可代替电镀硬铬的化学镀镍液 电镀铬和化学镍区别
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化学镀在表面处理技术中占有重要的地位。化学镀是利用合适的还原剂使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。可用下式表示：
M2++2e(由还原剂提供)---&M
在化学镀中，溶液内的金属离子是依靠得到所需的电子而还原成相应的金属。例如，在酸性化学镀镍溶液中采用次磷酸盐作还原剂，它的氧化还原反应过程如下：
Ni2++2e---&Ni(还原)
(H2PO2)-+H2O---&(H2PO3)-+2e+2H+(氧化)
两式相加，得到全部还原氧化反应：
Ni2++(H2PO2)-+H2O---&(H2PO3)-+Ni+2H+
还原剂的有效程度可以用它的标准氧化电位来推断。由上述可知，次磷酸盐是一种强还原剂，能产生一个正值的标准氧化一还原电位。但不应过分地信赖E&值，因为在实际应用上，由于溶液中不同离子的活度、超电位和类似因素的影响，会使E&值有很大的差异。但氧化和还原电位的计算仍有助于预先估算不同还原剂的有效程度。若全部标准氧化还原电位太小或为负值，则金属还原将难以发生。
化学镀溶液的组成及其相应的工作条件必须是反应只限制在具有催化作用的制件表面上进行，而溶液本身不应自发地发生还原氧化作用，以免溶液自然分解，造成溶液很快失效。如果被镀的金属(如镍、钯)本身是反应的催化剂，则化学镀的过程就具有自动催化作用，使上述反应不断地进行，这时，镀层厚度也逐渐增加，获得一定的厚度。除镍外，钴、铑、钯等都具有自动催化作用。
对于不具有自动催化表面的制件，如塑料、玻璃、陶瓷等非金属，通常需经过特殊的预处理，使其表面活化而具有催化作用，才能进行化学镀。
化学镀与电镀比较，具有如下优点：
①不需要外加直流电源设备。
②镀层致密，孔隙少。
③不存在电力线分布不均匀的影响，对几何形状复杂的镀件，也能获得厚度均匀的镀层;
④可在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。
化学镀与电镀相比，所用的溶液稳定性较差，且溶液的维护、调整和再生都比较麻烦，材料成本费较高。
化学镀工艺在电子工业中有重要的地位。由于采用的还原剂种类不同，使化学镀所得的镀层性能有显著的差异，因此，在选定镀液配方时，要慎重考虑镀液的经济性及所得镀层的特性。
目前，化学镀镍、铜、银、金、钴、钯、铂、锡以及化学镀合金和化学复合镀层，在工业生产中已被采用。
如何进行化学镀镍
化学镀镍是化学镀应用为广泛的一种方法，所用还原剂有次磷酸盐、肼、硼氢化钠和二甲基胺硼烷等。目前国内生产上大多采用次磷酸钠作还原剂，硼氢化钠和二甲基胺硼烷因价格较贵，只有少量使用。
1.镀层的用途
化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬度高，镀层均匀，可焊性好，镀液深镀能力好，化学稳定性高，目前已广泛用于电子、航空、航天、机械、精密仪器、日用五金、电器和化学工业中。
非金属材料上应用化学镀镍越来越多，尤其是塑料制品经化学镀镍后即可按常规的电镀方法镀上所需的金属镀层，获得与金属一样的外观。塑料电镀产品已广泛用于电子元件、家用电器、日用工业品等。
化学镀镍在原子能工业，如生产核燃料系统中的零件和容器以及火箭、导弹、喷气式发动机的零部件上已采用。
化工设备中压缩机等的零部件为防腐蚀、抗磨，而用化学镀镍层是很有利的。
