化学镀镍问题

您好，根据您描述的问题，可能有以下原因：

1. 非金属表面有油污没有清洗干净，导致了非金属表面的的结合力和粘接力下降。在镀层之前应该先除油，可以选择工业酒精或者使用工业除油剂清洗干净。

2. 非金属表面太过平整光滑，也导致了非金属表面的结合力和粘接力下降，应该将非金属表面粗化，可以使用一些化学粗化剂或电镀粗化，砂纸打磨等。

3. 非金属在镀镍前需要活化，加强非金属表面与镍的结合力和渗透力，这样更易于镀上均匀厚实的镍层，广州贻顺化工的非金属化学镀镍前活化剂，对于非金属较有针对性，适用于树脂、ABS、木材和陶瓷等非金属表面活化处理。

镀镍前的处理是针对不同的工件基体选择合适的处理工艺，包括：脱脂、去氧化层、活化、打底镀层等。

镀镍分镀单层镍、双层镍、多层镍等。

镀镍后指镀镍的后处理工序了，如，清洗，钝化，封油等。

化学镀镍磷基合金镀层，能获得均匀、致密、光亮的镍磷合金镀层，有金属光泽。因其硬度高、厚度均匀及耐磨性优异,在工业中得到了广泛应用。适用于金属表面镀镍（如：铁，不锈钢，铝，铜等等），同样适用于非金属表面镀镍，且不需要昂贵的沉钯，成本低。比如：陶瓷镀镍，玻璃镀镍，金刚石镀镍，碳片镀镍，塑料镀镍，树脂镀镍，等等。槽液维护简单。成本低，不需要电镀设备[1]。

特点简介

1、耐腐蚀性强：该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于1cr18ni9ti不锈钢。

2、耐磨性好：由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性。因此，磨擦系数小，非粘着性好，耐磨性能高，在润滑情况下，可替代硬铬使用。

3、光泽度高：催化后的镀件表面光泽度为lz或▽8-10可与不锈钢制品媲美，呈白亮不锈钢颜色。工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无需再加工和抛光

工艺流程

1、工件前处理:前处理对镀层质量至关重要,要使镀前的工件表面无污染，并且是处于活化状态，此过程主要有：除油，除锈，抛光，水洗。

2、酸洗活化：用酸洗活化剂浸泡工件2-3分钟，再水洗干净。

3、用热的去离子水冲洗工件，使工件升温，以避免下一步施镀时，冷工件吸收镀液热量而降温，导致停镀。

4、按照0.5-1.5dm2/升的装载比分散地吊挂在镀液中，控制镀液温度在意85-92摄氏度。

5、施镀过程中要有适度的轻搅拌，使温度及镀液分布均匀，从而保证化学镀镍的稳定进行，和镀层的一致性。同时，要对镀液进行循环过滤。滤网：孔径1-8微米，耐100摄氏度，耐酸。

化学镀镍磷的维护

1、在施镀过程中，由于成分的不断消耗，镀速会有所减慢

主盐：

化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、醋酸镍等无机盐。早期酸性镀镍液中多采用氯化镍，但氯化镍会增加镀层的应力，现大多采用硫酸镍。目前已有专利介绍采用次亚磷酸镍作为镍和次亚磷酸根的来源，一个优点是避免了硫酸根离子的存在，同时在补加镍盐时，能使碱金属离子的累积量达到最小值。但存在的问题是次亚磷酸镍的溶解度有限，饱和时仅为35g/L。次亚磷酸镍的制备也是一个问题，价格较高。如果次亚磷酸镍的制备方法成熟以及溶解度问题能够解决的话，这种镍盐将会有很好的前景。

还原剂：

化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化还原过程，镀液中可应用的还原剂有次亚磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼等。在这些还原剂中以次亚磷酸钠用的最多，这是因为其价格便宜，且镀液容易控制，镀层抗腐蚀性能好等优点。

