电镀

化学镀在表面处理技术中非常重要。化学镀是利用合适的还原剂使溶液中的金属离子在催化剂表面活化，选择性还原沉淀成金属镀层的一种化学处理方法。在可用类型下说：

M2++2e（由还原剂提供）-->M

在化学镀中，金属离子在溶液中的作用是依靠获得所需的电子并回到相应的金属中。例如，在使用次磷酸盐作为还原剂的酸性化学镀镍溶液中，其氧化还原反应过程如下：

Ni2++2e->Ni（还原）

+H2O（H2PO2）-->（H2PO3）-+2+2h+e（氧化物）

两种添加剂，得到了所有的还原氧化反应：

Ni2+++H2O（H2PO2）-->（H2PO3）-+Ni+2小时+

有效还原剂可以使用其标准氧化电位来推断。由上述可知，磷酸盐是一种强还原剂，能产生正标准的氧化还原电位。但不应过分依赖“E值”，因为在实际应用中，由于溶液中不同离子的活度、超电位和相似因素，会使“E”值有很大差异。但氧化还原电位的计算仍有助于提前估计不同还原剂的有效性。如果所有标准氧化还原电位都太小或为负，则金属还原不太可能发生。

化学镀溶液的成分及其相应的工作条件必须限制对表面具有催化作用的反应，溶液本身不应发生自发氧化还原、自然分解，以免溶液迅速产生溶液。如果镀金属如镍、钯本身就是催化剂反应，化学镀过程就是自动催化，使上述反应连续进行，此时镀层厚度也逐渐增加，达到一定厚度。除了镍，钴、铑、钯还有自动催化等。

适用于没有自动催化表面的零件，如塑料、玻璃、陶瓷等。非金属材料通常通过特殊的预处理，使其具有催化、表面活化和化学镀的能力。

化学镀和电镀具有以下优点：

1） 不需要额外的直流电源设备。

（2） 涂层密度小，无孔。

（3） 没有功率分布不均，受复杂镀层零件几何形状的影响，也能获得均匀的镀层厚度；

（4） 在金属、非金属、半导体等各种镀层基材上。

化学镀和电镀相比，溶液的稳定性较差，溶液的维护、调整和再生更麻烦，材料成本更高。

化学镀技术在电子工业中占有重要地位。由于使用不同种类的还原剂，化学镀层的性能有显著差异，因此，在选择溶液配方时，要仔细考虑镀液的效率和镀层的特性。

目前，化学镀镍、铜、银、金、钴、钯、铂、锡以及化学镀合金和化学复合镀已应用于工业生产。

如何进行化学镀镍

化学镀镍是应用最广泛的化学镀方法之一，还原剂有磷酸盐、肼、硼氢化钠和二甲胺硼烷等。

目前国内生产大多使用次磷酸钠作为还原剂，硼氢化钠和二甲胺硼烷由于价格较高，使用量较小。

1.涂层的用途

化学镀镍层结晶细致，孔隙率低，硬度高，镀层均匀，可焊性好，具有深镀能力好，化学稳定性高，已广泛应用于电子、航空航天、机械、精密仪器、日用五金、电气和化学工业。

化学镀镍在非金属材料，特别是塑料制品上的应用越来越多，化学镀镍后可以按照传统的镀覆方法在金属上进行镀层，镀层具有金属的外观。塑料电镀产品已广泛应用于电子、电器、日用工业产品等领域。

化学镀镍在原子能工业中，如核燃料系统部件和容器的生产，以及火箭、导弹、喷气发动机部件的生产中已被采用。

化工设备的压缩机等部件进行防腐、抗磨处理，并采用化学镀镍层是非常有益的。

化学镀镍层可以提高铝、铜、不锈钢材料的焊接性能，减少旋转部件的磨损，减少不锈钢和钛合金的应力腐蚀。

要求涂层尺寸精确的精密零件和复杂几何形状的零件的深孔、盲孔、腔体内表面、外表面通过化学镀镍可以获得相同厚度的涂层。

对于需要高硬度、耐磨的零件，可以用化学镀镍代替镀硬铬。

2.涂料的组成和性能

<1>镀层成分

在含有4%~15%磷的镀层中，使用次磷酸盐作为化学镀镍溶液的还原剂，是一种镍磷合金。以氢化硼或氨基硼烷为还原剂的纯镍镀层，镍含量可达99.5%以上。刚出来的化学镀镍沉积层是非晶态的，是一种非晶态的薄板结构。

