1、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 P
2、hosphorus 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
3、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。化学镀层的物理性质与化学性质密度：镍的密度在 20时为 8.91。含磷量 1%-4%时为 8.5；含磷量 7%-9%时为8.1；含磷量 10%-12%时为 7.9。酸性镀液中磷含量与密度关系极为紧密。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 m/m/。化学镀 Ni-P（8%-9%）的
4、热膨胀系数在 0100内为13m/m/。电镀镍相应值为 12.3-13.6m/m/。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 52-68cm，碱浴镀层只有 28-34cm，纯镍镀层的比电阻小，仅为 6.05cm。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。P8%（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 P3%（wt）的镀层才具有铁磁性，但磁性仍比电镀镍小。 力学
5、性质：化学镀镍是脆性涂层，其力学性能与玻璃相似，抗张强度高，但弹性模量与延伸率低。Ni-P 合金弗度好、韧性差的根本原因在于它的非晶或微晶结构阻碍塑性变形，在发生弹性变形后随即断裂。实验发现 5.5%（wt）含磷量的镀层韧性最好。延伸率随着硬度的增加而降低。均镀能力及厚度：化学镀是利用还原剂以化学反应的方式在工件表面得到镀层，不存在电镀中由于工件几何形状复杂而造成的电力线分布不均、均镀能力和深镀能力不足问题。无论有深孔、盲孔、深槽或形状复杂的工件均可获得厚度均匀的镀层。下图就显示出化学镀镍的均镀能力。镀层厚度从理论上讲似乎是无限的，但太厚了应力朋、表面变得粗糙、又容易剥落，有报道称最厚可达 4
6、00微米。结合力及内应力：一般讲化学镀镍的结合力是良好的，如软钢上为 210-420MPa、不锈钢上为 160-200MPa、Al 上为 100-250MPa。镍磷合金通常比镍硼合金的结合力要好。钎焊性能：铁基金属上化学镀镍层不能熔融焊接，因高温作业后磷会引起基材产生脆性，但钎焊是可行的。在电子工业中，轻金属元件用化学镀镍改善其钎焊性能，如 Al 基金属。镍磷合金层的钎焊性随磷含量的增加而下降，镀液中有些添加剂也显著影响焊接性能，如加 1.5g/L 糖精有利于钎焊。化学镀镍溶液的基本组成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
7、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
8、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，尤其要注意对镀液有害的杂质元锌及重金属元素的控制。还原剂 用得最多的还原剂是次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制，而且合金镀层性能良好。次磷酸钠在水中易于溶解，水溶液的 pH 值为 6。是白磷溶于 NaOH 中，加热而得到的产物。目前国内的次磷酸钠制造水平很高，除了国内需求外还大量出口。络合剂 化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外，最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主主决定于络合剂的选用及其搭配关系。 络合剂的第一个作用就是防
