铝合金化学镀镍磷合金和性能

外文资料译文化学镀沉积镍磷合金：耐腐蚀机理Bernhard Elsener/Maura Crobu/Mariano Andrea Scorciapino/Antonella Rossi摘要在各种各样的化学基体上可以进行化学镀镍磷合金。

他们表现出的耐腐蚀性优于纯镍，但由纯镍形成的氧化镍（钝化膜）除外，已经提出来许多理论来解释这一优越的腐蚀性，但还尚未达成共识。

在这一领域的研究中使用了电化学中的XPS表面电化学分析方法，以更深入的了解化学镀镍磷合金的耐腐蚀性，磷的含量在18%到22%。

在酸性和近中性溶液中其极化曲线与电流密度有一定的关系。

在恒电位极化过程，根据曲线衰减指数大约为-0.5可以推论扩散过程限制了镍的解离。

在XPS / XAES后通过测量恒电位极化显示磷在反应过程中存在三种不同的状态。

根据钴参与化学反应的不同，磷主要存在于反应合金、磷酸盐和磷的中间化合产物中。

通过XPS分析表明，磷元素富集在了合金之间的界面和最外层表面与腐蚀溶液接触面，由此提出以下结论：镍元素在溶液中的扩散机制限制了磷元素在介质表面的富集解释了Ni-P合金的高耐蚀性。

一个尚未证实的补充说明是耐高腐蚀性Ni-P合金可能是以镍元素的电离态存在的。

关键词：电位极化扩散，磷，富集， XPS图，衍射参数§1 简介对纳米晶体材料的关注增加使人们对于镍磷合金研究加深，尤其是在具有挑战性的技术应用方面[1,2]。

这些过去主要用作防腐涂料的合金构成了最早的工业应用是在x射线的非晶和纳米晶体材料上，这项技术可以追溯到1946年[3-5]。

现在产生了对三元系镍磷合金的研究[6,7]和共沉积金刚石[8]或聚四氟乙烯颗粒[9]，以获得为生产量身定制的功能化表面。

镍磷合金中P元素大约是20％（接近共晶组合）时表现出了比镍更好的耐腐蚀性，同时得到的纯镍在阳极溶液附近镍酸的溶解更加容易[10-22]。

这一现象在化学镀[13-16]或电沉积[17-21]镍磷合金的金属熔体[10-12]时常见到。

引言概述：
化学镀镍磷合金工艺是一种常用的金属表面处理方法，具有较高的耐腐蚀性和耐磨性。

本文旨在综述相关的研究文献，深入探讨化学镀镍磷合金工艺的研究进展、工艺参数优化、合金特性及其应用领域。

正文内容：
1.工艺研究进展
1.1传统化学镀镍磷合金工艺
1.2改进型化学镀镍磷合金工艺
2.工艺参数优化
2.1镀液成分优化
2.2温度和镀液pH值优化
2.3电流密度和镀液搅拌速度优化
2.4镀液中添加剂优化
3.合金特性研究
3.1镀层结构和成分分析
3.2镀层显微硬度和耐磨性研究
3.3镀层的结晶性质和晶体生长机制
4.应用领域
4.1电子电镀应用
4.2汽车工业应用
4.3航空航天应用
4.4冶金工业应用
4.5其他领域应用
5.工艺优缺点及未来发展趋势
5.1工艺优点
5.2工艺缺点
5.3未来发展趋势
总结：
综合上述研究文献，化学镀镍磷合金工艺在金属表面处理中具有广泛的应用前景。

不论是传统工艺还是改进工艺，都可以通过优化工艺参数来提高镀层的性能。

相关的合金特性研究有助于深入了解镀层的显微硬度、耐磨性等性能指标。

不同领域都可以找到该工艺的应用，例如电子电镀、汽车工业和航空航天等。

该工艺也存在一些缺点，如镀层中可能含有杂质等。

未来的发展趋势应该在提高工艺的经济性、环境友好性和镀层性能方面进行进一步的研究与改进。

铝合金化学镀镍前言：所谓化学镀就是指不使用外电源，而是依靠金属的催化作用，通过可控制的氧化—还原反应，使镀液中的金属离子沉积到镀件上去的方法，因而化学镀也被称为自催化镀或无电镀。

化学镀液组成一般包括金属盐、还原剂、络合剂、pH缓冲剂、稳定剂、润湿剂和光亮剂等。

当镀件进入化学镀溶液时，镀件表面被镀层金属覆盖以后，镀层本身对上述氧化和还原反应的催化作用保证了金属离子的还原沉积得以在镀件上继续进行下去。

目前已能用化学镀方法得到镍、铜、钴、钯、铂、金、银、锡等金属或合金的镀层。

化学镀既可以作为单独的加工工艺，用来改善材料的表面性能，也可以用来获得非金属材料电镀前的导电层。

化学镀在电子、石油化工、航空航天、汽车制造、机械等领域有着广泛的应用。

化学镀具有以下优点：表面硬度高，耐磨性能好；硬化层的厚度及其均匀，处理部件不受形状限制，不变形，特别是适用于形状复杂，深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表面强化处理；具有优良的抗耐蚀性能，在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有良好的耐蚀性，其耐蚀性要比不锈钢优越的多；处理后的部件，表面光洁度高，表面光亮，不需要重新的机械加工和抛光，可直接装机使用；镀层与基体的结合力高，不易剥落，其结合力比电镀硬铬和离子镀要高；可处理的基体材料广泛。

