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低温、高速、高稳定性化学镀镍研究进展

来源:www.liuxiangwen.cn    发布时间:2017-10-17

一般来说,根据不同的应用目标,采用不同的化学镀镍工艺是很重要的,同时也不可能用同一种类型的镀液去解决各种问题。化学镀Ni-P工艺,按镀液PH值可分为酸性和碱性两大体系:1)碱性化学镀镍PH值8—9,操作温度为3到45度,主要用于非金属材料的金属化,如塑料电镀、泡沫镍生产;2)酸性化学镀镍,pH值3—5,应用最为广泛,酸性化学镀液工艺已经较为成熟,而通过碱性镀液制备Ni-p镀层的工艺还不是十分稳定。一般化学镀液的主要成份是NiSO4和次亚磷酸钠。据文献报道,在碱性镀液中反应生成的是低磷镀层,具有磁性,而在酸性镀液中反应得到的是高磷非磁性镀层。文献中提及的大多为酸性镀液,这是由于酸性镀液较碱性镀液稳定,易维护,所获镀层性能好,但能量消耗大,操作不方便,加热原件由于局部温度高,容易产生自分解而析出镍离子,降低了溶液的稳定性。另一方面,高温镀液对于某些非金属表面的金属化会产生不利因素,使其变形和改性,这就限制了其在塑料金属化上的应用。因此,低温化学镀镍工艺的研究是化学镀镍研究的重要方向之一,也是一个备受重视的课题。

低温、高速化学镀工艺研究

化学添加剂的优选

要实现低温化学镀镍,就要减低镀液中镍离子的还原活化能,传统方法主要是通过选择合适的络合剂来实现。经过实验得出结论,以乳酸盐为络合剂的低温碱性化学镀镍工艺,溶液温度低,稳定性好,镀层光亮细致,适于低熔点易变形的塑料和其他非金属材料的金属化,通过实验,笔者推荐如下工艺配方:

以柠檬酸钠为络合剂,研究了在低碳钢片和黄铜基体上的低温化学镀Ni-Cu-P三元合金工艺。研究发现:在化学镀Ni-Cu-P镀液中添加三乙醇胺辅助络合剂,增加了镀液的稳定性,并明显降低了化学镀Ni-Cu-P合金的施镀温度,施镀可以在40—70度之间进行。

通过对络合剂、稳定性、光亮剂的筛选,开发了一种低温酸性化学镀镍工艺。该工艺试镀温度在70度左右,镀速达8-10微米/小时,镀层光亮,镀液稳定性好,成本较低。但镀液仍为酸性,从施镀温度上来看,还是明星啊高于碱性镀液。

葛胜松、孙宏飞提出了在碱性条件下,以甲醛为还原剂,酒石酸钾和EDTA为络合剂,硝酸铅和碘化钾为稳定剂的适宜于ABS塑料表面化学镀铜的工艺条件,在该条件下施镀,镀速快,可镀厚铜,镀层光亮、镀液稳定,且由于施镀温度较低,有利于在塑料表面施镀。

但值得注意的是,稳定剂虽然对镀液稳定性,镀速等都有重大影响,但是在使用时必须严格控制添加量,一旦不慎就会产生毒化镀液或使自催化反应停止的危险,添加量不足又常常起不到稳定镀液的作用因此,镀液稳定剂的使用应格外谨慎。

加速剂的使用对于提高低温化学镀镍的镀速来说也是至关重要的,常用的加速剂主要分为有机添加剂和无机添加剂。有机添加剂包括琥珀酸、脂肪酸及臻基乙酸等,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混合物。例如:加入稳定常数较小的第二络合剂组成混合配体,可以改变溶液中镍离子的螯合结构和离子活度,加快反应速率。混合配体法也可提高镀层含磷量,致密度和成份均匀性,提高镀层抗中性盐雾的性能。无机添加剂最常见的是NaF,其作用机理是由于F半径小,电负性大,通过他在磷化金属表面吸附,并与同事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,使混合电位负移,加速了化学镀层的沉积速度,在化学镀镍液中加入一种无机添加剂作为加速剂,在施镀温度40——60度,PH值8——9时,镀速为25微米/小时。

研究结果表明,镀液中加入是来那个的稀土也能打打提高镀液的稳定性和沉积速度,而且镀层中不含稀土元素,厦门大学的汤皎宁等就稀土元素对化学镀镍的影响进行了相关研究。


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