9、止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命。如果镀注保没有络合剂存在，由于镍的氢氧化物溶液度较小，在酸性镀液中艰险可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子，它有水解倾向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中有部分络合剂分子存在则可以明显提高其抗水解能力，甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH 值增加，六水合镍离子中的水分子会被 OH取代，促使水解加剧，要完全抑制水解反应，镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液使用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，
10、容易析出白色的 NiHPO3.6H2O 沉淀。加络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低，可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。 络合剂的第二个作用就是提高沉积速度，加络合剂后沉积速度增加的数据很多。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。能应用于化学镀镍中的络合剂很多，但在化学镀镍溶液中所用的络合剂则要求它们具有较大的溶解度、在溶液中存大的 pH
11、 范围能与化学镀工艺要求一致，还存大一定的反应活性，价格因素不容忽视。目前，常用的络合剂主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物，如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等，或用它们的盐类。在碱浴中则用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐。不饱和脂肪酸很少用，因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子，降低还原剂的利用率。而常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等则很少使用，乙酸常用作缓冲剂，丙酸则用作加速剂。 稳定剂化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于种种原因，如局部过热、pH值提高，或某些杂质影响不可避免的会在镀液中出现一些活性微粒催化核心，使镀液发生激烈的自催化反应产生大量 NiP 黑色粉末，导致镀液短期内发生分解，逸出大量气
12、泡，造成不可挽救的经济损失。这些黑色粉末是高效催化剂，它们具有极大的比表面积与活性，加速了镀液的自发分解，几分钟内镀液将变成无色。稳定剂的作用就在于抑制镀液的自发分解，使施镀过程在控制下有序进行。稳定剂是一种毒化剂，即反催化剂，只需加入痕量就可以抑制镀液自发分解。稳定剂不能使用过量，过量后轻则减低镀速，重则不再起镀。稳定剂吸附在固体表面抑制次磷酸奶的脱氢反应，但不阻止次磷酸盐的氧化作用。也可以说稳定剂掩蔽了催化活性中心，阻止了成核反应，但并不影响工件表面正常的化学镀镍过程。 我们大致把我们从前用的稳定剂分为四类：1. 第六主族元素 S、Se、Te 的化合物；2. 某些含氧化合物；3. 重金属离
13、子4. 水溶性有机物。以上所说的是以次磷酸根作还原剂为例子，但其基本原理在胺基硼化物浴中同样适用。但强碱性的硼氢化钠浴及 90 度温度下，有些稳定剂往往会分解、沉淀而失效。有报道说用铊盐效果不错。另外，硝酸铊还能增加较低温度下镀浴的沉积速度。铊盐能在 NiB 镀层中共沉积，有时高达 6%的含量。加速剂为了增加化学镀的沉积速度，在化学镀镍溶液中还加入一些化学药品，它们有提高镀速的作用而被称为加速剂。加速剂的作用机理被认为是还原剂次磷酸根中氧原子可以被一种外来的酸根取代形成配位化合物，或者说加速剂的阴离子的催化作用是由于形成了杂多酸所致。在空间位阻作用下使 H-P 键能减弱，有利于次磷酸根离子脱氢