〔1〕化学镀分类（广义分类）：1.置换镀（离子交换或电荷交换沉积）：一种金属浸在第二种金属的金属盐溶液中，第一种金属的表面上发生局部溶解，同时在其表面自发沉积上第二种金属上。

在离子交换的情况下，基体金属本身就是还原剂。

2.接触镀：将欲镀的金属与另一种或另一块相同的金属接触，并沉浸在沉积金属的盐溶液中的沉积法。

当欲镀的导电基体底表面与比溶液中待沉积的金属更为活泼的金属接触时，便构成接触沉积。

3.真正的化学镀：从含有还原剂的溶液中沉积金属〔1〕。

日前工业上应用最多的是化学镀镍和化学镀铜。

可以使用化学镀进行表面加工的金属及合金有很多，下面以铝合金镀镍为例进行说明，而铝合金化学镀镍属于化学镀的第三种即真正的化学镀。

化学镀镍磷合金过程中磷的析出及其对镀层性能的影响一、本文概述本文旨在深入探讨化学镀镍磷合金过程中磷的析出行为及其对镀层性能的影响。

化学镀镍磷合金作为一种重要的表面处理技术，广泛应用于电子、航空、汽车等领域，以提高材料的耐腐蚀性、耐磨性和电磁性能。

其中，磷的析出是影响镀层性能的关键因素之一。

因此，对磷析出行为的研究具有重要的理论和实践意义。

本文首先简要介绍了化学镀镍磷合金的基本原理和工艺过程，重点阐述了磷在镀层中的析出机制，包括磷的来源、析出条件以及析出动力学等方面。

随后，通过对比分析不同磷含量镀层的性能差异，探讨了磷析出对镀层耐腐蚀性、硬度、电导率等性能的影响规律。

在此基础上，本文还进一步分析了磷析出行为的影响因素，如镀液成分、温度、pH值等，以及这些因素如何调控磷的析出过程。

本文总结了磷析出行为对化学镀镍磷合金镀层性能的影响，并提出了优化镀层性能的策略和建议。

通过本文的研究，不仅有助于深入理解化学镀镍磷合金过程中的磷析出行为，还为实际生产中的工艺优化和性能提升提供了有益的理论指导和实践依据。

二、化学镀镍磷合金过程中磷的析出在化学镀镍磷合金的过程中，磷的析出是一个关键且复杂的化学反应过程。

这一过程中，磷元素从镀液中以一定的方式被还原并沉积到镍基体上，与镍元素共同形成镍磷合金镀层。

我们需要了解化学镀镍磷合金的基本原理。

在适当的条件下，镀液中的镍离子和磷离子通过还原剂的作用被还原成金属镍和磷，并在基体表面形成一层均匀的合金镀层。

这一过程涉及到多个化学反应步骤，包括还原剂的选择、反应条件的控制以及磷析出机制的研究。

在磷的析出过程中，反应动力学和热力学因素起着重要作用。

反应动力学影响磷的析出速率和分布，而热力学则决定了磷在镀层中的存在形式和稳定性。

镀液中的磷浓度、pH值、温度以及搅拌速度等因素也会对磷的析出产生显著影响。

磷的析出机制主要包括两种：一种是磷原子直接替代镍原子进入镍的晶格中，形成固溶体；另一种是磷原子聚集成磷颗粒，分布在镍基体上。

1 引言自从美国的A.Brenner 和 G.Riddell在50年代研究成功化学镀Ni–P 合金镀层以来，国内外许多研究部门均对化学镀镍层进行了广泛深入的研究和大量的实践，这一工艺亦已广泛应用于电子石油化工机械宇航及原子能等工业，这是因为化学镀Ni–P 合金不仅具有良好的均镀能力较高的硬度和较好的耐磨性，同时具有孔隙率低和优良的耐蚀性等。

我国化学镀镍的应用正在逐步推广,目前国内化学镀镍市场领域有许多新工艺、新配方和新设备,国内研究文献也常有报道。

作为工业化生产的企业,应采用成熟的商品镀液并选制合理的设备及适宜的分析方法来经济、实用、优质地解决工业生产中的实际问题。

化学镀技术是一项较新的重要表面处理技术。

化学镀Ni-P 镀层是工程上应用十分广泛的表面功能镀层, 它的优良耐磨和耐蚀性能已为广大工程技术人员所熟悉。

然而,Ni-P 镀层还有许多其他非常有用的功能性质, 如磁性、导电性、可焊性、可抛光性等。

Ni-P 镀层的这些性质使它作为功能镀层已经在很多工业部门的广泛领域发挥着重要的作用。

近年来，化学镀镍磷研究工作主要围绕开发新的镀种包括多元合金和复合镀层，如何延长镀液使用寿命、提高沉积速度和稳定性、提高镀层性能、降低生产成本、维护和自动控制镀液。

由于电子计算机、通信等高科技产业的迅猛发展，为化学镀技术提供了巨大的市场。

80 年代是化学镀技术的研究、开发和应用飞跃发展时期，西方工业化国家化学镀镍的应用，在与其他表面处理技术激烈竞争的形势下，年净增长速率曾在到 15% ；这是金属沉积史上空前的发展速度。

