化學鍍原理

1. 化學鍍方法概要

化學鍍 electroless plating
化學鍍是指沒有外電流通過，利用還原劑將溶液中金屬離子化學還原在呈催化活性的機件表面，使之形成金屬鍍層的工藝過程。機械維修中以鍍化學鎳最為實用。化學鍍最大特點是鍍液的分散力強，凡接觸鍍液部位均有厚度基本相等的金屬鍍層鍍上，而且鍍層外觀好、緻密、耐腐蝕。
一、化學鍍技術簡介
1、原理
化學浸鍍（簡稱化學鍍）技術的原理是：化學鍍是一種不需要通電，依據氧化還原反應原理，利用強還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成緻密鍍層的方法。化學鍍常用溶液：化學鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。
2、化學鍍特點
化學鍍是無電沉積鍍層，選擇合適的化學鍍溶液，將被鍍工件表面去除油污後直接放入鍍液中。根據設定的厚度確定浸鍍的時間即可。一般只要有塑料或聚四氟容器，加熱方式靈活，備有（如蒸汽、油爐、煤氣）燒水裝置均可！這三種方法獲得的鍍層中，對於大多數金屬鍍層結合強度及硬度等來說無明顯差異！化學鍍優點是： （1）工藝簡單，適應范圍廣，不需要電源，不需要製作陽極，只要一般操作人員均可操作。（2）鍍層與基體的結合強度好。（3）成品率高，成本低，溶液可循環使用，副反應少。（4）無毒，有利於環保。（5）投資少，數百元設備即可，見效快。
化學鍍不及電鍍、電刷鍍沉積速度快！前者陽極形狀比較靈活，特別適於局部鍍和工件修復；後者陽極材料、形狀要求比較高，可獲得厚鍍層，適於批量生產。但電鍍、電刷鍍均需電沉積鍍層！需要上萬至數萬元的設備，工藝復雜。電鍍、電刷鍍銅、鋅、銀等不同程度地使用氰化物劇毒品，三廢處理比較麻煩，成本高！
二、化學鍍技術應用
化學鍍在金屬材料表面上的應用
鋁或鋼材料這類非貴金屬基底可以用化學鍍鎳技術防護，並可避免用難以加工的個銹鋼來提高它們的表面性質。比較軟的、不耐磨的基底可以用化學鍍鎳賦予堅硬耐磨的表面。在許多情況下，用化學鍍鎳代替鍍硬鉻有許多優點。特別對內部鍍層和鍍復雜形狀的零件，以及硬鉻層需要鍍後機械加工的情況。一些基底使用化學鍍鎳可使之容易釺焊或改善它們的表面性質。
1. 化學鍍鎳由於化學鍍鎳層具有優良的均勻性、硬度、耐磨和耐蝕等綜合物理化學性能，該項技術在國外已經得到廣泛應用。化學鍍鎳在各個工業中應用的比例大致如下：航空航天工業：9％；汽車工業：5％；電子計算機工業：15％；食品工業：5％；機械工業：15％；核工業：2％；石油化工：10％；塑料工業：5％；電力輸送：3％；印刷工業：3％；閥門製造業：17％；其他：11％。
如發電廠的發電機組凝汽器黃銅管內表層化學鍍鎳可大大地提高抗腐蝕性，延長凝汽管使用壽命；鋁合金鍍鎳，可提高鋁合金硬度及防護性能。改善鋁合金錶面性質，擴大鋁合金的應用范圍。
2. 化學鍍鎳合金
（1）. 鎳-磷二元之合金鍍層：硬度HV550~600，導電性好！焊接性好，耐蝕，用於IC頂蓋，引線框架，模具，按鈕等；
（2）. 高磷鎳合金鍍層，無磁性，大量用於電子儀器，半導體電子設備防電磁干擾的屏蔽層等。
（3）. 鎳-硼-磷三元合金，鍍層硬度HV680，用於壓電陶瓷電極，傳動裝置，閥。
（4）. 鎳-B-W硬度HV800，電子模具，觸點材料等。
（5）. 45#鋼齒輪面刷鍍鎳磷和鎳鈷合金金屬，能顯著地提高45#鋼齒輪接觸面、疲勞壽命
3.化學鍍銀主要用於電子部件的焊接點、印製線路板，以提高製品的耐蝕性和導電性能。還廣泛用於各種裝飾品，如裝配杯、高級旅行保溫杯、扣件等。鈹青銅在通訊行業應用廣泛，為進一步提高鈹青銅彈性的導電性，可在鈹青銅上鍍銀。
化學鍍在非金屬材料表面的應用
非導體可以用化學鍍鎳鍍一種或幾種金屬，在裝飾和功能（例如電磁干擾屏蔽）兩方面部重要。在許多場合下，許多工程塑料已考慮作為金屬的代用品。其中有些具有良好的耐高溫性能。所有這些塑料都比金屬輕，而且更耐腐蝕，其中包括聚碳酸脂、聚芳基酮醚、聚醚醯亞胺樹脂等。需要導電性或電屏蔽的場合，塑料需要金屬化，可用化學鍍鎳達到這個目的。
1. 尼龍表面鍍銀、鍍銅、鍍鎳：如尼龍表面化學鍍鎳、銀、銅用來代替金屬或裝飾；採用化學鍍的新工藝將純銀鍍敷在特殊的尼龍基布上，使尼龍布具有良好的防電磁輻射性能。
2塑料工件表面裝飾鍍，如鈕扣、車輛上的扣件、防護板等。採用化學鍍既簡單又方便，能滿足市場的需要。
3丙綸纖維上化學鍍銅，可用於化工制葯紡織等工業過濾、防護等，丙綸非織造布鍍銅復合材料增加了丙綸材料的導電性，可消除靜電的危害，可用於製造抗靜電防護服包裝材料、裝飾材料等，有著廣泛的應用前景。
4化學浸鍍銅：以高強塑料鍍銅，代替金屬銅材，可取得銅一樣的表面性能和效果，比鑄造、鍛壓的工藝難度小，且減少了設備投資，節約了大量銅材。高強塑料鍍金屬，可提高塑料的抗老化性能，消除塑料的靜電吸塵作用。