14、，或者说增加了次磷酸的活性。实验表明，短链饱和脂肪酸的阴离子及至少一种无机阴离子，有取代氧促进次磷酸根脱氢而加速沉积速度的作用。化学镀镍中许多络合剂即兼有加速剂的作用。缓冲剂化学镀镍过程中由于有氢离子产生，使溶液 pH 值随施镀进程而逐渐降低，为了稳定镀速及保证镀层质量，化学镀镍体系必须具备缓冲能力，也就是说使之在施镀过程中 pH 值不至于变化太大，能维持在一定 pH 值范围内的正常值。某些弱酸（或碱）与其盐组成的混合物就能抵消外来少许酸或碱以及稀释对溶液 pH 值变化的影响，使之在一个较小范围内波动，这种物质称为缓冲剂。缓冲剂缓冲性能好坏可用 pH 值与酸浓度变化图来表示，酸浓度在一定范围内
15、波动而 pH 值却基本不变的体系缓冲性能好。 化学镀镍溶液中常用的一元或二元有机酸及其盐类不仅具备络合镍离子的能力，而且具有缓冲性能。在酸性镀浴中常用的 HAC-NaAC 体系就有良好的缓冲性能，但醋酸根的络合能力却很小，它一般不做络合剂用。其它组份与电镀镍一样，在化学镀镍溶液中加入少许的表面活性剂，它有助于气体的逸出、降低镀层的孔隙率。另外，由于使用的表面活性剂兼有发泡剂作用，施镀过程中在逸出大量气体搅拌情况下，镀液表面形成一层白色泡沫，它不仅可以保温、降低镀液的蒸发损失、减少酸味，还使许多县浮的脏物夹在泡沫中而易于清除，以保持镀件和镀液的清洁。表面活性剂是这样一类物质，在加入很少量时就能大
16、幅度地降低溶剂的表面张力界面张力，从而改变体系状态。在固液界面上由于固体表面上原子或分子的价键力是未饱和的，与内部原子或分子比较能量相对较高，尤其金属表面是属于高能表面之列，它与液体接触时表面能总是减小的。换句话说，金属的固气界面很容易被固液界面代替（润湿定义就是固体表面吸附的气体为液体取代）。化学镀镍是一种功能性镀层，一般不做装饰用，故不要求光亮。但有人将电镀镍用的光亮剂如苯基二磺酸钠用于酸性化学镀浴中收到一定效果。蛋白质、萘磺酸、脂肪醇磺酸盐以及糖精等据报道在醋酸缓冲镀浴中也能起到光亮作用。某些金属离子的稳定剂还兼有光亮剂的作用，如铬离子、铊离子、铜离子，认为是与 Ni-P 形成合金的原因
17、。加痕量铜离子因改变镀层结构而呈现镜面光亮的外观。但目前很多厂家在化学镀的要求上都明确表面要无铬镀层。化学镀镍的成本成本可能是我们最表面处理大多数情况下第一个要考虑的问题。我们如果询问一般的化学镀镍供应商，化学镀镍的成本是多少，对方大多会回答 0.4 元每平方分米或 0.2 元每平方分米。但他们大多没有说明的是这只是镀液的成本或是原材料的成本。没有加进其它成本，据站长估计，如果您是新学者，化学镀镍的前后处理、水费、电费应该是原材料成本的一倍（如果您是购买成品液），这还不包括设备折旧等稳形的费用。所以一般的地区化学镀镍加工价格在 1.5 元至 2 元之间。这当然是开票价。如果对方是自配液，也就是
18、拥有自主配方的话，费用会下降 20%，如果加工厂的业务比较连续成本可能会再降 10%，生产上的节约不会很大，不浪费就已经不错了，故但自配液的加工成本绝不会低于 0.5 元平方分米。算起来，留开厂家的毛利润在 50左右,基本符合正常加工的情况。做市场调查时应该考到加工量的问题，如果加工量不能连续，那么我们必续在建主镀槽的同时，附建小镀槽，以备淡季的零星加工及新镀液小试。建厂前我们可以算一个小帐，一升浓缩液（60 克升）的硫酸镍用量应该是 280 克左右，按我们市场价，硫酸镍 33 元公斤，那么仅硫酸镍一项成本就为 9.24 元，可镀覆 76 平方分米，那么每平方分米消耗硫酸镍的费用为 0.12元
19、，还原剂、络合剂及其它药品价值总和基本与硫酸镍相当，经站长简单计算，每平方米分米的基本成本在 0.22 元至 0.24 元之间。以浙江一家小厂，主镀槽300 升为例，连续生产的电价是每方平分米 0.06 元，不连续生产每平方分米电价是 0.15 元，水费(纯净水按 70 元吨计算)为 0.05 元，前后处理液成本为0.05 元。这样我们可以算出四项费用总和在 0.38 元至 0.49 元之间。我们可以看出，这个不包括设备折旧及厂房租金的生产成本就已经很高了，有人说化学镀镍成本低于电镀，是不现实的，而且直接与电镀总体相比应该说是没有可比性的，因为电镀有好多镀种，成本也差别很大。化学镀镍注意事项注