预期化学镀技术将会持续高速发展，平均年净增速率将降至 6% ，而进入发展成熟期。

我国的化学镀市场与国际相比起步晚、规模小，但近十几年发展极期迅速，不仅有大量的论文发表，还举行了全国性的专业会议，相信在今后几年内会越来越广泛的应用该项技术，并逐步走向稳定和成熟，据推测国内目前每年的化学镀镍市场总规模应在 300 亿元以上，并且以每年 10% ～ 15% 的速度发展。

铝合金表面防腐技术综述摘要:铝合金具有众多的优异性能,但其较低的耐蚀性限制了它的进一步发展和应用。

本文综述今年来铝合金的表面防腐蚀处理方法。

包括化学转化、阳极处理、化学镀、热喷涂等,并简单介绍了纳米涂层技术在铝合金表面防腐方面的应用。

关键词:铝合金防腐表面处理铝合金是一种常见的合金材料,具有高的比强度、低密度、加工性能好和可热处理强化等优点,在航空航天领域有着良好的应用前景。

但在时效处理后,由于在晶界析出θ(CuAl2)相、S(CuMgAl2)相及少量MnAl6等第二相,使得晶界周围形成贫Cu区而易出现沿晶型的局部腐蚀。

因此,研究铝合金的抗腐蚀性能具有重要意义。

本文将对提高铝合金耐蚀性的表面处理方法进行介绍,其中包括化学转化、阳极氧化、镀层、热喷涂技术及纳米涂层技术等。

1 氧化处理1.1 化学氧化膜处理化学氧化法是指通过化学反应在表面生成一层薄的氧化膜的过程。

该方法得到的氧化膜厚度约在0.5～4μm,膜层多孔,具有良好的吸附性,一般可作为有机涂层的底层,其耐磨性和抗腐蚀性均低于阳极氧化膜。

化学氧化法的特点是:操作方便,设备简单,不消耗电能,生产率高,成本低,多用于不适合电化学处理的铝及铝合金制品。

常见的氧化方法有铬酸盐氧化法、碱性铬酸盐氧化法、磷酸盐-铬酸盐氧化法。

铬酸盐氧化法获得的膜层具有膜层薄、导电性及耐蚀性好,与有机涂层结合力好等特点,在电气、机械、航空和日用品制造业领域中有广泛的应用;碱性铬酸盐氧化法获得膜层一般为金黄色,膜厚0.5～1μm,适用于铝镁、铝锰合金;磷酸盐-铬酸盐氧化法,亦成为磷化法,膜为无色到浅蓝色,膜厚3～4μm,膜层致密,耐蚀性强,适用于铝合金。

1.2 阳极氧化处理阳极氧化处理是指在电解质溶液中,具有导电表面的试件置于阳极,在外电流的作用下,在试件表面形成氧化膜的过程,所生成的膜为阳极氧化膜或电化学转化膜。

电化学氧化按照电解液的主要成分可以分为:硫酸阳极氧化、草酸阳极氧化、铬酸阳极氧化。

铝合金化学镀一、概述铝及铝合金是应用最广泛的金属之一，其具有导电性好、传热快、比重轻、强度高、易于成型等优点。

但是，铝及铝合金也存在硬度低、不耐磨、易于发生晶间腐蚀、不易焊接等缺点，影响其应用范围和使用寿命。

铝及其合金经过表面处理后可扬长避短，延长其使用寿命和扩大应用范围，赋予其防护、装饰等用途。

铝合金的表面处理技术包括阳极氧化、电镀、化学镀等方法。

铝上电镀比其他金属上电镀要困难得多，容易出现气泡和脱皮，结合力不良等问题。

究其原因是铝合金在空气中极易氧化。

因此，在进行一般的除油、碱液腐蚀和浸蚀后，暴露出制件的活化表面，在电镀之前的瞬间又重新被氧化，形成的氧化膜严重地影响了镀层的结合力，造成镀层起泡和脱落。

为了解决这一问题，目前普遍采用化学镀的方法。

铝合金表面化学镀因具有诸多的优良性能及特性而在电子工业、石油化工、机械和航天等领域的应用而不断增加，如何优化工艺、提高质量日益成为人们关注的焦点。

所谓化学镀，是指不使用外电源，而是依靠金属的催化作用，通过可控制的氧化-还原反应，使镀液中的金属离子沉积到镀件上去的方法，因而化学镀也被称为自催化镀或无电镀。

铝及铝合金属于化学镀难镀基材，因此在其基体上进行化学镀有其自身的特点：①铝是一种化学性质比较活泼的金属，在大气中易生成一层薄而致密的氧化膜，即使在刚刚除去氧化膜的新鲜表面上，也会重新生成氧化膜，严重影响镀层与基体的结合力。