2. 化學鍍的原理

化學鍍的原理，實質上源於氧化還原反應的核心機制。其工作過程的關鍵在於一個包含金屬鹽、絡合劑和還原劑的配方。金屬鹽，例如硫酸鎳，提供了金屬離子，這些離子在鍍液中起著基礎作用。絡合劑，如檸檬酸，起著穩定鍍液的橋梁角色，確保鍍液的穩定狀態。而還原劑，如次磷酸鈉，則是實現化學鍍的核心，它通過還原反應，將金屬離子從鹽中釋放出來。

這個還原過程是化學鍍的核心步驟。還原劑通過電子轉移，將金屬離子還原為金屬單質，這些金屬單質在鍍件表面沉積，形成一層均勻的鍍層。因此，化學鍍的實質是通過氧化還原反應在物體表面沉積一層所需金屬，以提升其性能或改變其外觀。這個過程不僅精確控制，而且在不需要高溫或電能的情況下就能完成，展示了化學鍍的獨特魅力和廣泛應用性。

3. 化學鍍的原理

化學浸鍍（簡稱化學鍍）技術的原理是：化學鍍是一種不需要通電，依據氧化還原反應原理，利用強還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成緻密鍍層的方法。化學鍍常用溶液：化學鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。
目前以次亞磷酸鹽為還原劑的化學鍍鎳的自催化沉積反應，已經提出的理論有「原子氫態理論」 、「氫化物理論」和「電化學理論」等。在這幾種理論中，得到廣泛承認的是「原子氫態理論」。

4. 化學鍍的原理

化學鍍實際上就是一個氧化還原反應。鍍液基礎配方通常包括金屬鹽、絡合劑和還原劑，其中金屬鹽（如硫酸鎳）提供金屬離子，絡合劑（如檸檬酸）是為了穩定鍍液，還原劑（如次磷酸鈉）是為了還原金屬離子。化學鍍的過程就是還原劑把金屬離子從鹽中還原出來的過程，被還原出來的金屬單質附著在鍍件表面，形成鍍層。

5. 化學鍍銅化學鍍銅原理

化學鍍銅是一種特殊鍍銅技術，其原理在於通過還原劑的作用，使銅離子在具有催化活性的表面上還原析出，從而在材料表面形成銅鍍層。這一過程涉及兩個基本反應：還原（陰極）反應和氧化（陽極）反應。

還原（陰極）反應是銅離子被還原成金屬銅，同時放出電子：CuL2+ + 2e- → Cu + L。

氧化（陽極）反應則是催化劑分子失去電子並被氧化：R → O + 2e-。

在化學鍍銅過程中，次亞磷酸鈉通常被用作還原劑，其主要反應式為：2H2PO2- + Cu2+ + 2OH- → Cu + 2H2PO3 + H2↑。這個反應不僅需要熱力學條件支持，還需要動力學條件，即足夠的熱能促使反應發生。

化學鍍銅如同其他催化反應一樣，需要熱能來加速反應過程。這也是為什麼化學鍍液需要達到特定溫度才能產生鍍速的原因。理論上，化學鍍銅的速度可以通過反應產物濃度的增加和反應物濃度的減少來衡量。然而，在實際應用中，化學鍍銅溶液中含有添加劑，這些因素的復雜性使得研究變得更為困難。

因此，大多數化學鍍銅反應動力學研究都會集中在鍍液中最基本的成分上，以簡化問題並找到影響鍍速的關鍵因素。通過這些研究，科學家和工程師能夠優化化學鍍銅過程，提高鍍層的質量和性能。