20、意事项 1. 每班开槽前应分析调整镀液，并进行试镀，确定镀液状况良好后再批量入槽生产。 2. 每班关槽前必须将镀液循环过滤，去除有害微粒，掉入槽内的工件应及时捞出 3. 过滤机的滤芯用后要取出彻底冲洗干净，在过滤不同镀液时更应如此，严禁过滤机及滤芯不经清洗直接过滤槽液（过滤过乱镀镀液或分解镀液的滤芯应废弃不能再使用）。 4. 根据工件重要程度可选择新旧镀液区别对待，也可先用旧镀液进行预镀，取出后放入新镀液中镀覆，尤其在镀覆铝基体工件时，此法可延长镀液使用寿命。 5. 工件入槽时采取小批量同时入槽的方式，并记下每批入槽的准确时间，镀覆时间的长短应根据镀层的厚度要求而定，必须采用测定小试片的镀厚及
21、镀速来决定镀覆时间。 6. 工件放入镀槽后要经常晃动和搅拌，严禁相互接触和碰撞，同时不断变换工件放置位置，一般使盲孔向上，以利气泡的排出，圆柱形工件应竖放，以避免机械杂质落于工件表面，造成镀层出现毛刺。 7. 槽液的装载量一般为 1-2dm 2 /L，应根据工件的数量选择镀槽大小，槽液多少；工件入槽的数量不能超过镀槽装载量的上限。 8. 在镀覆过程中，应连续搅拌过滤，每小时分析补加一次，同时调整 pH 值，生产班组长必须指定专人看管,做到槽不离人,严防工件入槽后无人问津的现象发生。 9. 钢 铁电加热管应定期放入 1：1 硝酸中钝化一下，可防止热管被镀上。如果加热管已经被镀上，则需放入 1：1
22、 硝酸中退镀。在加热管钝化或退镀处理后，都应彻底清洗，以免将 NO 3 - 等杂质带入镀槽。如为蒸汽管加热，则应涂上保护漆，并定期检查有无镀上，脱漆的地方应及时补上。 10. 工件出槽后应彻底冲洗 ,注意盲孔中残留镀液,然后用干净吸水抹布擦干、吹干，质检合格后应立即包装并清点入库，作好记录，严禁用手触摸工件，严禁随便放置。 11. 不合格镀层应退除后重镀，工件的基体不同，退镀液也不一样，铜基体上的化学镀镍层退镀液应与其它钢铁件区分开，以免退镀液中的 Cu 2+ 在其它工件上被置换出来。 12. 槽液（包括前处理溶液）的维护管理特别重要，任何物件进入槽液前，必须先弄清它是什么材质，对槽液有何影响
23、，并保证它不会给槽液带来任何危害，严禁随意将东西放入槽液，严禁不经除油、除锈，不经彻底清洗进入镀槽，镀液中严防带入 Cu 2+ 、Zn 2+ 、Ag + 、 Hg 2+ 、Cd 2+ 、Pb 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ 、Cu + 、Sb 2+ 、NO 3 - 等水溶性杂质。 13. 槽液每天的生产状况、维护补加情况及产品质量应由生产班组长在专用记录单上作详细记录，并定期将记录交于技术负责人查阅，并存档备查。 14. 镀槽应定期清理，定期检查软 PVC 衬垫有无镀上或破损，及时处理或修补。学镀镍与基体材料从化学镀定义可知，化学镀的前提是基体表面必须具有催化活性，这样才能引发化学沉积反应，
24、另一方面化学镀层本身了必须是化学镀的催化表面，这样沉积过程能持续下去，达到所需要的镀层厚度。化学镀镍本身就是化学沉积反应的催化剂，这是毫无疑问的；然而，需要化学镀镍的基体材料几乎可以是任何一种金属或非金属材料。根据对于化学镀镍过程的催化活性，基体材料可分为以下几类： 第一类 本身具有催化活性的材料；第二类 无催化活性的材料；第三类 催化毒性的材料；对于次磷酸钠化学镀镍液，元素周期表中第 VIII 族中氢析出反应低超电势的金属：例如铂、铱、铑、钌以及镍，均属于第一类本身具有催化活性的材料。这些金属可以直接化学镀镍。大多数材料属于第二类，无催化活性的材料。这些材料表面不具备催化活性，必须通过在它表
