅlectrolesｓ三个词主是一个意义了，直译为无电镀一词是不确切的。“化学镀”这个术语目前在国内外已被大家认同和采用。 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; ?·磷含量高于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
化学镀镍溶液的成分分析 为了保证化学镀镍的质量，必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在最佳范围（状态），这就要求操作者经常进行镀液化学成分的分析与调整。 1、Ni2＋浓度 镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。 试剂 （1）浓氨水（密度：0.91g/ml）。 （2）紫脲酸胺指示剂（紫脲酸胺：氯化钠=1：100）。 （3）EDTA容液0.05mol，按常规标定。 分析方法： 用移液管取出10ml冷却后的化学镀镍液于250ml的锥形瓶中，并加入100ml蒸馏水、15ml浓氨水、约0.2g指示剂，用标定后的EDTA溶液滴定，当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。 镍含量的计算： C Ni2＋= 5.87 M?V (g/L) 式中M——标准EDTA溶液的摩尔浓度； V——耗用标准EDTA溶液的毫升数。 2．还原剂浓度 次亚磷酸钠NaH2PO2?H2O浓度的测定 其原理是在酸性条件下，用过量的碘氧化次磷酸钠，然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘，淀粉为指示剂。 试剂 （1）盐酸1：1。 （2）碘标准溶液0.1mol按常规标定。 （3）淀粉指示剂1%。 （4）硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。 分析方法： 用移液管量取冷却后的镀液5ml于带盖的250mL锥形瓶中；加入盐酸25mL碘标准溶液于此锥形瓶中，加盖，置于暗处0.5h（温度不得低于25℃）；打开瓶盖，加入1mL淀粉指示剂，并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消失为终点。 计算： C NaH2PO2?H2O = 10.6(2M1V1－M2V2) (g/L) 式中M1——标准碘溶液的摩尔浓度； V1——标准碘溶液毫升数； M2——标准硫代硫酸钠溶液的摩尔浓度； V2——耗用标准硫代硫酸钠溶液毫升数。 3．NaHPO3-5H2O的浓度 化学镀镍浴还原剂反应产物中影响最大的是次磷酸钠的反应产物亚磷酸钠。其他种类的还原剂的反应产物的影响较小甚至几乎无影响，如DMAB。其测定原理是在碱性条件下，用过量的碘氧化亚磷酸，但次磷酸不参加反应；然而，用硫代硫酸钠反滴定剩余的碘；淀粉为指示剂。 试剂