化学镀镍概念
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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。
化学镀镍大规模应用的低成本,操作简便性,清洁生产的环
境效应。
化学镀镍是一项标准的清洁生产工艺,所谓清洁生
产就是指采用无污染少污染的原材料及没有污染或少污染的
生产工艺,把污染源消灭在产品的制造过程中,而不是像我
们传统的生产工艺,先污染后制理,浪费人力、物力、财力,也浪费资源,资源对我们来说是宝贵的,这是我国可持续发
展的关键,也是未来几年我们化学镀镍进行大规模工业应用
的一张王牌。
化学镀镍的工业应用主要围绕着它的几大特点:
? 均镀、深镀能力(也就是对各种几何形状,尤其是深孔、盲孔工件的表面镀覆,主要针对其无孔不入的特点);
? 优异的防腐性能(也就是化学镀层非晶态的特点,特别是在油田化工设备、海洋、岸基设备等上的镀覆);
? 良好的可焊性(尤其是对在镀层表面进行锡焊的工件的镀覆);? 高硬度与高耐磨性能(主要是对汽配、摩配、各种轴类、钢套、模具的表面镀覆);
? 电磁屏蔽性能(主要对计算机硬盘、飞机接插件等电子元器件的表面镀覆);
? 适应绝大多数金属基体表面处理的特性(主要对铝及铝合金、铁氧体、钕铁硼、钨镍钴等特殊材料的表面镀覆);。
化学镀镍简介化学镀镍又称无电介镀镍,国标GB/T 13913-92和ISO 4527-1987称自催化镍磷合金。
近20年里在工业发达国家的应用一直以年15%的增长率持续扩大应用领域和规模,成为21世纪最先进适用的表面处理技术之一。
1995年美国《联邦注册》颁布新法令:装饰铬到1996年1月25日、镀硬铬到1997年1月25日为止在美国本土被全面禁止,以化学镀镍取而代之。
化学镀镍工艺,无需外加电流,是运用合适的还原剂和严格的控制工艺在镀件表面连续自催化沉积镀层的技术。
镀层表面呈光亮或半光亮型,主要成分是镍磷(非晶态或微晶)合金,具有以下显著特征:一、高硬度和高耐磨性,镀层硬度为HV4900-5880Mpa(HRC49-55),400℃热处理为HV9800-10780MPa(HRC69-72)。
试验表明,在干燥和润滑的情况下,具有相当于硬铬的耐磨性。
因此,可用它来代替高合金材料和硬铬镀层。
二、优良的抗蚀性,镀层在盐、碱、氨和海水中有很好的抗蚀性。
50-125um 镀层可用作船舶或石油钻井平台上的零件,以抵抗海洋性气候的腐蚀。
三、高均镀性,即有很好的"仿型性",镀覆任意形状的工件尺寸,控制可在微米级以下,镀后无须研磨。
在盲孔、管件、深孔及缝隙的内表面可得到均匀镀层。
四、高结合力和自润滑,镀层孔隙少、致密、表面光洁。
五、可沉积在金属(钢铁、镍基合金及铝基合金)和非金属(玻璃、陶瓷和塑料)表面上,即在导体、半导体和非导体上均可沉积。
可使镀层具有特殊的物理、化学和机械性能。
六、热处理温度低,在400℃以下经不同保温时间后,可得到不同的硬度值。
因此,它不存在热处理变形的问题,特别适用于加工一些精度要求高、形状复杂、表面要求耐磨的零部件和工模具等。
七、无渗透性的限制,适用于大型、形状复杂的零部件和工模具的表面强化。
例如,机械制造和汽车制造工业中的大型拉延模,由于渗透性限制,无法用热处理方法强化。
化学镀工艺化学镀,又称为无电解镀。
因为在工件施镀的过程中,虽说有电子转移,但无须外接电源,工件表面镀层完全是靠化学氧化还原反应实现的。
化学镀是指在无外加电流的状态下,利用一种合适的还原剂,使镀液中的金属离子还原并沉积在基体表面上的化学还原过程。
或者说,化学镀是将零件浸入到溶液中在催化剂的作用下在表面发生的金属的沉积,是一个在界面上发生的催化沉积的过程。
因此和电镀不同,化学镀过程不需要整流电源和阳极。
金属沉积仅在零件表面上进行,电子是通过溶解于溶液中的化学还原剂提供的。
完成化学镀的过程有三种方式:(1)置换沉积利用被镀金属的电位比沉积金属负,将沉积金属离子从溶液中置换在工件表面上。
其化学反应可表述为Me1+Me2n+→Me2+Me1m+溶液中金属离子被还原沉积的同时,伴随着基体金属的溶解,当基体金属表面被沉积金属完全覆盖时,反应即自动停止。
所以,采用这种方法得到的镀层非常薄。
(2)接触沉积利用电位比被镀金属高的第三金属与被镀金属接触,让被镀金属表面富积电子,从而将沉积金属还原在被镀金属表面。
其化学反应实际上与置换沉积相同,只是Me,不是基体金属,而是第三金属。
其缺点是第三金属离子会在溶液中积累。
(3)还原沉积利用还原剂被氧化时释放出的自由电子,把沉积金属还原在镀件表面;其反应过程可表述为:Me n++Re→Me+OX式中Me——沉积金属;Re——表示还原剂;0X——表示氧化剂。
一般意义上的化学镀是指这种还原沉积化学镀。
它只在具有催化作用的表面上发生。
如果沉积金属(如镍:铜等)本身就是反应的催化剂,该化学镀过程就称为自催化化学镀,它可以得到所需的镀层厚度。
如果在催化表面上沉积的金属本身不能作为反应的催化剂,一旦催化表面被沉积金属覆盖,沉积反应就会自动终止,所以只能获得有限厚度的镀层.化学镀可以在金属、半导体和非导体材料上直接进行,由于没有电流分布的问题,在复杂零件表面可以获得厚度均匀、孔隙率低、对深孔或形状复杂的零件具有很好覆盖能力的镀层。