②铝的电极电位很低（-1.56V），极易失去电子，当浸入镀液时，能与多种金属离子发生置换反应，析出的金属与铝表面形成接触镀层。

这种接触性镀层疏松粗糙，与基体的结合力强度差，严重影响了镀层与基体的结合力。

③铝属于两性金属，在酸、碱溶液中都不稳定，往往使化学镀过程复杂化。

由此可知，要在铝及铝合金制品上得到良好的化学镀层，最关键的就是结合力问题，而结合力取决于化学镀的前处理。

因此，对于铝及其合金来说，镀前处理是十分重要的。

【1】化学镀目前使用最广泛的是化学镀镍，本文以铝合金化学镀镍为例，讲述其机理、体系、工艺及其应用等内容。

化学镀镍相关标准与规范化学镀镍过程的标准和规范有许多，几乎各国都有自己的标准，这些标准和规范是由许多学科的专业人员共同制定的，为了方便我国技术人员参考，现将其中比较重要的一些标准名称列出：国际标准：ISO 4527(1987),ISO/TC107 自催化镍磷镀层-规范和试验方法(Autocatalyticnickel-phosphoruscoatings-specification and test methods)中国：自催化镍－磷镀层技术要求和试验方法 GB/T 13913－92美国：ASTM B733-97 金属上自催化镍磷镀层标准规范(Standard Specification for Autocatalytic(Electroless) Nickel-Phosphorous Coatings on Metal)ASTMB656-91 工程用金属自催化镍磷沉积标准（Standard Guide for Autocatalytic (Electroless)Nickel-Phosphorus on Metals for Engineering Use）ASTM B656-79 金属上工程用自催化镀镍标准实施办法（该标准于2000年废止）MILC 26074B-军用规范，化学镀镍层的技术要求（Coatings，Electroless Nickel Requirements for Military）AMS 2404A-航空材料规范化学镀镍(Electroless Nickel Plating)AMS 2405-航空材料规范化学镀镍，低磷(Electroless Nickel Plating，Low Phosphrous) NACE T-6A-54 美国腐蚀工程师学会文件化学镀镍层英国：DEE STD 03-5/1 材料的化学镀镍层(Electroless Nickel Coatings of Material)法国：NFA 91-105 化学镀镍层特性和测试方法（Dépôt Chimique s de Nickel-Propciétés Caractéristiques atMéthodes Déssais德国：DIN 50966(1987) 功能化学镀镍层RAL-RG 660(第二部分)（1984）硬铬和化学镀镍层的质量保证苏联标准：ΓOCT 9.305-84奥地利：ÖNOrm c2550(1987) 化学镀镍磷镀层-技术要求和测试日本标准：JISH 8654-89 金属上自催化镍磷镀层H8645-99 ??解ンツケル?りんめフき11.1 国际标准ISO4527该国际标准于1987年发布，论述了含磷2~15wt%的化学镀镍，并阐述了实际的沉积和预处理步骤。

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裂纹。

高磷化学镍配方之耐蚀光亮型PM-936（周生电镀导师）高磷化学镍配方比起中磷来说难点在稳定性。

一个好的高磷化学镍配方既要镀速稳定还要保持后续补加时的添加剂成分含量波动小，这样才能满足大规模的商用。

PM-936 是一种很经济的化学镀镍工艺，可得到均匀的、光亮的高磷镍合金镀层，适用于各种基体，包括铝合金、不锈钢、碳及合金钢、铜合金等，以及某些非导电基体。

采用PM-936 工艺，所得到的镀层可满足下列要求：1.在酸性环境下，具有很强的耐蚀性能；2.盐雾实验达到180小时（25.4微米）；3.周生电镀导师之（@q）：（3）（8）（0）（6）（8）（5）（5）（0）（9）4.镀层防腐性能高。

电镀导师之[（微）（Xin）]：（1）（3）（6）（5）（7）（2）（0）（1）（4）（7）（0）3.能通过硝酸实验；4.镀层具有压应力；5.镀层无磁性；6.镀液具有高稳定性，使用寿命长；7.镀层防锈。

按三种组份供应：PM-936 A、B及C。

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6063铝合金化学镀镍-磷合金镀层的性能李兴奎【摘要】以6063铝合金为基体进行化学镀Ni-P合金镀层,镀液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 25～28 g/L,NaH2PO2·H2O 20～25 g/L,NH4HF2 20～23g/L,CH3COONa·3H2O 15～20 g/L,C6H8O78g/L,KIO3 0.1 g/L,温度(80±2)℃,pH 5.5～6.0,时间2h.表征了Ni-P镀层的形貌、结构、结合力、孔隙率以及耐蚀性等性能.结果表明,Ni-P镀层表面致密,呈非晶态,厚度为15μm,显微硬度为476 HV,结合力良好,耐蚀性明显优于基体.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2014(033)013【总页数】3页(P550-552)【关键词】铝合金;镍-磷合金;化学镀;结构;显微硬度;结合力;耐蚀性【作者】李兴奎【作者单位】四川建筑职业技术学院材料工程系,四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TG153.26063铝合金具有抗拉强度高、条件屈服强度高、伸长率高等优点，但其耐酸、碱和盐腐蚀的性能较差，并且硬度低、耐磨性差，严重阻碍了其应用。

因此，在一些场合需要对其进行表面处理以提高耐蚀性。

采用电镀、化学转化、涂装、高能束表面改性等技术可防止或减缓铝合金的腐蚀，其中化学镀 Ni–P具有耐蚀性和耐磨性优异、结合力好、硬度高等优点，已成为很多金属及合金的常用表面防护方法[1-4]。

