化学镀原理

1. 化学镀方法概要

化学镀 electroless plating
化学镀是指没有外电流通过，利用还原剂将溶液中金属离子化学还原在呈催化活性的机件表面，使之形成金属镀层的工艺过程。机械维修中以镀化学镍最为实用。化学镀最大特点是镀液的分散力强，凡接触镀液部位均有厚度基本相等的金属镀层镀上，而且镀层外观好、致密、耐腐蚀。
一、化学镀技术简介
1、原理
化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：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。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
2、化学镀特点
化学镀是无电沉积镀层，选择合适的化学镀溶液，将被镀工件表面去除油污后直接放入镀液中。根据设定的厚度确定浸镀的时间即可。一般只要有塑料或聚四氟容器，加热方式灵活，备有（如蒸汽、油炉、煤气）烧水装置均可！这三种方法获得的镀层中，对于大多数金属镀层结合强度及硬度等来说无明显差异！化学镀优点是： （1）工艺简单，适应范围广，不需要电源，不需要制作阳极，只要一般操作人员均可操作。（2）镀层与基体的结合强度好。（3）成品率高，成本低，溶液可循环使用，副反应少。（4）无毒，有利于环保。（5）投资少，数百元设备即可，见效快。
化学镀不及电镀、电刷镀沉积速度快！前者阳极形状比较灵活，特别适于局部镀和工件修复；后者阳极材料、形状要求比较高，可获得厚镀层，适于批量生产。但电镀、电刷镀均需电沉积镀层！需要上万至数万元的设备，工艺复杂。电镀、电刷镀铜、锌、银等不同程度地使用氰化物剧毒品，三废处理比较麻烦，成本高！
二、化学镀技术应用
化学镀在金属材料表面上的应用
铝或钢材料这类非贵金属基底可以用化学镀镍技术防护，并可避免用难以加工的个锈钢来提高它们的表面性质。比较软的、不耐磨的基底可以用化学镀镍赋予坚硬耐磨的表面。在许多情况下，用化学镀镍代替镀硬铬有许多优点。特别对内部镀层和镀复杂形状的零件，以及硬铬层需要镀后机械加工的情况。一些基底使用化学镀镍可使之容易钎焊或改善它们的表面性质。
1. 化学镀镍由于化学镀镍层具有优良的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀等综合物理化学性能，该项技术在国外已经得到广泛应用。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％；石油化工：10％；塑料工业：5％；电力输送：3％；印刷工业：3％；阀门制造业：17％；其他：11％。
如发电厂的发电机组凝汽器黄铜管内表层化学镀镍可大大地提高抗腐蚀性，延长凝汽管使用寿命；铝合金镀镍，可提高铝合金硬度及防护性能。改善铝合金表面性质，扩大铝合金的应用范围。
2. 化学镀镍合金
（1）. 镍-磷二元之合金镀层：硬度HV550~600，导电性好！焊接性好，耐蚀，用于IC顶盖，引线框架，模具，按钮等；
（2）. 高磷镍合金镀层，无磁性，大量用于电子仪器，半导体电子设备防电磁干扰的屏蔽层等。
（3）. 镍-硼-磷三元合金，镀层硬度HV680，用于压电陶瓷电极，传动装置，阀。
（4）. 镍-B-W硬度HV800，电子模具，触点材料等。
（5）. 45#钢齿轮面刷镀镍磷和镍钴合金金属，能显著地提高45#钢齿轮接触面、疲劳寿命
3.化学镀银主要用于电子部件的焊接点、印制线路板，以提高制品的耐蚀性和导电性能。还广泛用于各种装饰品，如装配杯、高级旅行保温杯、扣件等。铍青铜在通讯行业应用广泛，为进一步提高铍青铜弹性的导电性，可在铍青铜上镀银。
化学镀在非金属材料表面的应用
非导体可以用化学镀镍镀一种或几种金属，在装饰和功能（例如电磁干扰屏蔽）两方面部重要。在许多场合下，许多工程塑料已考虑作为金属的代用品。其中有些具有良好的耐高温性能。所有这些塑料都比金属轻，而且更耐腐蚀，其中包括聚碳酸脂、聚芳基酮醚、聚醚酰亚胺树脂等。需要导电性或电屏蔽的场合，塑料需要金属化，可用化学镀镍达到这个目的。
1. 尼龙表面镀银、镀铜、镀镍：如尼龙表面化学镀镍、银、铜用来代替金属或装饰；采用化学镀的新工艺将纯银镀敷在特殊的尼龙基布上，使尼龙布具有良好的防电磁辐射性能。
2塑料工件表面装饰镀，如钮扣、车辆上的扣件、防护板等。采用化学镀既简单又方便，能满足市场的需要。
3丙纶纤维上化学镀铜，可用于化工制药纺织等工业过滤、防护等，丙纶非织造布镀铜复合材料增加了丙纶材料的导电性，可消除静电的危害，可用于制造抗静电防护服包装材料、装饰材料等，有着广泛的应用前景。
4化学浸镀铜：以高强塑料镀铜，代替金属铜材，可取得铜一样的表面性能和效果，比铸造、锻压的工艺难度小，且减少了设备投资，节约了大量铜材。高强塑料镀金属，可提高塑料的抗老化性能，消除塑料的静电吸尘作用。

