化学镀镍的原理

1. 化学镀镍的原理

2. 化学镀的镀镍

主盐：化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、醋酸镍等无机盐。早期酸性镀镍液中多采用氯化镍，但氯化镍会增加镀层的应力，现大多采用硫酸镍。目前已有专利介绍采用次亚磷酸镍作为镍和次亚磷酸根的来源，一个优点是避免了硫酸根离子的存在，同时在补加镍盐时，能使碱金属离子的累积量达到最小值。但存在的问题是次亚磷酸镍的溶解度有限，饱和时仅为35g/L。次亚磷酸镍的制备也是一个问题，价格较高。如果次亚磷酸镍的制备方法成熟以及溶解度问题能够解决的话，这种镍盐将会有很好的前景。还原剂：化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化还原过程，镀液中可应用的还原剂有次亚磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼等。在这些还原剂中以次亚磷酸钠用的最多，这是因为其价格便宜，且镀液容易控制，镀层抗腐蚀性能好等优点。络合剂：化学镀镍溶液中的络合剂除了能控制可供反应的游离镍离子的浓度外，还能抑制亚磷酸镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。有的络合剂还能起到缓冲剂和促进剂的作用，提高镀液的沉积速度。化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等，常用的络合剂有柠檬酸钠、酒石酸钠等。在镀液配方中，络合剂的量不仅取决于镍离子的浓度，而且也取决于自身的化学结构。在镀液中每一个镍离子可与6个水分子微弱结合，当它们被羟基，羧基，氨基取代时，则形成一个稳定的镍配位体。如果络合剂含有一个以上的官能团，则通过氧和氮配位键可以生成一个镍的闭环配合物。在含有0.1mol的镍离子镀液中，为了络合所有的镍离子，则需要含量大约0.3mol的双配位体的络合剂。当镀液中无络合剂时，镀液使用几个周期后，由于亚磷酸根聚集，浓度增大，产生亚磷酸镍沉淀，镀液加热时呈现糊状，加络合剂后能够大幅度提高亚磷酸镍的沉淀点，即提高了镀液对亚磷酸镍的容忍量，延长了镀液的使用寿命。不同络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐腐蚀性等均有影响，因此选择络合剂不仅要使镀液沉积速率快，而且要使镀液稳定性好，使用寿命长，镀层质量好。缓冲剂：由于在化学镀镍反应过程中，副产物氢离子的产生，导致镀液pH值会下降。试验表明，每消耗1mol的Ni2+ 同时生成3mol的H+，即就是在1L镀液中，若消耗0.02mol的硫酸镍就会生成0.06mol的H+。所以为了稳定镀速和保证镀层质量，镀液必须具备缓冲能力。缓冲剂能有效的稳定镀液的pH值，使镀液的pH值维持在正常范围内。一般能够用作PH值缓冲剂的为强碱弱酸盐，如醋酸钠、硼砂、焦磷酸钾等。稳定剂：化学镀镍液是一个热力学不稳定体系，常常在镀件表面以外的地方发生还原反应，当镀液中产生一些有催化效应的活性微粒——催化核心时，镀液容易产生激烈的自催化反应，即自分解反应而产生大量镍-磷黑色粉末，导致镀液寿命终止，造成经济损失。在镀液中加入一定量的吸附性强的无机或有机化合物，它们能优先吸附在微粒表面抑制催化反应从而稳定镀液，使镍离子的还原只发生在被镀表面上。但必须注意的是，稳定剂是一种化学镀镍毒化剂，即负催化剂，稳定剂不能使用过量，过量后轻则降低镀速，重则不再起镀，因此使用必须慎重。所有稳定剂都具有一定的催化毒性作用，并且会因过量使用而阻止沉积反应，同时也会影响镀层的韧性和颜色，导致镀层变脆而降低其防腐蚀性能。试验证明，稀土也可以作为稳定剂，而且复合稀土的稳定性比单一稀土要好。加速剂：在化学镀溶液中加入一些加速催化剂，能提高化学镀镍的沉积速率。加速剂的使用机理可以认为是还原剂次磷酸根中氧原子被外来的酸根取代形成配位化合物，导致分子中H和P原子之间键合变弱，使氢在被催化表面上更容易移动和吸附。也可以说促进剂能起活化次磷酸根离子的作用。常用的加速剂有丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸、氟化钠等。其他添加剂：在化学镀镍溶液中，有时镀件表面上连续产生的氢气泡会使底层产生条纹或麻点。加入一些表面活性剂有助于工件表面气体的逸出，降低镀层的孔隙率。常用的表面活性剂有十二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸盐和正辛基硫酸钠等。稀土元素在电镀液中可以改善镀液的深镀能力、分散能力和电流效率。研究表明，稀土元素在化学镀中同样对镀液的镀层性能有显著改善。少量的稀土元素能加快化学沉积速率，提高镀液稳定性，镀层耐磨性和搞腐蚀性能。化学镀镍磷合金镀层，硬度可高达HV1000，相当HRC69，具有很高的耐磨性和耐腐蚀性，镀层结合力好、厚度均匀。镀速快，可达20μm/小时。