有关铝合金化学镀镍的报道也较多[5-9]。

贺忠臣等[10]研究了热处理温度对6063铝合金化学镀镍层耐蚀性的影响。

刘开云[11]研究了高压阳极氧化及中温直接化学镀镍对6063铝合金性能的影响。

冯立明等[12]针对6063铝合金开发了一种仅包含脱脂、浸锌及水洗等前处理工序的化学镀镍磷合金工艺，所得镀镍层光泽度高、结合力强、颜色稳定、结构致密，磷含量在10%～12%之间，镀态硬度在500 HV以上，远高于阳极硬质氧化层。

学镀层的物理性质与化学性质密度：镍的密度在20℃时为8.91g/cm3。

含磷量1%-4%时为8.5 g/cm3；含磷量7%-9%时为8.1 g/cm3；含磷量10%-12%时为7.9 g/cm3。

镀层密度变化的原因不完全是溶质原子质量的不同，还与合金化时点阵参数发生变化有关。

热学性质：热膨胀系数是用来表示金属尺寸随温度的变化规律，一般是指线膨胀系数μm/m/℃。

化学镀Ni-P（8%-9%）的热膨胀系数在0—100℃内为13μm/m/℃。

电镀镍相应值为12.3-13.6μm/m/℃。

热传导系数可以从电导率计算。

化学镀镍的热导率比电镀镍低，在 4.396～5.652W/(m·K)范围。

电学性质：由于镀层是很薄的一层金属，测定比电阻困难。

Ni-P（6%-7%）比电阻为52-68μΩ·cm，碱浴镀层只有28-34μΩ·cm，纯镍镀层的比电阻小，仅为6.05μΩ·cm。

镀层比电阻的大小与镀浴的组成、温度、pH值，尤其是磷含关系密切。

另外热处理也明显影响着比电阻值的大小。

磁学性质：化学镀Ni-P合金的磁性能决定于磷含量和热处理制度，也就是其结构属性——晶态或者非晶态。

P≥8%（wt）的非晶态镀层是非磁性的，含5%-6%P的镀层有很弱的铁磁性，只有P≤3%（wt）的镀层才具有铁磁性，但磁性仍比电镀镍小。

钎焊性能：化学镀镍层拥有良好的钎焊性能，如在铝合金制品上镀7～8um镍磷镀层就可以改善钎焊性能，使铝散热品与硅晶体管连接良好。

在化学镀镍前，金属制品表面前处理包括：研磨抛光、除油、除锈、活化等过程，化学镀镍中经常使用的金属前处理方法与电镀工艺中的类似。

研磨、抛光等物理方法，我们不做讨论。

下面主要介绍一些化学处理方法。

除油除油方法可分为有机溶剂除油、化学除油。

有机溶剂除油的特点是除油速度快，不腐蚀金属，但除油不彻底，需用化学法或电化学方法进行补充除油，常用的有机溶剂有：汽油、煤油、苯类、酮类、某些氯化烷烃及烯烃。

化学镀镍-磷合金层表面化学镀金工艺及其性能刘海萍;毕四富;王尧【摘要】采用化学镀镍-磷/化学镀钯/置换镀金(ENEPIG)工艺获得镍/钯/金组合镀层,对比分析了它与化学镀镍/置换镀金(ENIG)、化学镀镍/化学镀金(ENEG)工艺的相关沉积特征及镀层耐蚀性能.镀金过程中开路电位和沉积速率均发生明显的变化,反映了基体电极表面状态的变化.ENEG工艺的化学镀金过程中的平台电位最正,沉积速率最快.与ENIG工艺的置换镀金相比,ENEPIG工艺中置换镀金的平台电位更正,对基体的腐蚀也更慢,所得置换镀金层更致密,具有良好的耐腐蚀性能.综合对比ENIG、ENEG、ENEPIG工艺所得3种镀层,ENEPIG工艺的镀层性能最优.%A nickel/palladium/gold composite coating was obtained by electroless nickel plating followed by electroless palladium plating and immersion gold plating (ENEPIG) successively.The related deposition properties of ENEPIG,ENIG (electroless nickel plating/immersion gold plating) and ENEG (electroless nickel/gold plating),as well as the corrosion resistance of their coatings were compared.Both open circuit potential and deposition rate during the gold plating change obviously,which reflects the change on the surface of substrate.The electroless gold plating in ENEG process has the highest potential platform and deposition pared with the immersion gold plating in ENIG process,the immersion gold plating in ENEPIG process has a higher potential platform and a lower corrosion rate of substrate.The obtained immersion gold coating is more compact and resistant to corrosion.It is found that the coating obtained by ENEPIG process has the best performances through a comprehensive comparisonamong the three kinds of coatings obtained by ENIG,ENEG and ENEPIG processes.