化學(xué)鍍簡介PPT課件

1、-,1,化學(xué)鍍,-,2,目錄,-,3,定義：化學(xué)鍍是指在沒有外電流通過的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中的還原劑被氧化而釋放自由電子，把金屬離子還原為金屬原子并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法。,什么是化學(xué)鍍？,-,4,被鍍金屬本身是反應(yīng)的催化劑，則化學(xué)鍍的過程就具有自動催化作用。反應(yīng)生成物本身對反映的催化作用使得反應(yīng)不斷繼續(xù)下去?；瘜W(xué)鍍也叫做自催化鍍、無電解鍍。常用還原劑：次磷酸鈉、硼氫化鈉、二甲基胺硼烷、甲醛等。,-,5,1.化學(xué)鍍鍍層分散能力好，無明顯的邊緣效應(yīng)，幾乎不受工件復(fù)雜外形的限制，鍍層厚度均勻。鍍層厚度易于控制，表面光潔平整，一般不需要鍍后加工。2.化學(xué)鍍可用在非金屬材料

2、表面上沉積金屬鍍層。3.對能自動催化的化學(xué)鍍，理論上可獲得任意厚度的鍍層。4.化學(xué)鍍所得到的鍍層具有良好的化學(xué)、力學(xué)和磁學(xué)性能，晶粒細(xì)，無孔，耐蝕性好。5.化學(xué)鍍工藝設(shè)備簡單，不需要電源、輸出系統(tǒng)及輔助電極，操作時只需把工件正確懸掛在鍍液中即可。6.化學(xué)鍍?nèi)芤悍€(wěn)定性較差，壽命短，成本高。,化學(xué)鍍的特點,-,6,鍍液中還原劑的還原電位要顯著低于沉積金屬的電位。鍍液不產(chǎn)生自發(fā)分解。調(diào)節(jié)溶液PH值、溫度時，可以控制金屬的還原速率，從而調(diào)節(jié)鍍層覆蓋率。被還原析出的金屬也具有催化活性，使得氧化還原沉積過程持續(xù)進(jìn)行。溶液具有足夠的使用壽命。,化學(xué)鍍的條件,-,7,化學(xué)鍍與電鍍的比較,最大的不同：不需要外電

3、流最大的優(yōu)點：鍍層厚度均勻,-,8,化學(xué)鍍鎳的發(fā)展1944年，Brenner和Riddell進(jìn)行了第一次實驗室實驗，開發(fā)了可以工作的鍍液并進(jìn)行了科學(xué)研究。6070年代，研究人員主要致力于改善鍍液性能。80年代后，鍍液壽命、穩(wěn)定性等得到初步解決，基本實現(xiàn)鍍液的自動控制。當(dāng)今，研究主要集中在機理的研究、鍍液成分的研究及壽命的延長以及復(fù)合鍍的方面。,化學(xué)鍍鎳的基本原理,-,9,化學(xué)鍍鎳定義：利用化學(xué)鍍的原理，在渡件表面鍍上一層致密的金屬鎳層的方法。也叫Ni-P化學(xué)鍍。Ni-P化學(xué)鍍的基本原理是以次亞磷酸鹽為還原劑，將鎳鹽還原成鎳，同時使鍍層中含有一定的磷。沉淀的鎳膜具有自催化性，可使反應(yīng)自動進(jìn)行下去

4、。Ni-P化學(xué)鍍的機理目前還沒有統(tǒng)一認(rèn)識。主要有三種理論：原子氫態(tài)理論、電化學(xué)理論、氫化物理論。,-,10,原子氫態(tài)理論1946年，Brenner和Ridder提出；1959年Gutgeit實驗驗證了該假說1967年，蘇聯(lián)人對該理論又做了深入研究提出：還原鎳的物質(zhì)實質(zhì)上就是原子氫。NaH2PO2Na+H2PO2-1）鍍液在加熱時，通過次亞磷酸鹽在水溶液中脫氫，形成亞磷酸根，同時放出初生態(tài)原子氫H2PO2-+H2OHPO32-+H+2H2）初生態(tài)原子氫吸附催化金屬表面而使之活化，使鍍液中的鎳陽離子還原，在催化金屬表面上沉積金屬鎳Ni2+2HNi+2H+,-,11,3)隨著次亞磷酸根的分解，還原成

5、磷H2PO2-+HH2O+OH-+P4）鎳原子和磷原子共同沉積而形成Ni-P固溶體3P+NiNiP35）2HH2則基本原理：通過鍍液中Ni+離子還原，同時伴隨著次亞磷酸鹽的分解而產(chǎn)生磷原子進(jìn)入鍍層，形成飽和的Ni-P固溶體。,-,12,化學(xué)鍍鎳裝置示意圖,-,13,電化學(xué)理論1959年W.Machu提出了電子還原機理（電化學(xué)理論），該理論認(rèn)為次磷酸根被氧化釋放出電子，使Ni2+、H2PO2-、H+該吸附在鍍件表面形成原電池，電池的電動勢驅(qū)動化學(xué)鍍鎳過程不斷進(jìn)行。陽極反應(yīng)：H2PO2-+H2OH2PO3-+2H+2e次磷酸根被氧化釋放出電子陰極反應(yīng)：（還原）Ni2+2eNiH2PO2-+eP+2