化学镀镍层还能改善铝、铜、不锈钢材料的焊接性能，减少转动部分的磨耗，减少不锈钢与钛合金的应力腐蚀。
对镀层尺寸要求精确的精密零件和几何形状复杂的零件的深孔、盲孔、腔体的内表面，用化学镀镍能得到与外表面同样厚度的镀层。
对要求高硬度、耐磨的零件，可用化学镀镍代替镀硬铬。
2.镀层的组成和特性
&1&镀层的组成
用次磷酸盐作还原剂的化学镀镍溶液中镀得的镀层含有4%～15%的磷，是一种镍磷合金。以硼氢化物或胺基硼烷作还原剂得到的镀层才是纯镍层，含镍量可达99.5%以上。刚沉积出来的化学镀镍层是无定型的，呈非晶型薄片状结构。
镀层中磷含量主要决定于溶液的pH值，随着pH值降低，磷含量增大。常规的酸性化学镀镍溶液中沉积出的镀层含磷量为7%～12%，而碱性溶液中沉积的镍层含磷量为4%～7%。此外，溶液的组成及各组分的含量和它们的相对比率，以及溶液的工作温度等都对含磷量有一定的影响。
&2&镀层的特性
化学镀镍层比电镀镍层的硬度高得多，而且更耐磨。电镀镍层的硬度仅为HV160～180，而化学镀镍层的硬度一般为HV300～500。
用热处理方法可大大提高化学镀镍层的硬度，在400℃加热1小时后，硬度的高值约可达HV1000。若继续提高热处理温度，如提高到600℃时，则硬度反而降低为HV700。
热处理前的化学镀镍层是非晶型的无定型结构，热处理后则转变成晶型组织，镀层中有Ni3P相形成。Ni3P相的析出量随着热处理温度的升高而增加，其大析出量则决定于镀层的含磷量。
为了提高镀层硬度，合适的热处理规定是：温度380～400℃，时间为1小时。为防止镀层变色，好有保护气氛或用真空热处理。在不具备保护气氛条件时，适当降低热处理温度(如280℃)和延长处理时间，同样可以提高硬度值。
当镀层具有大硬度时，脆性亦增大，因而不适宜在高载荷或冲击的条件下使用。选择恰当的热处理条件，可使镀层既有一定的硬度又有延展性。
一般钢制工件的化学镀镍层在200℃温度下处理2小时，可提高镀层结合力和消除应力。而铝制工件以在150～180℃下保持1小时较为合适。
化学镀镍层的磁性能决定于含磷量和热处理温度。含磷量超过8%的镀层是弱磁性的;含磷量在11.4%以上，完全没有磁性;含磷量低于8%的镀层才具有磁性，但它的磁性比电镀镍层小，经热处理后磁性能有显著提高。
例如，在碱性化学镀镍液中所得的镀层，未经热处理时其磁性能为矫顽磁力H0=160A/m，经350℃热处理1小时后为H0=8800A/m。
化学镀镍层的电阻率与含磷量有关，一般含磷量越高，则电阻率越大。在碱性溶液中所获得的化学镀镍层，其电阻率约为28～34&&O&cm.在酸性溶液中所获得的化学镀镍层，其电阻率约为51～58&&O&cm，比电镀镍层高数倍(纯镍的电阻率为9.5&&O&cm)。化学镀镍层的电阻率经热处理后会明显下降。例如，含磷量为7%的化学镀镍层，经600℃热处理后，电阻率从72&&O&cm降至20&&O&cm。含硼量1.3%～4.7%的镍硼化学镀层，其电阻率为13～15&&O&cm.用二甲胺基硼烷还原的镍镀层，含硼量为0.6%时，电阻率为5.3&&O&cm，比纯镍的电阻率低。
④热膨胀系数和密度
化学镀镍层的热膨胀系数一般为13&10-6℃-1。
化学镀镍层的密度一般为7.9g/cm3左右，化学镀镍层的密度随含磷量提高而降低。
化学镀镍层的综合性能见表4-24：
表4-24化学镀镍层的综合性能化学镀镍层的综合性能镍磷合金层(含磷量8%-10%)
硬度(HV)热处理前500
400℃热处理后1000