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)019【总页数】4页(P1025-1028)【关键词】化学镀;置换;镍-磷合金;金;钯;耐蚀性【作者】刘海萍;毕四富;王尧【作者单位】哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院,山东威海264209;哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院,山东威海264209;哈尔滨工业大学(威海)海洋科学与技术学院,山东威海264209【正文语种】中文【中图分类】TQ153.2;TG150化学镀镍/置换镀金(ENIG)镀层具有优良的耐蚀性、热稳定性和可焊性,在电子产品表面处理中得到广泛应用.但置换镀金时容易对化学镀镍-磷合金镀层造成过腐蚀,导致微电子产品后续焊接失效,这制约了ENIG技术的发展与应用[1-3].为了减缓置换镀金时对Ni-P合金的腐蚀,国内外研究者进行了许多工作.如采用耐腐蚀性较好的高磷化学镀镍-磷合金,采用中性、低温的置换镀金液,在置换镀金液中添加硫脲等还原剂或聚乙烯亚胺类缓蚀剂[4-5],开发半置换半还原的复合镀金层[6-7],等等.这些方法虽然在一定程度上减轻了镍-磷合金的腐蚀,但并不能杜绝上述问题.化学镀镍/化学钯/置换镀金技术(ENEPIG)是在化学镀 Ni-P层与置换镀金层之间增加化学镀钯的工艺.化学镀钯层一方面可以避免镀金液对Ni-P合金的腐蚀,防止"黑盘"的发生;另一方面,钯层作为阻挡层,能够防止后续热处理时Ni-P层与金层之间的扩散,提高铝线、金线的键合能力[8].因此,ENEPIG工艺具有良好的焊接可靠性,能够满足RoHS的无铅焊接要求,被誉为"万能"镀层,在微电子领域具有很好的应用前景.本文采用课题组前期开发的较稳定的化学镀钯液,以纯铜为基体,通过ENEPIG工艺获得镍/钯/金组合镀层,并对比分析了化学镀镍/置换镀金、化学镀镍/化学镀金等的相关沉积特征及镀层性能.以20 mm X 20 mm的纯铜片为基体,依次进行酸洗、微刻蚀、预浸、活化后化学镀Ni-P合金4 ～5 μm [6],再分别进行置换镀金(IG)、化学镀钯/置换镀金(EPIG)、化学镀金(EG),分别得到 ENIG、ENEPIG 和ENEG镀金试样.置换镀金的配方和工艺为:亚硫酸金钠2 g/L,亚硫酸钠15 g/L,硫代硫酸钠17 g/L,配位剂3 g/L,添加剂 50 mg/L,温度(80 ± 2) °C,pH 7.0.化学镀金液除了增加2 g/L硫脲(还原剂)外,其余参数与置换镀金相同.化学镀钯的配方和工艺为:硫酸钯2 g/L,硫脲2 mg/L,乙二胺四乙酸20 g/L,次磷酸钠15 g/L,磷酸二氢钠12 g/L,温度60 °C,pH 7.0.使用上海辰华CHI604E电化学工作站测量镀金过程中开路电位(OCP)随时间的变化.研究电极为化学镀Ni-P、Ni-P/Pd的铜片(工作面积为1 cm2),辅助电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE).使用德国Bruker AXS S4Explorer型X射线荧光光谱仪(XRF)测量金层厚度,计算镀金速率.目视观察镀层的外观和色泽,以德国Zeiss MERLIN Compact型扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的微观形貌.分别采用润湿角法(3.5% NaCl溶液)及塔菲尔(Tafel)曲线测量,比较不同镀金试样的耐蚀性.测Tafel曲线前,将待测试片放入丙酮中浸泡5 min,以去除镀层表面油污,再在3.5% NaCl溶液中浸泡15 min以平衡其电极电位,将此平衡电位作为开路电位,以5 mV/s的速率在开路电位的± 300 mV范围内扫描.根据式(1)和式(2)计算镀金层的孔隙率ρ.式中,Rp为极化电阻(单位:Ω.cm2),Rpm为基体的极化电阻(单位:Ω.cm2),Δφ为镀层与基体之间的电位差(单位:V),jcorr为镀层的腐蚀电流密度(单位:µA/cm2),βa为阳极 Tafel斜率,βc为阴极的 Tafel斜率.由图1可知,Ni-P和Ni-P/Pd合金表面金沉积过程的开路电位随时间的变化规律基本相似.随金沉积过程的进行,开路电位先正移,最后达到基本稳定的平台值.ENEG 工艺对应的平台电位最正,约为-0.16 V,ENEPIG、ENIG的平台电位分别在-0.23 V 和-0.30 V左右.ENEG工艺到达平台电位所需时间最短,其次为 ENEPIG.将待镀电极浸入镀金液后会发生 Au+的还原沉积反应,使基体表面逐渐被金层覆盖,导致电极电位正移.到达平台电位的时间越短,表明基体被金层完全覆盖所需时间越短,而平台电位越正,则意味着金层的覆盖率越高[5].因此,在Ni-P合金上化学镀金时所得金层覆盖率比置换镀金层要高;而在Ni-P合金上先进行化学镀钯也有利于提高金层在Ni-P合金表面的覆盖率,从而有助于改善Ni-P合金的不均匀腐蚀等问题.从图2可知,3种工艺的镀金速率在初始阶段都较快,随沉积时间的延长而逐渐降低.沉积时间相同时,ENEG工艺的镀金速率最高,ENEPIG工艺的镀金速率最慢,这与图1的结果吻合.一方面,ENEG工艺中的镀金类型为化学镀金,镀金液中还原剂的存在增强了镀金液的还原能力;另一方面,因Ni/Ni2+与Au/Au+之间的电极电位相差较大,因此ENEG工艺的初始阶段也存在置换镀金过程.因此,ENEG工艺的镀金速率最快.ENIG与ENEPIG两种工艺都是采用置换镀金,其驱动力为金属间电位差,Ni/Ni2+与Au/Au+之间的电位差明显大于Pd/Pd2+与Au/Au+之间的电位差,因此 ENIG工艺的镀金速率比 ENEPIG工艺的镀金速率大.这也表明,与ENIG的置换镀金相比,ENEPIG工艺中的置换镀金过程对基体的腐蚀较小,造成基体过腐蚀的可能性较低.