2. 化学镀的原理

化学镀的原理，实质上源于氧化还原反应的核心机制。其工作过程的关键在于一个包含金属盐、络合剂和还原剂的配方。金属盐，例如硫酸镍，提供了金属离子，这些离子在镀液中起着基础作用。络合剂，如柠檬酸，起着稳定镀液的桥梁角色，确保镀液的稳定状态。而还原剂，如次磷酸钠，则是实现化学镀的核心，它通过还原反应，将金属离子从盐中释放出来。

这个还原过程是化学镀的核心步骤。还原剂通过电子转移，将金属离子还原为金属单质，这些金属单质在镀件表面沉积，形成一层均匀的镀层。因此，化学镀的实质是通过氧化还原反应在物体表面沉积一层所需金属，以提升其性能或改变其外观。这个过程不仅精确控制，而且在不需要高温或电能的情况下就能完成，展示了化学镀的独特魅力和广泛应用性。

3. 化学镀的原理

化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：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。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。
目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论” 、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。

4. 化学镀的原理

化学镀实际上就是一个氧化还原反应。镀液基础配方通常包括金属盐、络合剂和还原剂，其中金属盐（如硫酸镍）提供金属离子，络合剂（如柠檬酸）是为了稳定镀液，还原剂（如次磷酸钠）是为了还原金属离子。化学镀的过程就是还原剂把金属离子从盐中还原出来的过程，被还原出来的金属单质附着在镀件表面，形成镀层。

5. 化学镀铜化学镀铜原理

化学镀铜是一种特殊镀铜技术，其原理在于通过还原剂的作用，使铜离子在具有催化活性的表面上还原析出，从而在材料表面形成铜镀层。这一过程涉及两个基本反应：还原（阴极）反应和氧化（阳极）反应。

还原（阴极）反应是铜离子被还原成金属铜，同时放出电子：CuL2+ + 2e- → Cu + L。

氧化（阳极）反应则是催化剂分子失去电子并被氧化：R → O + 2e-。

在化学镀铜过程中，次亚磷酸钠通常被用作还原剂，其主要反应式为：2H2PO2- + Cu2+ + 2OH- → Cu + 2H2PO3 + H2↑。这个反应不仅需要热力学条件支持，还需要动力学条件，即足够的热能促使反应发生。

化学镀铜如同其他催化反应一样，需要热能来加速反应过程。这也是为什么化学镀液需要达到特定温度才能产生镀速的原因。理论上，化学镀铜的速度可以通过反应产物浓度的增加和反应物浓度的减少来衡量。然而，在实际应用中，化学镀铜溶液中含有添加剂，这些因素的复杂性使得研究变得更为困难。

因此，大多数化学镀铜反应动力学研究都会集中在镀液中最基本的成分上，以简化问题并找到影响镀速的关键因素。通过这些研究，科学家和工程师能够优化化学镀铜过程，提高镀层的质量和性能。