3. 化学镀镍的原理

化学镀镍是通过向溶液中加入适当的还原剂，使镍离子还原成金属镍，并在镀件表面沉积的过程。与电镀镍相比，化学镀镍主要具有以下优点：
1.镀层均匀，其组成为镍或镍与其它元素的合金，结构紧致细密，与同等厚度的电镀镍层比较，化学镀镍层的微孔隙小于电镀镍层，因而其防腐蚀性能远远优于电镀镍层；
2.由于化学镀镍层的致密结构具有很高的硬度，因而具有优良的耐磨性；
3.均镀能力好，操作简便，易于掌握，配槽与调整十分简便；
4.镀液使用寿命长；
5.镀液已形成系列化商品；
6.通过施镀，使某些金属和非金属具有钎焊和锡焊能力；
7.生产效率高、成本低；
8.对环境的污染较小。
化学镀镍层与钢铁、铝合金、铜及铜合金、镍等基体金属有良好的结合力。
化学镀镍层以其高耐蚀、高耐磨、高均匀性兼有防腐、装饰及机械性能的特征，已在机械、电子及微电子、航空航天、石油化工、汽车、纺织、食品、军事等领域获得普遍应用。

4. 化学镀镍的原理

简介：
   
 化学镀镍是化学镀中发展最快的一种；可分为有酸性、中性和碱性三类。化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。镀液一般以硫酸镍、乙酸镍等为主盐，次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷、肼等为还原剂，再添加各种助剂。在90℃的酸性溶液或接近常温的中性溶液、碱性溶液中进行作业。以使用还原剂的不同分为化学镀镍磷、化学镀镍硼两大类。镀层在均匀性、耐蚀性、硬度、可焊性、磁性、装饰性上都显示出优越性。
  
 原理：
  
 在催化剂铁的催化作用下，溶液中的次磷酸根在催化表面催化脱氢，形成活性氢化物,并被氧化成亚磷酸根；活性氢化物与溶液中的镍离子进行还原反应而沉积镍，其本身氧化成氢气。与此同时，溶液中的部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷进入镀层。

5. 镀镍都有哪些特点？

镀镍特点：(一）电镀镍的特点、性能、用途：1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。2、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。3、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镍镀层，以防止被介质腐蚀。镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。4、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层，其抗蚀性更好，外观更美。在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目的。特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。5、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量的10%左右。（二）化学镀镍的特点、性能、用途：1、厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。2、镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。3、很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。4、可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。6、热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等。

6. 化学镀镍的介绍

化学镀中发展最快的一种。镀液一般以硫酸镍、乙酸镍等为主盐，次亚磷酸盐、硼氢化钠、硼烷、肼等为还原剂，再添加各种助剂。在90℃的酸性溶液或接近常温的中性溶液、碱性溶液中进行作业。以使用还原剂的不同分为化学镀镍-磷、化学镀镍-硼两大类。镀层在均匀性、耐蚀性、硬度、可焊性、磁性、装饰性上都显示出优越性。

