化 学 镀 镍
一、化学镀的定义及相应工作条件：
1、定义：
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金属镀层的一种处理
方法。
电 镀：当具有导电表面的制件与电解质溶液接触并作为阴极时，在外电流的作用下在其表面形成与基体牢固结合
的镀覆层。（适应基体为钢铁、铜制件等）
阳极氧化：当具有导电表面的制件与电解质溶液接触并作为阳极时，在外电流的作用下在其表面形成与基体牢固结
合的氧化膜。（适应基体为铝制件）
2、化学镀溶液的组成及相应工作条件：
a、只限在具有催化作用的制件表面进行，且溶液自身不应自发地发生氧化还原作用（否则镀液会自然分解，造成溶液失调）。
b、要求被镀的金属本身是催化剂，则化学镀的过程就具有自动催化作用，使反应不间断进行并使镀层增加（不具自动催化表面的制件，需经特殊的预处理，使其表面活化而具催化作用。如：塑料、玻璃等）。
还原剂的种类：次磷酸盐、甲醛、硼氢化物、二甲基胺硼烷、肼等。 具自动催化作用的金属：镍、钴、钯、铑等。
二、化学镀特点：
1、无需外加电源。
2、化学镀镍层致密、孔隙少、化学稳定性高。 3、能获得均匀的镀层，深度能力好（如孔、槽）。 4、能在金属、非金属、半导体等各种基材表面施镀。 5、硬度高、可焊性好。
6、溶液的稳定性差，管理困难，溶液的再生能力差，成本浪费高。
三、Ni-P合金镀层的组成和特性：
1、Ni-P合金镀层的组成：
Ni-P合金镀层是利用硫酸镍做主原（Ni具催化作用），次磷酸盐做还原剂获得的。其含磷量约1~12%（1~4%属低磷；5~8%属中磷；9~12%属高磷）。
如果采用硼氢化物或胺基硼烷作还原剂得到的镀层含硼0.2~5%的镍硼合金；采用肼作还原剂得到镀层为纯镀层，含Ni量可99.5%以上。
镀层的含磷量主要取决于PH值，随着PH值降低，磷含量增大。常规的酸性化学镀镍层含磷量约为7~12%（目前市场上一般采用酸性化学镀），碱性化学镀镍层含磷量为4~7%
2、Ni-P合金镀层的特性：
a、 硬度：
化学镀镍层比电镀镍层硬度高、耐磨性好。电镀Ni硬度一般为HV160~180，而化学镍层一般可达到HV300~500。化学镍镀层属非金型的无定型结构，热处理后（BK处理）则转变为金型组织，大大提高化学镀层的硬度，可达HV900~1100。热处理温度一般380~400℃，保温1小时（为防止镀层氧化变色应采用保护气氛或真空热处理）。
b、 磁性能：
化学镀层的磁性能决定于含磷量的高低和热处理温度，含磷量超过8%为弱磁性，含磷量达11.4%以上完全没有磁性。含磷量低于8%时才具有磁性。但它的磁性比电镀镍层要小，经热处理后磁性会有显著提高。
c、 电阻率：
化学镀镍层的电阻率与含磷量有关，一般含磷量越高电阻率约大。酸性化学镀其镀镍层约为51~58 uΩ∙cm，碱性为28~34 uΩ∙cm。经热处理化学镀镍层电阻率可明显下降，如：含磷量为7%的化学镀镍层经600˚C热处理后电阻率可从72将至20 uΩ∙cm。
d、 密度和热膨胀系数： 含磷量越高密度越低。 含磷量% 6.0 9.0 12.5
化学镀镍层的热膨胀系数约为13*10-6˚C-1
四、化学镀镍的一般工艺流程及溶液的组成和工艺条件的影响：
1、 有的分类和定义：
a、 分类：皂化类、不皂化类。 b、 定义： 油脂（皂化类）：凡从动植物备得来的不溶于水而密度值较水为小的油腻物质。这类油脂与碱起作用而分解为溶于水的脂肪酸盐和甘油，这个反应叫皂化反应。
矿物油（非皂化类）：是石蜡属烃及环氧属烃等的碳氢化合物的混合物。这类油不溶于水，与碱不起皂化作用。 2、工艺流程及溶液组成和工艺条件影响：
以兴光电镀厂工艺流程为例说明：
有机溶剂除油 机理：利用有机溶剂能溶解油脂的特点油污和杂质除去，一般有
煤油、汽油、三氯乙烯
超声波除油 机理：当超声波设备往液体中发射超声波时，则会在某一瞬间产
生减压力，然后产生增压力，如此反复作用。在产生减压时溶液中会出现瞬时真空空穴，溶液中溶解的气体会进入其中产生气泡。然后压缩力作用下压破气泡，发生飞散而产生冲击波。而利用这种冲击波的作用将油污除去。
化学除油*3 机理：利用碱性溶液对皂化性油脂的皂化作用和对非皂化性油脂的
乳化作用进行除油。
机理：同前。 超声波除油 前处理
机理：电解除油：又叫电化学除油，是在电流作用下将零件作为