密度(g/cm3)7.9
熔点(℃)890
电阻率(&&O&cm)60～75
热膨胀系数(℃-1)13&10-6
热导率[W/(m&k)]5.02
延伸率(%)3～6
反射系数(%)50(近似值)
主要用途 : 化学镀镍 ;
执行标准 : ROHS ;
类别 : 光亮剂 ;
型号 : 903 ;
种类 : 镀锌添加剂 ;
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电刷镀溶液 电刷镀所用的溶液品种很多，根据作用分为四大类：预处理溶液、电镀溶液、钝化液和退镀液。下面分别进行介绍。 1．预处理溶液 预处理溶液包括电
&电刷镀溶液
& 电刷镀所用的溶液品种很多，根据作用分为四大类：预处理溶液、电镀溶液、钝化液和退镀液。下面分别进行介绍。
& 1．预处理溶液
& 预处理溶液包括电净液和活化液，电净液的作用是用电化学方法去除被镀零件表面的油污；活化液的作用是用化学腐蚀和电解腐蚀的方法，去除被镀零件表面的氧化膜和锈斑，使其露出金属本身组织。
&&& ①电净液。电净液以磷酸三钠为主体，另加氢氧化钠、碳酸钠等，溶液呈碱性，对任何金属材料表面都有脱脂净化作用。表4．13是电净液的配方。
表4．13电净夜配方
②活化液。一般活化液都是酸性水溶液，具有较强的去除金属氧化物的能力。表4．14为常用活化液配方；表4．15为铬活化液配方，专用于铬、镍及其合金材料或镀铬层的表面活化。
表4．14常用活化液配方
表4．15铬活化液配方
& 2．电镀液
& 欲以高的沉积速度获得致密牢固的镀层，满足不同工况需要，刷镀液是关键。电刷镀液的特点如下：
&&& ①金属离子含量高，一般要比槽镀的金属离子含量高2―5倍，为使用大的电流密度和快速沉积提供了必要条件。
&&& ②大多数是络合物的水溶液，金属络合物在水中有相当大的溶解度，有相当好的稳定性。
&&& ③性能稳定和工作范围宽，能在较宽的电流密度和温度范围内使用，金属离子浓度和pH值无明显变化。
&&& ④可添加细化晶粒，减少内应力，提高润湿性等作用的添加剂。
&&& ⑤不燃，不爆，无毒性，腐蚀性小，便于运输和使用。
&&& 刷镀液已自成系列，有成品供应电镀厂使用。表4．16为刷镀液系列。
&&& (1)刷镀镍及其合金溶液
&&& 特殊镍镀液可在钢、铁、合金钢、不锈钢、铸钢、铸铁、铬、镍、铜、铝以及其他高熔点金属表面获得结合良好的镀层，但沉积速度慢，通常用于沉积2―5&m的底层。特殊镍镀层致密、孔隙小、硬度高、耐磨，亦可用于耐磨和防护镀层。
&&& 表4．17为刷镀镍液的组成和参数。特殊镍为酸性镀液，20℃的密度为l．21g／cm3，电导率为0．153&O-1?cm-1，无闪点，无强烈腐蚀性。耗电系数为0．245 A?h／(dm2?&m)。工作电压为10-18 V，&闪镀&时使用l8―24 V，阴阳极相对运动速度为6―20 m／min，最佳值为l5 m／min，镀单一特殊镍时镀层厚度不能超30～50&m，否则易开裂。
表4．16刷镀液系列
特殊镍、快速镍、半光亮镍、致快速密镍、酸性镍、中性镍、硬镍、低应力镍、高温镍、
高堆积镍、高平整半光亮镍、黑镍
高速铜、酸性铜、碱性铜、合金铜、高堆积铜、半光亮铜
半光亮中性铁、半光亮碱性铁、酸性铁
碱性钴、半光亮中性钴、酸性钴
碱性锡、中性锡、酸性锡
碱性铅、酸性铅、合金铅
低氢脆镉、碱性镉、酸性镉、低酸镉
碱性锌、酸性锌
中性铬、酸性铬
中性金、金518、金529
低氢银、中性银、厚银
碱性铟、砷、锑、铱、铂、铑、钯
