材料表面处理技术之化学镀

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1、材料表面处理技术——化学镀摘要：介绍了化学镀技术的作用原理、工艺特点、分类。总结了化学镀技术的应用状况。关键词：化学镀；表面处理技术；展望表面科学是20世纪60年代迅速发展起来的一门新兴边缘学科,它包括表面物理、表面化学和表面工程技术三大分支它从原子、分子角度阐明固体表面的组成、结构和电子状态及其与固体表面物理、化学性质的关系,为表面工程技术提供科学的基础。高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。为了满足日益快速发展的对材料表面特殊性能的高要求,现在发展了许

2、多表面处理的方法，其中化学镀就是其中一种。化学镀是指在没有外电流通过的情况下利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法，也成为不通电镀（electrolessplating）。美国材料试验协会（ASTMB-347）已推荐使用自催化镀（autocatalyticplating）代替化学镀或不通电镀，即在金属或合金的催化作用下，用控制的化学还原所进行的金属的沉积。习惯上，仍称自催化镀为化学镀。化学镀是以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；

3、在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个新发展。下面我们就发展，现状，前景等方面做简要介绍。发展历史化学镀的发展历史实际上主要是化学镀镍的发展史。1844年，Wurtz首先注意到了次磷酸盐的还原机理。1916年，Roux首次使用次磷酸盐的化学镀镍取得第一个美国专利。但以上这些工作并未引起人们的足够重视。直到1944年，美国国家标注局的Brenner和Qiddell发现并在1946年和1947年发表了相关研究报告，才被认作真正奠基了化学镀基础。他们在研究报告中指出：从次磷酸钠的溶液中进行电镀镍时，阴极电流效率大于10

4、0%；后来又把次磷酸钠加入电镀镍溶液中还原通电，由于化学还原反应提供了所需的电子，异能沉积出镍。在此基础上，他们又和其他众多研究者共同开发出了以次磷酸钠作为还原剂的许多化学镀夜，到1950年化学镀镍工艺开始用于工业生产。20世纪60年代又研究开发了多种其他还原剂，用于工业生产的主要是硼氢化物和氨基硼烷。在研究还原剂的同时，还试验了各种络合剂和添加剂，以提高沉积速率，改善镀夜的稳定性和镀层性能，目前已有较多实用的络合剂和添加剂。中国在80年代才开始在化学镀方面进行探讨，国家在1992年分布了国家标准（GB/T13913——92），称之为自催化镍——磷镀层。中国已将化学

5、镀技术广泛用在汽车工业、石油化工行业、机械电子、纺织、印刷、食品机械、航空航太、军事工业等各种行业，由于电子电脑、通讯等高科技产品的应用和迅速发展，为化学镀提供了广阔的市场。 2000年以后，一方面由于国家注重环保，另一方面中国的工业发展了对金属表面处理要求提高了，加快了化学镀这一技术的发展，国家的高新技术目录也新增了化学镀。化学镀虽然在中国的起步比较晚，但近年发展相当快，有些性能的技术指标完全可以与欧美的化学镀比美，加上价格低、适应中国企业的工艺流程，发展前景备受注目。 目前中国化学镀研究在北方，推广应用主要在广东。在广东应用化学镀的企业占全国三分之一以上，其中一

6、些上规模的企业，具有技术抗衡，同时价格具有相当的竟争力。发展现状化学镀由于其独有的特点，所以从诞生之日起，就引起了各国研究者的广泛关注。迄今为止，化学镀的研究焦点由当初的化学镀镍已经辐射到了多种金属与合金的镀覆工艺及原理的研究。如何经学镀还原剂的研究，随着科学的进步和测试仪器的更新，化学镀液中采用的还原剂种类已由单一的次亚磷酸钠(仅以次亚磷酸钠为还原剂就开发出许多配方)发展到甲醛、硼氢化物、联氨、乙酚酸、氨基硼烷及它们的衍生物等，以及各处中络合剂、稳定剂、光亮剂等添加剂。化学镀的金属种类也从传统的镀镍发展到度镀铜、镀锡、镀锌、镀铬和合金镀的广泛应用。我们就化学镀的原

7、理，特点，应用分别做详细的介绍。1.化学镀工艺的原理化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。实现上述过程的方法有三种。1）置换法将还原性较强的金属（金属、待镀的工件）放入另一种氧化性较强的金属盐溶液中，还原性较强的金属是还原剂，它给出的电子被溶液中的金属离子接收后，在基体金属表面沉积出溶液中所含有的那种金属离子的金属涂层，最常见的例子是钢铁制品放进硫酸铜溶液中会沉积出一层薄薄的铜，这种工艺又称为“浸镀（immersionplating）”。应用较少。2）接触法将