25、面沉积的第一类本身具备催化活性的金属，使这种表面具有催化活性之后才能引发化学沉积。第二类无催化活性材料又可分为三种：比镍活泼的金属材料 如铁金属材料浸入化学镀液时，由于置换反应开始在铁表面上沉积镍，成为引发化学镀反应的成核中心，继而使化学镀镍反应在大面积上持续进行。电位比镍负的金属，除铁之外，还有铝、铍、钛等，但是在生产实践中，为获得足够的镀层结合强度，燕不采用像处理铁金属材料那种直接的方式。 比镍稳定的金属 如铜、银、金等，这些材料的表面上不可能在镀液中发生置换反应而沉积镍，因此必须通过施加阴极脉冲电流或者使被镀表面与一片比镍活泼的金属接触，以便被镀表面沉积上镍从而引发化学沉积反应。 非金属
26、材料 这些材料必须预先在表面上沉积第一类本身具备催化活性的金属，如浸胶体钯等方法，才能进行化学镀镍。 铅、镉、铋、锑、钼、汞、硫均属于第三类催化毒性材料。基体合金成分中含有这些无素超过某一百分数时，假若浸入镀液，不仅基体表面不可能镀上，还会溶解而且进入镀液的这些材料的离子将阻滞化学镀镍反应，甚至停镀。因此这类材料进入化学镀液之前必须进行预镀，如采用电镀镍或其他方式在其表面形成一层具有足够厚度的完整致密的预镀层；即一方面预镀层具有引发化学镀镍的催化活性，另一方面阻止催化毒性元素的溶出。基体材料对于化学镀镍反应的催化活性及其分类也不是一成不变的。基体材料在不同的镀液中具有不同的催化活性，特别是受还
27、原剂和镀液 pH 值影响很大。例如金属钴在碱性次磷酸钠兴中属于本身具备催化活性，属于第一类材料。在次磷酸钠镀液中属于第二类材料的铜、钼、钨、金、银和石墨等基体材料在硼氢化钠镀液中可以直接催化沉积。化学镀液对基体材料的影响也是应该考虑的重要因素之一；镁、铝、锌、铜等到是在强碱性镀液中易腐蚀的基体材料，上述有色金属在中性或弱酸性的胺基甲硼烷镀液中沉积镍硼俣金是比较有利的。同样，某些不耐温的非金属材料，如塑料等应该采用低温化学镀液进行施镀。除基体材料的化学成分和性质对化学镀镍有显著影响之外，基体材料的表面形貌的影响也是十分突出的。由于化学沉积是无外加电场的影响，化学镀镍层是十分均匀的，因此对于基体材
28、料的表面原有缺陷和粗糙形貌几乎没有任何整平和掩盖的作用；换言之，只有在少缺陷和表面粗糙度较低的基体材料表面上才能获得高质量的化学镀镍层。搅拌装置的设计化学镀生产线上，有多个工位必须采用搅拌。化学镀液的搅拌方式分为气体搅拌、溶液搅拌、机械搅拌、超声波搅拌等。或者用上述主法的综合方式进行。一个好的搅拌装置应该在槽内形成一种溶液强制流动，使浸入式加热管和槽壁处的镀液流量尽可能地充足；使镀液中和槽底的固体微粒被冲向槽底出口管而被循环泵吸走；消除工件上的氢气泡，以便镀层均匀、光滑、无针孔。（）气体搅拌 采用工厂压缩空气站供气时，应经油水分离、过滤净化。最好是采用无油、低压鼓风机作为空气源；鼓风机的倾家荡
29、产气进口处于相对无尘，无挥发有机物污染的环境中，并且在进口处安装袋式或箱式除尘器。考虑到空气搅拌所引起的镀液热能和水分损失，一种理想的设计是压缩空气进入镀槽前，经过一个水蒸气饱和器，并将压缩空气加热至 65-75 度。（）液体搅拌 大流量泵送镀液搅拌可以消除气体搅拌源可能带来的污染问题，通过槽内定向喷嘴的排列和组合，可达到十分理想的搅拌效果。液体搅拌适用于镀层质量要求严格，光洁度高，针孔少的工件，如计算机硬盘的化学镀镍。这种搅拌方式用于复合化学镀镍，则有利于固体微粒的悬浮和分散。对于不适用空气搅拌的溶液，如含氨水的镀液，亦可采用液体搅拌。这种搅拌方式的缺点是成本较高。若使用不锈钢泵送镀液，则应
30、考虑定期清洗、钝化等问题。（）工件搅拌 当工件尺寸精度和表面光洁要求苛刻，或者化学镀超厚层时，多采用工件搅拌方式。根据工件形状和工作面要求，工件搅拌可采用往复式、转动式。工件搅拌的缺点在于设备投资增大；特别是大型工件的卧式旋转搅拌，设计要求和造价都较高。大批量小型工件的滚筒化学镀可以看成是工件搅拌方式的一种。滚镀应注意工件装载量不应超过滚筒容积的二分之一，操作时应留心溶液的带入污染和镀液的带出损失。过滤装置的设计现代规范化的化学镀镍操作是在施镀过程中连续循环过滤镀液，而不只是间歇式的，仅在倒槽时过滤低温镀液。因此，对循环过滤设备的要求很高。循环过滤系统主要由循环泵和过滤器两部分组成。循环泵必须