化学镀镍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。
化学镀镍是以次磷酸盐为还原剂,经自催化电化学反应而沉积出镍磷合金镀层的新技术。
镀履过程由于是无电流通过的条件下进行的,又称无电解镀镍(Elctroless Nickelplating)简称EN技术。
它具有深镀能力强、均镀能力好、镀层致密、孔隙率低等技术特点,应用范围已扩展到工业生产的各个领域,目前是全球最优秀的表面处理之一。
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表3-1-3 化学镀镍与电镀镍的性能比较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。
在620℃下退火后,塑性变形能力可提高到6%;当热处理温度达840℃时,其塑性还可进一步改善。
化学镀镍层同钢铁、铜及其合金、镍和钴等基体金属有良好的结合力。
化学镀镍原理
化学镀镍是一种将镍金属沉积在物体表面的方法。
它基于电化学反应原理,利用电解质溶液中镍离子的还原反应来实现。
一般来说,进行化学镀镍的物体作为阴极,放置在电解质溶液中。
而阳极则是由导电材料制成的,它会溶解并提供镍离子。
在电解质溶液中,添加了一些酸、盐等物质,这些物质有助于增强导电性和提供离子,从而促进反应的进行。
当通过外部电源施加电流时,就会在物体表面发生还原反应,使镍离子被还原成金属镍,并沉积在物体表面。
这个还原反应的具体过程涉及到多个离子和电子之间的转移。
首先,电子由外部电源供应到物体的表面,与镍离子发生还原反应。
这个还原反应可以用以下化学方程式表示:
Ni2+ + 2e- → Ni
这个反应使镍离子还原为金属镍,同时释放出两个电子。
这些电子通过物体的导电路径返回到电源,完成电流的闭合回路。
随着电子的供应,镍离子在物体表面逐渐还原成金属镍,并在其上形成一层镍金属薄层。
这层薄层在表面均匀分布,形成了光滑、致密的镍镀层。
化学镀镍的过程可以通过控制电解液的成分、温度、电流密度等参数来调节。
不同的工艺条件可以影响到沉积速率、镀层的
结构和性能。
因此,对于化学镀镍来说,科学合理地选择和控制工艺条件是十分重要的。
总的来说,化学镀镍是通过利用电解液中的镍离子还原成金属镍的反应来实现的。
控制好反应条件和工艺参数,可以获得具有良好结构和性能的镍镀层。
这种化学镀镍方法被广泛应用于工业生产中,用于提供金属镍的保护、装饰或改善材料性能等方面。
化学镀镍1 化学镀的定义化学镀是在无电流通过(无外界动力)时借助还原剂在同一溶液中发生的氧化还原作用,从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法.M n+ + ne(由还原剂提供的) 催化表面M02 化学镀与电镀的区别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化学还原法进行的金属沉积过程。
3 化学镀的优缺点优点:(1)可以在由金属,半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属。
(2)无论零件的几何形状如何复杂,凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层。
(3)可以获得较大厚度的镀层,甚至可以电铸。
(4)无需电源。
(5)镀层致密,孔隙小。
(6)镀层往往具有特殊的化学,机械或磁性能。
缺点:(1)溶液稳定性差,溶液维护,调整和再生等比较麻烦,成本比电镀高。
(2)镀层常显示出较大的脆性。
4 化学镀镍和电镀镍制品性能比较5 化学镀能获得镀层的构成(1)纯金属镀层,如C u Sn Ag Au Ru Pd(2)二元合金镀层,如Ni—P Ni—B C o—P C o—B(3)三元及四元合金镀层,如Ni—Co—P Ni—W—Sn—P(4)化学复合镀层6 化学镀镍的定义化学镀镍,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成膜技术.7 化学镀镍的基本工艺如同其他湿法表面处理一样,化学镀镍包括镀前处理、施镀操作、镀后处理各部分工艺序列组成,正确地实施工艺全过程才能获得质量合格的镀层。
然而,与电镀工艺比较,化学镀镍工艺全过程应格外仔细。
化学镀取决于在工件表面均匀一致的、迅速成的初始状态(起镀过程),化学镀镍并无外力启动和帮助克服任何表面缺陷;于是,工件一进入镀液即形成均匀一致的沉积界面,这一点很重要,因为化学镀是靠表面条件启动的,即异相表面自催化反应,而不是电力。
一般来说,化学镀镍液比较电镀液更加敏感娇弱。
化学镀镍与电镀镍层性能比较
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。
电镀镍无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀,但化学镀可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多,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。