化学镀镍的设备及原料

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学镀镍的设备及原料,化学镀镍的设备,化学镀镍设备是实现化学镀镍规范化工业生产的重要因素之一，其生产线包括配电、供热、传质、工件夹持、物流方式。设备的设计、制造或选择，原则上同其他湿法表面处理工艺相似。化学镀镍设备的不同之处主要集中于施镀槽及相关设备等，如渡槽、加热、搅拌、供水、循环过滤，补充调整和自动控制等部分组成。,渡槽,渡槽衬里（内槽）必须由耐热、化学稳定性好、不污染化学镀镍溶液的材料制成。设计制造时应注意结构强度，热应力的影响等因素。设计尺寸上应尽可能使渡槽装载量处于正常操作范围内。渡槽应成对使用，以便一只渡槽施镀，另一只渡槽清理预备待用，有利于镀液转槽过滤。渡槽附近一般有硝酸储槽，内盛50%（体积浓度）的硝酸，采取高位自流或泵送方式，方便渡槽清洗和钝化。,加热器及搅拌设备,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。酸性浴化学镀镍的操作温度大多在8592，水溶液的热容又比较大，热能消耗高；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的寿命，镀层质量和生产成本的因素。,常用的有电热式，蒸汽式热源和侵入直接加热，夹套水浴加热和槽外热交换加热等方式；亦有热辐射加热、微波加热、高频感应加热等,供水和循环过滤系统,化学镀镍溶液必须用纯水。在蒸馏水成本较高的情况下，一般采用去离子水。纯水质量因工件技术要求的苛刻程度而异；通常电阻值范围在118M。,去离子水制备装置包括：1m滤径的预过滤器，活性炭过滤器，阴离子型和阳离子型交换树脂混装式流动床去离子器，以除去自来水中的杂质。还应设滤径为0.5m的末道过滤器，除去有害固体微粒。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。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。循环泵必须耐高温，耐硝酸，不污染镀液。,化学镀镍的原料,化学镀镍溶液由主盐-镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、加速剂、表面活性剂及光亮剂等组成，以下分别讨论各组分的作用及其在施镀过程中的影响。,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、氨基磺酸镍及次磷酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需的 。早期用过氯化镍做主盐，由于 的存在不仅会降低镀层的耐腐蚀性，还产生拉应力，所以目前已不再使用。同 相比用 做主盐对镀层性能的有益贡献因其价格昂贵被抵消。最理想的 来源是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的 ，也不至于在补加时带入过多 ，但其价格贵，货源不足。目前使用的主盐主要是硫酸镍。,还原剂,化学镀镍所用的还原剂有次磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼几种，它们在结构上共同的特征是含有两个或多个活性氢，还原 就是靠还原剂的催化脱氢进行的。用次磷酸钠得到Ni-P，硼化物得到Ni-B合金镀层；用肼得到纯镍镀层。用的最多的还原剂式次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制，而且Ni-P合金镀层性能优良。,次磷酸盐浓度对沉积速度的影响比镍盐明显。研究发现，只有在络合剂比例适当条件下，次磷酸盐浓度变化对沉积速度才有明显影响。影响沉积速度的因素不单是主盐或者还原剂各自的浓度，最主要的是它们的浓度比。,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、寿命长短主要决定于络合剂的选用及其搭配关系。镀液中络合剂的作用表现如下。,1、防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命；,2、提高沉积速度；,3、提高镀浴工作的pH范围；,4、改善镀层质量。,化学镀镍溶液配制的核心问题是络合剂的选用（种类及用量）及其搭配关系，使之既稳定又能保持一定的镀镍和较长的循环周期，进一步还涉及到镀层的性能。,稳定剂,1、稳定剂的作用：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。稳定剂是一种毒化级，即反催化剂，只需加入少量就可以抑制镀液的分解。稳定剂不能使用过量，过量后轻则减低镀速，重则不再起镀。稳定剂吸收固体表面抑制次磷酸根的脱氢反应，但不阻止次磷酸盐的氧化作用。也可以说稳定剂掩蔽了活性中心，阻止了成核反应，但并不影响表面正常的化学镀过程。,2、稳定剂的分类,第A族元素S、Se、Te的化合物,某些含氧化合物,重金属离子,水溶性有机物,加速剂,为了增加化学镀液在施镀过程中的沉积速度，在镀液中加入一些化学药品，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 中的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粗话作用是由于形成了杂多酸所致。在空间位阻作用下使HP键能减弱，有利于次磷酸根离子脱氢，或者说增加了 的活性。,化学镀镍中许多络合剂兼有加速剂的作用，常用的加速剂有：,1、未被取代的短链饱和脂肪族二羧酸跟阴离子；,2、短链饱和氨基酸；,3、短链饱和脂肪酸；,4、无机离子加速剂。,缓冲剂及镀液的pH值,化学镀镍过程中由于有 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。,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 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，但络合能力却很小，它一般不做络合剂用。在碱性镀浴中则常用铵盐或硼砂体系。镀液使用后期pH变化很小，聚集也可能具有一定缓冲作用。,pH值影响：pH高、镀速快、镀层中磷低、镀层结合力降低、张应力大，易析出 沉淀，镀液易分解，但 得利用率高。反之，pH低则镀速慢、镀层中磷高、结合力好、应力往压应力方向移动，镀液不易混浊、稳定性好，但 利用率低。,其他组分,在化学镀镍溶液加入少许表面活性剂，它有助于气体（,H,2,）的逸出、降低镀层的孔隙率。另外，表面活性剂兼有发泡剂的作用，施镀过程中在逸出大量气体搅拌情况下，镀液 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，还使许多悬浮的赃物夹在泡沫中而易于清除，以保持镀件的镀液的清洁。,某些金属离子的稳定剂还具有光亮剂的作用，加痕量 因改变镀层结构而呈现镜面光亮的外观。要使镀层光亮，最好是采用预先抛光基材或预镀光亮铜或镍。,thanks,