31、耐高温，耐硝酸，不污染镀液；因此多数由氟塑料、氯化聚氯乙烯、聚丙烯塑料，不锈钢等材料组成。（）液下泵 这种循环泵垂直于安装槽边（或槽内），电机部分高出化学镀浴液面，比较安全；在中、小型化学镀镍槽中使用比较普及。这种泵适合采用滤袋的循环过滤系统。缺点在于占据了部分槽面操作空间；并且，当出口压力过高时，镀液容易进入泵轴甚至进入电机之中。（）磁力泵 机械离心泵用于化学镀镍时多数出现密封问题；设计人员自然地想到采用没有泵轴密封问题的耐蚀磁力泵，氟塑料制成的磁力泵可以耐热硝酸，价格虽贵，性能却比较可靠。磁力泵的缺点在于泵叶后部间隙很小，如果泵送的溶液中含有固体磨粒，磨粒净可能阻塞间隙，泵壳泵叶迅速磨损，
32、甚至泄露。因此，化学镀镍循环过滤采用磁力泵时，应该认真检查，清洗，并且定期维修。（）滤袋 滤袋一般为 PP 纤维织成。镀液由于重力作用，自行流动过滤。滤袋目前在国内的使用并不是很多。（）滤芯 滤芯为 PP 等合成纤维在 PP 或不锈钢支撑筒上绕制而成的。用于镀液受压过滤。一般在过滤器筒上安有压力表。国内有成品的过滤机销售，并且国内的过滤机制造水平已经可以满足正常的化学镀镍生产了。（）活性炭地滤 质量合格的活性炭通常封装在滤饼或滤筒中。经活性炭过滤后，镀液中的有机添加剂损失较多，必须重新被充。除非有特别的原因，一般不用。化学镀镍中挂具的设计化学镀镍有挂具应该比电镀用挂具简单，因为它不用考虑电流的
33、相关问题，站长建议大家到专业挂具厂家定购挂具。但是许多化学镀厂的技术人员都喜欢自己制作挂具，因为可能生产线上会经常接到一些非常规形状的工件，这样自己做比较方便。我们也赞成做挂具就地取材，越方便越好，但也要遵循一定的原则。挂具要求： 惰性材料，不具备催化活性，不能随工件被镀覆； 不向镀液中带入杂质； 在高温下不能变形； 充分考虑到化学镀时的排气问题，例如杯状工件的吊挂； 这样，不锈钢丝、丙纶带、PP 等金属与非金属材料都可以做为我们化学镀镍生产用的挂具。加热方式的选择化学镀镍过程对温度十分敏感，加热方式对镀液稳定性影响极大。酸性浴化学镀镍合金的操作温度大多数都超过 85 度，水溶液的热容又比较大
34、，热能消耗大；因此化学镀镍溶液的加热方式，升温时间，控温精度，绝热技术等直接关系到镀镍溶液使用寿命，镀层质量和生产成本的因素，务必要仔细考虑，精心设计。常用的加热方法有浸入式电加热、浸入式蒸汽加热、常压热水电复合加热。浸入式电加热器最为普遍，比较适合于体积较小的镀槽，一般在一吨以下。一般为钢管电加热器外套聚四氟乙烯或石英玻璃套管加热器等。它的优点是投资小，安装容易，加热效率高，缺点在于加热器占用镀槽空间，而且加热器容易镀上。使用时还要注意防止漏电。浸入式蒸汽加热器比较适合大型镀槽的加热，现在我国的集束式聚四氟乙烯毛细管蒸汽加热器的制造水平已经完全可以适合化学镀镍的要求了。这种加热器一次性投资比
35、较大，但性能稳定，寿命长。但在使用过程中应该注意对集束管的保护，因为集束管壁很薄，要注意防止漏汽。常压热水电复合加热，在我国的南方地区十分适合。在一些城市可能上马有压锅炉的审批可能没那么容易，而且对于一些厂家来讲，运行成本较高。所以我们建议大家使用这种办法，上一台常压热水锅炉及集束式聚四氟乙烯毛细管加热器，这样镀液可以轻松加热到七十几度，对付低温镀液完全可行。如果每吨配上三到六千瓦的聚四氟电加热管就可以把镀液加热到九十度。这种方法对于地处市中心的厂家特别适用。镀槽的设计及材料选择镀槽的材料必须由耐热、化学稳定性好、不污染镀液的材料制成。设计制造时应该注意结构强度，热应力的影响等因素。设计尺寸上
36、应尽可能使镀槽装载量处于政党操作范围之内。镀槽应成对使用，以做备用。化学镀槽附近最好有硝酸储槽。采取高位自流或泵送方式，方便镀槽清洗和钝化。有些人认为自己的镀液稳定性好，甚至可以几个周期不倒槽，用不到硝酸槽，其实这种观不近全对，正规生产线的设计应该考虑到这一点。下面介绍几种镀槽材料：聚丙烯 PP 纯将的（不含添加剂、填料、颜料）、去应力的聚丙烯塑料是化学镀镍镀槽的理想材料之一。取丙烯的优点在于材料比较价谦易得，加工方便，且保温性能极佳。制造时应在保护气氛下，用专用聚丙烯焊条焊接槽体以防止聚丙烯塑料氧化，特别是镀槽的棱边棱角脱焊；槽体外周应有足够强度的加强筋或钢铁外槽支撑。聚丙烯镀槽的缺点在于聚