涂料中的磷含量主要取决于溶液的pH值，pH值越低，磷含量越高。传统的酸性化学镀镍层在溶液中的磷含量为7%~12%，在碱性溶液中的镍磷含量为4%~7%。此外，溶液的组成和各组分的含量及其相对比例，以及溶液的工作温度等都对磷含量有一定的影响。

<2>涂层特性

（1） 硬度

化学镀镍层的硬度远高于镀镍层，且更为耐磨。镀镍层硬度仅为HV160~180，化学镀镍层硬度一般为HV300~500。

采用热处理方法可以大大提高化学镀镍层的硬度，在400℃下加热鈩?在硬度达到HV1000左右的峰值后1小时。如果继续提高热处理温度，如提高到600℃，硬度反而降低到HV700。

化学镀镍层在热处理前为非晶态结构的晶体结构，热处理后转变为晶态组织，在镀层中形成Ni3P相。Ni3P相析出量随热处理温度的升高而增加，最大析出量由磷涂层决定。

为了提高涂层硬度，合适的热处理规则是：温度380~400℃ 时间为1小时。为了防止涂层变色，最好有保护气氛或使用真空热处理。当没有保护性气氛条件时，适当降低热处理温度（280℃）并延长加工时间，也可以提高硬度值。

当涂层具有最大硬度时，脆性也会增加，因此不适合在高负载或冲击条件下使用。选择合适的热处理条件，可以使涂层同时具有一定的硬度和延展性。

普通钢工件化学镀镍层在200℃下2小时？温度处理，可以提高结合强度和消除应力。铝工件要保持在150~180℃以下，1小时更合适。

（2） 磁性

磁性化学镀镍层可以决定磷含量和热处理温度。磷含量超过8%的涂层具有弱磁性；磷含量在11.4%以上，无磁性；磷含量低于8%的镀层具有磁性，但其磁性小于电镀镍层，热处理后磁性可以显著提高。

例如在a/m的磁矫顽力H0=160时在未经热处理的碱性化学镀镍液中获得的涂层中，350 度加热1小时H0=8800 a/m。

（3） 电阻率

化学镀镍层电阻率与磷含量有关，磷含量一般越高，电阻率越高。在碱性溶液中，化学镀镍层的电阻率约为28~34μ惟 路 在酸性溶液中，通过化学镀获得的镍层的电阻率约为51~58μ247cm，是镀镍层的几倍（纯镍的电阻率为9.5μ247cm）。化学镀镍层的电阻率在热处理后会显著降低。磷含量为7%，例如化学镀镍层，经过600℃处理后？热处理后，电阻率从72μm下降到20μm。硼含量为化学镀镍硼的1.3%~4.7%，其电阻率为13~15μm惟 路 用二甲胺硼烷还原镍镀层，硼含量为0.6%，电阻率为5.3μcm，电阻率比纯镍低。

（4） 热膨胀系数和密度

13 x 10-6ຝ？-普通化学镀镍层的热膨胀系数1.

化学镀镍层的密度一般为7.9g/cm3左右，化学镀镍层密度随磷含量的增加而增加和减少。

化学镀镍层综合性能见表4~24：

化学镀镍层综合性能表4-24化学镀镍层磷含量（8%-10%）ni-p合金镀层综合性能表

500前硬度（HV）热处理

400 鈩?1000后热处理

密度（g/cm3）7.9

熔点（890℃）？

电阻率（μcm）60~75

热膨胀系数（ơ？-1）13 x 10-6

导热系数5.02 W/（m路k）

伸长率（%）3~6

反射系数（%）为50（近似值）