由图3可知,采用不同工艺制备的镀金层均为瘤状结构,结构致密.将3.5% NaCl溶液滴在不同镀层表面测其润湿角,结果见图4.从图4可知,NaCl液滴在Ni-P镀层表面的润湿角为48.92°,在ENIG、ENEG和ENEPIG镀层表面的润湿角则分别为52.72°、65.88°和77.69°.一般而言,润湿角越大,表明 NaCl液滴在镀层表面的吸附性越差[1],镀层的耐蚀性越好.因此,根据NaCl液滴在不同试样表面的润湿角可以初步推断 ENEPIG金镀层的耐蚀性最好,ENEG金镀层次之,ENIG金镀层最差.由图5及表1可知,与Ni-P合金镀层相比,ENIG、ENEPIG、ENIEG工艺镀金层在3.5% NaCl溶液中的腐蚀电位均较正,腐蚀电流密度均较低,表明这3种镀金工艺均可以提高Ni-P合金的耐蚀性.此外,3种工艺镀金层中,ENEPIG工艺镀金层的腐蚀电位最正,腐蚀电流密度和孔隙率最低;ENIG工艺镀金层的腐蚀电位最负,腐蚀电流密度和孔隙率最高.这同样表明ENEPIG工艺镀金层的耐蚀性最好,ENIG镀层的耐蚀性较差.通过对化学镀Ni-P合金层直接置换镀金(ENIG)、化学镀钯后再置换镀金(ENEPIG)和直接化学镀金(ENEG)这3种过程的研究,得出以下结论:(1) 采用ENEG工艺时,由于化学镀金液中含有还原剂硫脲,其镀金速率比ENIG工艺快.(2) 采用ENEPIG工艺时,镀金过程的开路电位比采用ENIG工艺时更正,说明置换镀金液对基体的腐蚀速率明显降低.(3) 在3种镀金工艺中,EPEING工艺所得置换镀金层最致密,孔隙率最小,耐蚀性最优.[ 编辑:周新莉 ]【相关文献】[1] HO C E, FAN C W, HSIEH C W.Pronounced effects of Ni(P) thickness on the interfacial reaction and high impact resistance of the solder/Au/Pd(P)/Ni(P)/Cu reactive system [J].Surface and Coatings Technology, 2014, 259: 244-251.[2] MD ARSHAD M K, JALAR A, AHMAD I.Characterization of parasitic residual deposition on passivation layer in electroless nickel immersion gold process [J].Microelectronics Reliability, 2007, 47 (7): 1120-1126.[3] LIN C P, CHEN C M.Solid-state interfacial reactions at the solder joints employingAu/Pd/Ni and Au/Ni as the surface finish metallizations [J].Microelectronics Reliability, 2012, 52 (2): 385-390.[4] 刘海萍, 李宁, 毕四富.聚乙烯亚胺对置换镀金过程中镍基体腐蚀的影响[J].稀有金属材料与工程, 2009, 38 (6): 1087-1090.[5] LIU H P, LI N, BI S F, et al.Gold immersion deposition on electroless nickel substrates: the deposition process and the influence factor analysis [J].Journal of the Electrochemical Society, 2007, 154 (12): D662-D668.[6] KANZLER M.Plating method: US6911230 [P].2005-06-28.[7] WON Y S, PARK S S, LEE J, et al.The pH effect on black spots in surface finish: electroless nickel immersion gold [J].Applied Surface Science, 2010,257 (1): 56-61. [8] TECK NG B, GANESH VP, LEE C.Impact of electroless nickel/palladium/immersion gold plating on gold ball bond reliability [C] // 2006 International Conference on Electronic Materials and Packaging.[S.l.: s.n.], 2006: 9858124.[9] WANG Y, LIU H P, BI S F, et al.Effects of organic additives on the immersion gold depositing from a sulfite-thiosulfate solution in an electroless nickel immersion gold process [J].RSC Advances, 2016 (12): 9656-9662.[10] NAM N D, BUI Q V, NHAN H T, et al.Effect of Pd interlayer on electrochemical properties of ENIG surface finish in 3.5wt.% NaCl solution [J].Journal of Electronic Materials, 2014, 43 (9): 3307-3316.。