7. 电镀镍和化学镀镍的区别

一、作用不同
1、电镀镍主要用作防护装饰性镀层。
2、化学镀镍层的性能有如下作用
（1）利用次磷酸钠作为还原剂的化学镀镍过程得到的是Ni-P合金，控制镀层中的磷含量可以得到Ni-P非晶态结构镀层。镀层致密、孔隙率低、耐腐蚀性能均优于电镀镍。
（2）化学镀镍层的镀态硬度为450~600HV，经过合理的热处理后，可以达到1000-1100HV，在某些情况下，甚至可以代替硬铬使用。
（3）根据镀层中的含磷量，可以控制镀层为磁性或非磁性。
（4）镀层的磨擦系数低，可以达到无油润滑的状态，润滑性与抗金属磨损性方面也优于电镀。
（5）低磷镀层具有良好的可焊性。
二、原理不同
1、电镀镍借电化学作用，是在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的方法。
2、化学镀镍原理为在催化剂Fe的催化作用下，溶液中的次磷酸根在催化表面催化脱氢，形成活性氢化物，并被氧化成亚磷酸根；活性氢化物与溶液中的镍离子进行还原反应而沉积镍，其本身氧化成氢气。

三、用途不同
1、电镀镍可用作表面镀层，但主要用于镀铬打底，防止腐蚀，增加耐磨性、光泽和美观。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。将制件作阴极，纯镍板阳级，挂入以硫酸镍、氯化钠和硼酸所配成的电解液中，进行电镀。
2、由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能，该项技术已经得到广泛应用，几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。
据报道，化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下：航空航天工业：9%，汽车工业：5%，电子计算机工业：15%，食品工业：5%，机械工业：15%，核工业：2%，石油工业：10%，塑料工业：5%，电力输送工业：3%，印刷工业：3%，泵制造业：5%，阀门制造业：17%，其他：6%。
参考资料：百度百科—电镀镍
百度百科—化学镀镍

8. 化学镍的退镀法

化学退镀
法：
　　
化学
退
镀
法不使工件受腐蚀，适用几何形状复杂的工件，且可做到
退
镀
均匀。
　　配方1：浓hno3，20～60℃。本液成本低，速度快（30～40μm/h），毒性小。适用尺寸精密要求不高的工件
退
镀
，防止带入水、
退
镀
完毕迅速入盐酸中清洗后再用流动水清洗。
　　配方2：hno3（1∶1），20～40℃，
退
速快（10μm/5～6min），适用不锈钢。
　　配方3：浓hno31000ml/l，nacl20g/l，尿素10g/l（抑制nox气体的生成），六次甲基四胺5g/l，室温，
退
速20μm/h。
　　配方4：间硝基苯磺酸钠60～70g/l，硫酸100～120g/l，硫氰酸钾0.5～1g/l，80～90。c，适用铜及铜合金工件的
退
镀
，
退
镀
表面为深棕色时，取出后充分清洗，再除棕色膜（nacn30g/l，naoh30g/l，室温）。
　　配方5：hno3∶hf=4∶1（体积比），冬天适当加温，
退
速快，
铁
基体不腐蚀。但hf一定要用分析纯（用工业级hf配槽，易发生爆炸）。
　　配方6：硝酸铵100g/l，氨三乙酸40g/l，六次甲基四胺20g/l，ph=6，室温，成本低。
　　配方7：间硝基苯磺酸钠110～130g/l，氰化钠100～120g/l，氢氧化钠8～10g/l，柠檬酸三钠20～30g/l，80～90℃，适用精密钢铁
件
化学
镀
镍
层的
退
除。
　　配方8：间硝基苯磺酸钠100g/l，naoh100g/l，乙二胺120ml/l，十二烷基硫酸钠0.1g/l，60～80℃。调整时补加间硝基磺酸钠，可使
退
速恢复到最高
退
速的80%。
　　（2）电解
退
镀
法
　　配方为：nano3100g/l，氨三乙酸15g/l，柠檬酸20g/l，硫脲2g/l，葡萄糖酸钠1g/l，十二烷基硫酸钠0.1g/l，ph=4，室温，da=2～10a/dm2，阴极10#钢，sk∶sa=2～3∶1。