37、丙烯塑料的抗光老化，抗氧化性较差，使用两三年后容易硬化开裂，寿命有限。聚丙烯塑料不耐热泪盈眶硝酸，所以不能用热硝酸清洗。此外，聚丙烯塑料易燃；槽内使用电加热器时，如果液位过低，或者在空槽时，误开了电加热器，将会引起聚丙烯槽壁熔化，甚至造成火灾。氯化聚氯乙烯 CPVC 氯化聚氯男烯塑料强度较高，不易被硝酸氧化，槽壁亦不易镀上。不像 PP 那样易燃，安全性好。缺点在于材料价格贵，焊接制造比较困难；而且在使用过程，同样的槽不如 PP 板的强度高。不锈钢镀槽 市场上易得的建造化学镀槽的不锈钢材主要是奥氏体不锈钢，其他牌号还有 304、316 不锈钢等。不锈钢镀槽的制造技术成熟，机械强度高，比较完全，使
38、用寿命长，但是价格较贵，首期投资较高。为防止施镀槽壁，在每次使用前必须在室温下使用 50%硝硝钝化不锈钢槽壁；施镀时最好对槽壁施加阳极保护，常用的阳极电流密度约为每平方分米 1mA，其实目的是提高不锈钢槽壁的电位，使之高于槽壁上镍磷起始沉积的电位。市场上有相应商品不锈钢镀槽及专用槽壁保护系统出售，该系统具有自动控制、越界报警等功能。化学镀镍加工零件工艺的确定化学镀生产的工艺都可分为前处理、化学镀、后处理三个部分，其中化学镀与后处理基本相同，只有前处理区别较大，不同的材质、基体应有不同的前处理工艺： 工件如已经经过热处理，需除掉表面氧化膜； 工件如已经经过磁性处理，需先消磁； 工件如已经经过渗碳
39、或氮处理，则不能进行化学镀； 如果需要达到镜面效果的光亮度则需进行镀前精抛和镀后的精抛； 如果表面化已有镀层，则需先退镀； 如果某些部位不要求化学镀，可以涂保护漆； 如果工件多微孔、小孔，正常清洗困难时，则需超声波清洗； 当工件多而又前处理复杂时应考虑集中前处理后一起化学镀； 如果有非常规基体材料，请向专业技术人员问询具体工艺。 化学镀镍生产用实验室采购清单名称 说明 数量 半自动滴定管 12L 1 套 数显恒温水浴锅 1 台 3 千瓦电炉 普通 只锥形瓶 250ml 3 只 容量瓶 1L 1 只 烧杯 1L 、 500ml 各 5 只 量筒 1 、 100ml 、 50ml 各 2 只 移液
40、管 5ml 5 只 移液管架 塑料白色 1 个 吸耳球 2 个 滴瓶 透明玻璃 2 只 温度计 酒精 量程 100 5 只 水洗瓶 塑料 2 只 天平 0.2 克 1 台 研钵 陶瓷 2 只 镊子 1 套 PH 试纸 3.85.4 10 本 滤纸 18 、12.5 5 盒 大滤纸 60*60cm 10 张 铁架台及铁架台用铁圈 1 套 玻璃漏斗 15 、7 各 2 只 玻璃棒 10 只 药勺 小 5 只 千分尺 哈尔滨或上海产 1 个 紫脲酸铵 试剂级 1 瓶 氯化钠 试剂级 2 瓶 氢氧化钠 试剂级 1 瓶 EDTA 试剂级 1 瓶 试管刷 1 套 不锈钢丝 4 毫米 50 米 防酸手套 若
41、干 氢氧化钠 工业级 1 袋 碳酸钠 工业级 1 袋 磷酸钠 工业级 1 袋 OP-10 盐酸 工业级 硫酸 工业级 化学镀镍工艺镀前处理需知化学镀镍的对象是具体的工件，进厂待镀的工件状况，包括工件材质、制造或维护方法，工件尺寸和最终使用情况是不同的；因此前处理方法应有所不同。在确定正确的前处理工艺流程时，必须对工件善有充分的了解。合金类型 为保证镀层足够的结合力以及镀层质量，必须鉴定基体材质。某些含有催化毒性合金成分的材料在镀前处理时加以表面调整，保证除去这些合金成分后才能进行化学镀镍。例如：铅（含铅钢）、硫（含硫钢）、过量的碳（高碳钢）、碳化物（渗碳钢）等。因为这些物质的残留会产生结合力差
42、和起泡问题。而且，在未除净这些物质的表面、镀层会产生针孔和多孔现象。另一种处理方法是在镀前采用预镀的方法隔离基体才料中有害合金元素的影响。在不清楚待镀工件材质而且又不可能进行材料分析的情况下，必须进行预先试验，试合格后方可处理工作。工件的制造历史 钢件表面状况由于渗碳、渗氮、淬火硬化后提高表面硬度是重要的变化途径之一。通常化学镀镍在硬度范围 HRC58-62 的铁件表面上镀层的结合力是难以合格的。一方面，上述硬度范围的工件必须进行特别的清洗方法，即在含氰化物的溶液中周期换向电解活化或其它合适的电解清洗，以便溶解除去表面的无机物质诸如碳化物。另一方面，在施镀中产生的表面应力，诸如航天工业用的表面