镍钴、镍钨、镍钨D、镍磷、钴钨、钴钼、锡锌、锡钼、铅镉、金锑等
镍铁钴、镍铁钨、镍钨磷、镍铅锑、巴氏合金
&&& 快速镍镀液呈中性略偏碱性，pH值为7．2―8，是刷镀技术中使用最多的镀液。镀层具有多孔倾向和良好的耐磨性，与钢、铁、铝、铜和不锈钢等金属基体结合良好。快速镍镀液主要用于恢复和耐磨的镀层。快速镍镀液呈蓝绿色，有氨水气味，20℃时密度为1．172 g／cm3，电导率为0．166&O-1?cm-1，是一种质优价廉的镀液。耗电系数为0．1132 A?h／(dm2?&m)，工作电压为8～20V，最佳值为l2―15 V，阴阳极相对运动速度6―35 m／min。单一镀层的安全厚度小于等于500&m?s,，为改善镀层质量和提高生产率，可加热到30一50℃。
&&& 表4．17刷镀镍液的组成和参数
&&& 镍一钨合金镀液的刷镀层硬度高、致密、孔隙少，在较高的温度下仍具有一定硬度，是耐磨镀层。这种镀层内应力较大，大于30&m时易产生裂纹。镍一钨合金镀液为酸性溶液，其配方见表4．18。
&&& 在上述镀液的基础上添加少量硫酸钴及其他添加剂，组成镍一钨镀液，pH值为1.4-2.4，20℃时密度为l.29g／cm3，电导率为2.052&O-1?cm-1，这种镀液的应力小，沉积厚度可达200&m。耗电系数为0.21 A?h／(dm2?&m)，工作电压为l0一12 V，最佳值为10一12 V，阴阳极相对运动速度为6―20 m／min。使用前镀液加热到30一50℃。
&&& 表4．18& 电刷镀镍合金液的组成及工艺参数
&&& (2)刷镀锌
&&& 镀锌层具有良好耐大气腐蚀性，常作为防护镀层。刷镀常用酸性锌镀液，其工作电压为6―18 V，一般取8一l2 V。阴阳极相对运动速度最佳值为l2―20 m／min，使用前镀液加热到30一50℃。
& (3)刷镀其他金属
& ①刷镀锡。锡在有机酸中很稳定，无毒，常用于食品工业容器的保护，如饮料容器、冷冻机的蒸发器。镀锡可提高工件表面润滑性，在多层滑动轴承中，如铅青铜轴承孔表面刷镀20一60&m的锡层，无需加工便可使用，高精度的螺纹可用刷镀来提高拧入后的密封性，锡镀层具有良好的钎焊性和防渗碳性。
&&& ②刷镀镉。镉在潮湿空气中易生成氧化膜，防止金属继续氧化，在海洋和高温大气
中，保护性能比锌好。工作电压为l0～16 V，阴阳极相对运动速度为4～10 m／min。
&&& ③刷镀铟：铟具有优良抗盐水腐蚀性，用于舰船、飞机和沿海设施防护。镀层可作为减摩层来提高工件抗黏着磨损性能。如铅表面刷镀铟，经扩散后就是优良的轴承合金。
&&& ④刷镀金。金是化学上最稳定的金属，具有优秀的装饰性、耐磨性、减摩性和抗高温氧化能力，还具有接触电阻小和优良的钎焊性。刷金镀层晶粒细，孔隙率低，可获得厚度小于1&m的镀层，硬度为100―110HK0．01。刷镀金可用于修复槽镀金件或镀在槽镀金层上，提高耐磨和抗擦伤能力。刷镀金常作为镀铑、铂、钯或银的过渡层。工作电压为3―8 V，耗电系数为0．067 A?h／(dm2?&m)；阴阳极相对运动速度为4―19 m／min，已开发出无氰金镀液。
&&& ⑤刷镀银。银具有较高的化学稳定性，在水和大气中不易起化学反应。银具有良好的电导率、热导率和钎焊性，易于抛光，有较强的反光能力。目前，电刷镀常用无氰银刷镀液，其含银量可达l80 g／L，工作电压为3～5 V，镀层厚度可达200&m，镀层结合力强。在汽车发动机、供电系统和工艺保护中得到大量的应用。