6、OH-2H+2eH2金屬化反應(yīng)：3P+NiNiP3,-,14,該機理主要著重于化學(xué)反應(yīng)。還原反應(yīng)沿初始沉積部位開始，逐沿平面擴展，最終覆蓋在整個基體表面，這種情況下鍍層在厚度上不再生長。在已經(jīng)形成鍍層的地方鍍液濃度下降，難以進(jìn)行還原反應(yīng)。若使其在厚度方向上生長，必須采用攪拌方式和對流方式，使高濃度鍍液接觸已沉積的鍍層表面。該圖表明基體金屬對還原沉積必須具備催化活性。還原反應(yīng)是在催化活性的金屬表面上進(jìn)行。,-,15,工件機械除銹除油水洗化學(xué)除銹水洗活化處理水洗施鍍水洗干燥除油除銹是為了除去待鍍件表面的油污、銹跡，以便結(jié)合更加牢固除油：根據(jù)鍍件表面的油污狀態(tài)，可以分別采用汽油、有機溶劑、金屬洗滌劑

7、進(jìn)行。用汽油除油后晾干，待汽油全部揮發(fā)后再進(jìn)行其它除油。而后用水沖洗，浸入清水池待除銹。除油必須對待鍍工件整體進(jìn)行?；罨簽榱耸勾兗@得充分活化的表面，以催化化學(xué)鍍反應(yīng)的進(jìn)行。,化學(xué)鍍鎳磷合金工藝流程,-,16,化學(xué)鍍銅基本原理,化學(xué)鍍銅概述：化學(xué)鍍銅是電路板制造中的一種工藝，通常也叫沉銅，是一種自身催化性氧化還原反應(yīng)。首先用活化劑處理，使絕緣基材表面吸附上一層活性的粒子通常用的是金屬鈀（ba）粒子（鈀是一種十分昂貴的金屬），銅離子首先在這些活性的金屬鈀粒子上被還原，而這些被還原的金屬銅晶核本身又成為銅離子的催化層，使銅的還原反應(yīng)繼續(xù)在這些新的銅晶核表面上進(jìn)行。,-,17,化學(xué)鍍銅原理：化學(xué)

8、鍍銅是在具有催化活性的表面上，通過還原劑的作用使銅離子還原析出：還原(陰極)反應(yīng)：CuL2+2e-Cu+L氧化(陽極)反應(yīng)：RO+2e-因此，利用次亞磷酸鈉作為還原劑進(jìn)行化學(xué)鍍銅的主要反應(yīng)式為：2H2PO2-+Cu2+2OH-Cu+2H2PO3+H2除熱力學(xué)上成立之外，化學(xué)反應(yīng)還必須滿足動力學(xué)條件?；瘜W(xué)鍍銅如同其他催化反應(yīng)一樣需要熱能才能使反應(yīng)進(jìn)行。,-,18,化學(xué)鍍銅流程：化學(xué)鍍銅：傳統(tǒng)化學(xué)鍍銅多為垂直線，流程均大同小異，一般流程為：膨脹去鉆污中和除油微蝕預(yù)浸活化加速化學(xué)鍍銅,-,19,化學(xué)鍍銅特點,化學(xué)鍍銅操作簡單，大型流水線可操作，無設(shè)備的小工廠也可以操作。不需要通電，而且環(huán)保。化學(xué)鍍銅

9、穩(wěn)定性高，工作溫度和溶液濃度適用范圍較寬。銅層致密，有極佳的結(jié)合力。這些都是化學(xué)鍍銅的優(yōu)勢?；具m用于所有金屬及非金屬表面鍍銅。,-,20,化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用,鋁及鋁合金是航天、軍事、電子工業(yè)和卷煙機械的重要結(jié)構(gòu)材料。但耐蝕性、耐磨性和裝飾性不佳。化學(xué)鍍鎳恰好解決了這些問題。,鍍鎳插頭,計算機屏蔽電纜,航空用材,鍍鎳管道,汽車油管,-,21,人造金剛石：高硬度、高耐磨性，在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。由于是亞穩(wěn)態(tài)晶體，耐熱性差，具有脆性，還有雜質(zhì)、氣孔、裂紋等缺陷。在人造金剛石表面化學(xué)沉積一層耐熱耐磨的Ni-P合金是解決這些問題的最有效的方法之一。,-,22,化學(xué)鍍銅的應(yīng)用,化學(xué)鍍銅廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

10、如：電子電器、五金工藝、工藝品、家具裝飾等等。例如：不銹鋼表面鍍銅，線路板鍍銅，鋁材鍍銅，鐵件鍍銅，銅上鍍銅，樹脂鍍銅，玻璃鍍銅，塑料鍍銅，金剛石鍍銅，樹葉鍍銅等等。在電子工業(yè)中應(yīng)用最廣，制造雙面孔化印制板和多層印制線路板。,-,23,化學(xué)鍍層作為功能性鍍層，未來將向兩方面發(fā)展。一方面在已有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善提高，這包括化學(xué)鍍鎳鈷合金的高容量存儲、化學(xué)鍍錫和金的速度提高等問題的解決。另一方面，發(fā)展功能多樣化和與其他先進(jìn)的輔助技術(shù)相互融合，包括印刷電路板的計算機的輔助設(shè)計、激光、紫外光、紅外線、超聲波的誘導(dǎo)化學(xué)鍍、納米顆粒的摻雜和特殊性能的元件的制造等先進(jìn)技術(shù)?？紤]到可持續(xù)發(fā)展的需要，對化學(xué)鍍廢液的處理，尤其對于取代有毒的還原劑和絡(luò)合劑的問題解決，其中鎳離子的回收利用、化學(xué)鍍Sn-Pb合金