43、有较高张应力的工件，必须在镀前镀后进行去应力处理，以获得合格的结合力。在制造过程中工件表面大量通讯以除去的机械润滑油和抛光剂等也必须在镀前清除干净。工件的维修历史 工件维修时为除去表面的有机涂层、铁锈或氧化皮，采用喷砂处理，这种工件是化学镀前最难处理的。因为这些工件表面不仅嵌进了残留物质，而且腐蚀产物附着得很牢。在这种情况下，应先采用机械方法清洁表面，以保证后续化学清洗和活化工序的质量。为除去工件表面嵌进的油脂和化学脏污，有时预先烘工件十分有效，尽管这不是唯一的好用的清除方法。工件的几何尺寸 许多工件的几何赃妨碍了采用某前处理技术，如大尺寸的容器以及内表面积很大的管件就是如此。通常清洗和活化钢
44、件应包括电解清洗和活化，在上述情况下，应采用机械清洗、化学清洗和活化更为可行。对于具有盲孔和形状复杂的零件，需要加强清洗工序以解决除去污垢、氢气泡逸出和溶液带出的问题。在工件吊挂和放置方法上也应考虑解决上述问题。工件非镀面的阻镀问题 许多工件要求局部化学镀镍，因此必须彩屏蔽材料将非镀部分保护起来。屏蔽材料可用压敏胶带、涂料、专用塑料夹具等。当然市场上现在有商品的阻镀涂料（或叫保护漆）出售，并且高级一点的，可以镀后轻松除去，用专用溶剂溶解后可以反复使用。化学清洗 浸洗是化学镀前处理的重要步骤之一，其重要的功能在于清除工件表面的污垢，为保证清洗效果，通常使用清洗剂、机械搅拌和加温。采用碱性清洗剂时
45、必须加热至 60-80，以便彻底清洗污垢，大多数碱性清洗采取浸洗并且强力搅拌，也可以采用喷淋清洗方式。市售的浸洗清洁剂的质量和去污能力差异很大，因此根据工件污染程度选用清洁剂是很重要的。电解清洗 电解清洗化学镀镍活化处理前的末道清洗方法，多适用于精密零件。直流电解清洗即阻极电解清洗的优点在于工件表面产生大量的氢气增加了洗涤效果；其缺点在于工件带负电，因而吸附清洗溶液中的铜、锌和其它金属离子、皂类和某些胶体物质，在工件上形成疏松的电极泥以致带去。电解清洗时采用周期换向电注，当工件为阳极时，迫使工件表面带正电荷的离子和污垢脱离。而且工件表面生成的氧气有利于有效地洗涤掉嵌牢在工件上的污垢，由清洗溶液
46、中的清洁剂去润湿污垢，乳化转换掉污垢。水洗 两个前处理工序之间的水洗工序，目的在于防止上道工序带出的溶液对下道工序溶液的污染和从工件表面清除污垢、金属离子污染和电极泥，以保证镀层结合力合格。水洗工序进行得好坏与设计出一个好的工艺流程是很重要的，应避免共用漂洗，即回头至先前用过的槽中漂洗的现象出现。铜及铜合金的前处理工艺在次磷酸钠为还原剂的化学镀液中，铜属于非催化性金属；因此，铜及铜合金工件与钢铁件前处理的主要不同之处在于活化工序，也就是得到催化活性的步骤。铜件化学镀前的活化方法主要有：用已经活化的具有催化活性的金属，如铁丝，接触进入镀液中的铜工件；铜工件带电入镀液，阳极为镍析，铜工件为阻极，槽
47、压 1-2V，时间 30-60秒；铜工件预浸氯化钯溶液(Pd:0.01-0.1g/L)，催化活化；预镀镍活化，类似不锈钢的活化过程对于纯铜和黄铜工件，特别是小型工件，镀前活化方法（1）是简单有效的。然而对含有催化毒性元素的铜合金（如铅黄铜等）则建议使用其他活方法。对于形状复杂的工件，采用活化方法（3）比较合理；但是浸钯之后，镀前应彻底清洗，要防止钯离子带入化学镀液。预镀镍活化法可十分有效地防止黄铜中有害金属离子溶出而污染化学镀液；而且对于保证镀层结合强度有非常有利的；但是由于电镀受电场分布影响，分散能力差；对于形状复杂的工件，如深孔、盲孔的内表面难以获得预镀镍层。铜及铜合金典型的前处理工艺如下：化学除油热水清洗冷水清洗电解清洗二次除油热水清洗冷水清洗电解清洗预镀镍活化冷水清洗去离子水洗具体工艺说明化学除油：碱性化学除油液与普通钢铁件相同，60-80，10-20 分钟；热水清洗：60-80，2 分钟；冷水清洗：二次逆流漂洗或喷淋，室温，2 分钟；电解清洗：除性化学除油液与上面配方相面，50-60，工件阴极，5 安培/平方分米，2 分钟；预镀镍活化： 6 水氯化镍 240 克/升，盐酸（30