&&& ⑥刷镀铜。镀铜层致密，结合力好，电导率高，钎焊性好，多用作过渡层、打底、钎焊层和导电层、防渗碳、防渗氮等。表4．19为碱性铜刷镀液配方。铜离子含量40g/L，20℃时密度为1.13g/cm3，电导率为0.142&OA?h／(dm2?&m)，镀层厚度一般为20～30&m，工作电压为6―15 V，耗电系数为0.018 A?h／(dm2?&m)；阴阳极相对运动速度为10―30m／min，使用温度为20―50℃。
&&& 表4．19碱性铜刷镀液配方
（责任编辑: 佚名 ）
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电镀液成分应定期分析化验，根据分析结果及时调整镀液成分的浓度。添加剂的浓度可用赫尔槽及角阴极试验来判断；有机物的浓度可用灼烧法来确定；金属杂质可用化学定性分析法或仪器测定，也可用赫尔槽试验来判断。
&　　电镀液成分应定期分析化验，根据分析结果及时调整镀液成分的浓度。添加剂的浓度可用赫尔槽及角阴极试验来判断；有机物的浓度可用灼烧法来确定；金属杂质可用化学定性分析法或仪器测定，也可用赫尔槽试验来判断。针对镀液有异常需要处理的，可以采用下几种合理规范的方法：
　　1.针对有机杂质的处理方法
　　用氧化剂破坏，再用活性炭吸附有机物。一般电镀中常用的氧化剂有：双氧水，高锰酸钾，亚硫酸铵。等。使用时应考虑氧化剂的副产物对镀液有无影响。属于蛋白质类的胶类有机物可用丹宁酸处理，使之形成絮状沉淀除去。
　　2.镀液中金属杂质的处理方法
　　①电解法，如镀镍液可用电解法去除铜、锌、铅杂质。
　　②碱化沉淀法，比如调高镀镍液的pH值，使三价铁沉淀。
　　③硫化沉淀法，如镀锌液中用硫化钠、硫化钾沉淀铜、铅杂质。
　　④置换法，如镀锌液用锌粉置换铜杂质。
　　⑤配位沉淀法，如镀镍液用QT去铜剂。
　　⑥离子交换法，如镀硬铬液用阳离子树脂交换法去除镀液中的三价铁和三价铬。
　　⑦氧化沉淀法，如镀镍液用双氧水将二价铁氧化成三价铁，以便于生成氢氧化铁沉淀。
　　⑧结合掩蔽法，如镀镍液用TPP配位掩蔽锌离子、铜离子；镀镍一铁合金液用柠檬酸配位掩蔽三价铁离子。
　　⑨现市场上有各种除杂剂供应，应根据实际需要进行选择，最好先进行小试验后，再使用。
　　3.镀液中氧化剂的去除
　　如镀镍液中含有铬时，可用保险粉还原。其处理过程如下：
　　先将镀液用稀硫酸调至pH值为3，在不断搅拌下加入保险粉0．02～0．40g／L，加热至60。C，搅拌1h左右；然后调整镀液pH值至5-6，静止数小时后过滤，滤后在镀液中加入适量双氧水，除去多余的保险粉；最后用硫酸调整镀液pH值至正常值，进行电解试镀。
　　4.镀液电解处理的要求及方法
　　①电解时必须用瓦楞阴极；
　　②电解时必须剧烈搅拌，否则离阴极较远的镀液处理不干净；
　　③电解时应采用适合的电流密度，金属杂质电位较负的应用较大的电流密度；金属杂质电位较正的应用较小的电流密度；
　　④电解2--3h后应更换阴极，不然，在阴极上沉积的金属可能剥落下来，掉到镀液中重新污染镀液；
　　⑤调换不纯的阳极，有的故障本身是由于阳极不纯造成的；
　　⑥选择适当的pH值；
　　⑦处理时间要通过小槽试验推算。
　　镀液只要有生产就要面临如何正确处理镀液，这是电镀技术人员的重要职责。实践出真知，电镀生产的实践性很强。要在调控电镀生产的全过程中做到遇事不惊，应付自如，非两年三载之功所能及，唯一的途径就是在生产实践中摸爬滚打、坚韧实干，勤于学习、善于思考，不断探索和积累。
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