电解除油 阴极或阳极，至于碱性溶液中电解而除油。电解除油除了有化学除油的皂化和乳化作用外，还在电流作用下，使零件表面析出氢气（阴极除油）或氧气（阳极除油）。它们的气泡逐渐变大，将油膜从内部撕裂带到液面。其比化学除油更有效。
热水洗 作用：若除油槽出来直接进冷水，则会使皂化产物粘在零件表面
不易除去，影响结合力（导致镀层脱落）
作用：除去除油过程中的碱性物质和杂质。
冷水洗*2
原理：应用硫酸或盐酸，铁的氧化物与酸反应生成可溶于水的
盐类，同时析出氢气。 活化 密度g/cm3 8.0 7.85 7.68
前处理
纯水洗*3 作用：除去油污和杂质及酸液，防止带入镀槽影响镀液稳定性。
纯水杂质含量少可缓解基材表面氧化生锈，影响结合力。此阶段时间应尽可能短。 影响因素 镍含量对沉积速度的影响 次磷酸钠对沉积速度的影响 络合剂 说 明 镍离子浓度增加可提高沉积速度，特别含量在10g/L以下时，增加镍盐浓度，镍的沉积速度加快。当达到30g/L时继续提高浓度速度反而下降。浓度过高导致镀液稳定性下降，且易出现粗糙镀层。 提高其浓度可提高沉积速度，但若浓度增加超过了极限速度（一般.17.5u/H），再增加浓度速度不会增加反而会使镀液稳定性下降而自然分解。 防止亚磷酸镍沉淀（酸性镀）和氢氧化镍沉淀（碱性镀），还能调整PH值。Cd可以增加镀液稳定性，提高沉积速度，改善镀层外观。 能控制化学镀镍液中固体颗粒的催化活性，防止镀液自然分解。Pb含有。 酸性化学镀的PH值增大能使镀层沉积速度加快，当PH<3时沉积速度极慢。若过分提高PH值来提高速度会使亚磷酸镍的溶解度降低，导致溶液混浊（镀层粗糙），自然分解。当PH>6时，次磷酸盐氧化为亚磷酸，催化反应将转化为自发反应。因此一般控制在.4.0~5.0之间。 温度愈高，沉积速度愈快。酸性镀镍液温度低于60℃时反应极慢，甚至不发生沉积。而在80℃以上时才能正常反应，80℃升至90℃时沉积速度上升60%左右，再上升10℃又可提高30~40%。但温度高于95℃时将大大降低镀液稳定性，特别当加热不均匀、PH值偏高时很容易导致溶液自然分解。一般控制在85~90℃。施镀过程中若温度波动大会发生片状镀层影响结合力。
化学镀 化学镀镍
机理：因钢铁材质电位比镍要负，经活化后的钢铁与溶液接触时将发生置换反应且在基材表面形成接触镍，然后利用镍的自催化作用产生反应并使镀层加后。
抑制剂 PH值 温度 作水洗*3 作用：防止上工序槽液带入下工序，去除污物防止黑点。
钝化 作用：在镀层表面形成一层钝化膜，起防腐作用。Cr6+含有。
后处理
纯水洗 作用：去除钝化液及污物防止黑点。
热水洗 作用：加速产品表面水分蒸发防止生锈，去除污物防止黑点。
作用：加速产品表面水分蒸发防止生锈。 吹干、烘干
五、产品检验和判定：
1、 外观：表面应均匀，不应有麻点、黑点、白膜、裂纹、起泡、分层等，方法：目视。
2、 耐蚀性：
检测方法有：中性盐雾试验（NSS）、醋酸盐雾试验（ASS）、铜加速醋酸盐雾试验（CASS）。一般采用NSS
试验。
中性盐雾试验标准：
项目 盐水浓度 试验温度 试试验箱相对湿度 验饱和气温度 条喷雾压力 件 盐雾收集量 试样放置角度 盐雾PH
判定方法：耐腐蚀情况R=3(2-log10A) A——缺陷总面积百分比；R——耐腐蚀等级；E——测试结果 A R E 无缺陷 10 <0.1 9 0.1~0.25 0.25~0.5 0.5~1.0 1.0~2.5 8 7 6 5 2.5~5 4 5~10 3 10~25 2 25~50 1 >50 0 NSS试验标准（JIS Z 2371-1994） 5±0.5% Nacl 35±2℃ 95~98% 37±2℃ 0.7~1.7㎏/㎝2 1~2ml/80cm2·h 20±5°（受试面与竖直线夹角） 6.5~7.2
3、 结合力：
机理：利用锉磨过程中镀层与基体受到不同机械作用力及热膨胀性的不同，使两者界面上产生分力使镀层与基体分离。
a、 弯曲试验：将试样沿一最小直径为Ф12轴弯曲180º或来回90º折弯，然后在4倍放大镜下观察弯曲部位。如镀层不起皮、脱落为合格。
b、 热震试验：将试样放进加热炉保温一小时，然后投入室温的冷水中冷却，若镀层不起皮或脱落为合格。
温度标准： 基 材 温度℃ 钢 铁 300±10 铜、铜合金 铝、铝合金 250±10 250±10 锌合金 150±10 c、 锉刀试验：用锉刀自基体向镀层作单方向锉削，锉刀与镀层表面成45º角，若镀层不起皮、脱落为合
格。