化学镀科技名词定义中文名称：化学镀英文名称：electroless plating其他名称：自催化镀定义：在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子液催化还原形成金属镀层的过程。

应用学科：机械工程（一级学科）；表面工程（二级学科）；电镀与化学镀（三级学科）百科名片目录化学镀/无电沉积（electroless plating）化学镀原理对非金属的化学镀需要敏化活化处理1化学镀Ni-P一、化学镀Ni-P主要技术指标1二、化学镀Ni-P主要技术特点1三、化学镀Ni-P主要应用部件化学镀镍溶液的组成及其作用技术特性适镀基材化学镀镍磷合金层的性能化学镀技术应用化学镀在非金属材料表面的应用1.尼龙表面镀银、镀铜、镀镍2.塑料工件表面装饰镀3丙纶纤维上化学镀铜4化学浸镀铜化学镀在中国化学镀/无电沉积（electroless plating）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。

本研究所经过十余年的化学镀技术研究开发工作，已具备化学镀镍(中磷、低磷、高磷)工艺，可根据客户提供的部件的使用工况，制定出具体的化学镀工艺方案，并承接对外加工服务。

目前，结合汽车铝质活塞表面处理工艺，开发出一种全新的化学镀Ni-P-B工艺，成功通过本田公司150小时台架试验，化学镀镀层的表面硬度及耐磨性比一般的化学镀有大幅度提高，表面硬度Hv>800。

化学镀原理化学浸镀（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。

铝合金真空高磷化学镀镍热处理工艺流程1. 引言1.1 概述本文旨在研究铝合金真空高磷化学镀镍工艺流程，通过对该工艺的详细介绍和分析，探讨其在实际应用领域中的潜力和优势。

对于铝合金材料而言，表面镀层的质量和性能直接关系到其耐腐蚀、抗氧化以及机械性能等方面，因此寻找一种高效可靠的表面处理技术具有重要意义。

1.2 研究背景随着工业技术的不断发展，铝合金材料在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。

然而，由于铝合金本身与外界环境存在化学反应的可能性较大，导致其容易产生氧化物或其他形式的腐蚀物质。

因此，为了提高铝合金材料的耐腐蚀性能以及整体品质，并满足不同工业领域对产品性能的要求，研究人员开始关注改善表面处理技术。

1.3 目的和意义本文旨在深入探究铝合金真空高磷化学镀镍工艺的相关技术细节，明确其在铝合金表面处理方面的重要性和实用性。

通过对工艺流程、参数优化与控制等方面的探讨，我们希望能够提供一种可行、有效的铝合金表面处理方法，为相关行业的应用提供参考和指导。

同时，通过实验结果的总结与分析，评价该工艺在提升产品性能以及未来改进方向上的潜力和局限性。

最终目标是推动铝合金材料在不同领域中的广泛应用，并为相关领域的发展做出贡献。

2. 铝合金真空高磷化学镀镍介绍2.1 铝合金特点:铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能。

因此，在航空航天、汽车、建筑和电子等领域广泛应用。

铝合金还具有良好的导热性和导电性，使其成为制造散热器和电子元器件的首选材料。

2.2 真空高磷化学镀镍工艺概述:真空高磷化学镀镍是一种表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层均匀且致密的镍磷合金涂层，以提高其耐腐蚀性能和抗磨损性能。

该工艺在真空条件下进行，可消除氢脆和氧化问题，并可以在复杂形状的铝合金表面得到均匀的涂层。

2.3 应用领域分析:2.3.1 航空航天领域：由于航空航天部件对于轻质和高强度材料的需求，铝合金真空高磷化学镀镍技术得到广泛应用，可为飞机发动机部件、航空器外壳和结构件提供优良的耐腐蚀性能。

化学镀镍磷合金业务范围：专业从事化学镀镍磷合金加工业务加工技术：金属表面化学镀NI--P工艺，全面取代电镀处理本公司加工工艺可在钢、铸铁、铝合金、铜合金等材料表面形成光亮如镜的镍磷合金镀层，硬度可高达HV1000，相当HRC69，具有很高的耐磨性和耐腐蚀性，镀层结合力好、厚度均匀。

镀速快，可达20μm/小时。

一、技术特性：1、耐腐蚀性强：该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于1cr18Ni9Ti不锈钢。

2、耐磨性好：由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性。

因此，磨擦系数小，非粘着性好，耐磨性能高，在润滑情况下，可替代硬铬使用。

3、光泽度高：催化后的镀件表面光泽度为LZ或▽8-10可与不锈钢制品媲美，呈白亮不锈钢颜色。

工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光4、表面硬度高：经本技术处理后，金属表面硬度可提高一倍以上，在钢铁及铜表面可达Hv 570。

镀层经热处理后硬度达Hv 1000，工模具镀膜后一般寿命提高3倍以上。

5、结合强度大：本技术处理后的合金层与金属基件结合强度增大，一般在350-400Mpa条件下不起皮、不脱落、无气泡，与铝的结合强度可达102-241 Mpa。

6、仿型性好：在尖角或边缘突出部分，没有过份明显的增厚，即有很好的仿型性，镀后不需磨削加工，沉积层的厚度和成份均匀。

7、工艺技术高适应性强：在盲孔、深孔、管件、拐角、缝隙的内表面可得到均匀镀层，所以无论您的产品结构有多么复杂，本技术处理起来均能得心应手，绝无漏镀之处。

8、低电阻，可焊性好。

9、耐高温：该催化合金层熔点为850-890度二．适镀基材：铸铁、钢铁、铜及铜合金、铝及铝合金，模具钢、不锈钢。

三．化学镀镍磷合金层的性能（国家钢铁产品质量监督检验中心检测）按GB10125-1997标准规定进行测试，时间为96小时，Nacl浓度50g/l,ph值：6.5-7.2，温度：35，按GB6464-86规定评定防护等级，可达9级。