络合剂：

化学镀镍溶液中的络合剂除了能控制可供反应的游离镍离子的浓度外，还能抑制亚磷酸镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。有的络合剂还能起到缓冲剂和促进剂的作用，提高镀液的沉积速度。化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等，常用的络合剂有柠檬酸钠、酒石酸钠等。

在镀液配方中，络合剂的量不仅取决于镍离子的浓度，而且也取决于自身的化学结构。在镀液中每一个镍离子可与6个水分子微弱结合，当它们被羟基，羧基，氨基取代时，则形成一个稳定的镍配位体。如果络合剂含有一个以上的官能团，则通过氧和氮配位键可以生成一个镍的闭环配合物。在含有0.1mol的镍离子镀液中，为了络合所有的镍离子，则需要含量大约0.3mol的双配位体的络合剂。当镀液中无络合剂时，镀液使用几个周期后，由于亚磷酸根聚集，浓度增大，产生亚磷酸镍沉淀，镀液加热时呈现糊状，加络合剂后能够大幅度提高亚磷酸镍的沉淀点，即提高了镀液对亚磷酸镍的容忍量，延长了镀液的使用寿命。

不同络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐腐蚀性等均有影响，因此选择络合剂不仅要使镀液沉积速率快，而且要使镀液稳定性好，使用寿命长，镀层质量好。

缓冲剂：

由于在化学镀镍反应过程中，副产物氢离子的产生，导致镀液pH值会下降。试验表明，每消耗1mol的Ni2+ 同时生成3mol的H+，即就是在1L镀液中，若消耗0.02mol的硫酸镍就会生成0.06mol的H+。所以为了稳定镀速和保证镀层质量，镀液必须具备缓冲能力。缓冲剂能有效的稳定镀液的pH值，使镀液的pH值维持在正常范围内。一般能够用作PH值缓冲剂的为强碱弱酸盐，如醋酸钠、硼砂、焦磷酸钾等。

稳定剂：

化学镀镍液是一个热力学不稳定体系，常常在镀件表面以外的地方发生还原反应，当镀液中产生一些有催化效应的活性微粒——催化核心时，镀液容易产生激烈的自催化反应，即自分解反应而产生大量镍-磷黑色粉末，导致镀液寿命终止，造成经济损失。

在镀液中加入一定量的吸附性强的无机或有机化合物，它们能优先吸附在微粒表面抑制催化反应从而稳定镀液，使镍离子的还原只发生在被镀表面上。但必须注意的是，稳定剂是一种化学镀镍毒化剂，即负催化剂，稳定剂不能使用过量，过量后轻则降低镀速，重则不再起镀，因此使用必须慎重。

所有稳定剂都具有一定的催化毒性作用，并且会因过量使用而阻止沉积反应，同时也会影响镀层的韧性和颜色，导致镀层变脆而降低其防腐蚀性能。试验证明，稀土也可以作为稳定剂，而且复合稀土的稳定性比单一稀土要好。

加速剂：

在化学镀溶液中加入一些加速催化剂，能提高化学镀镍的沉积速率。加速剂的使用机理可以认为是还原剂次磷酸根中氧原子被外来的酸根取代形成配位化合物，导致分子中H和P原子之间键合变弱，使氢在被催化表面上更容易移动和吸附。也可以说促进剂能起活化次磷酸根离子的作用。常用的加速剂有丙二酸、丁二酸、氨基乙酸、丙酸、氟化钠等。

其他添加剂：

在化学镀镍溶液中，有时镀件表面上连续产生的氢气泡会使底层产生条纹或麻点。加入一些表面活性剂有助于工件表面气体的逸出，降低镀层的孔隙率。常用的表面活性剂有十二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸盐和正辛基硫酸钠等。

稀土元素在电镀液中可以改善镀液的深镀能力、分散能力和电流效率。研究表明，稀土元素在化学镀中同样对镀液的镀层性能有显著改善。少量的稀土元素能加快化学沉积速率，提高镀液稳定性，镀层耐磨性和搞腐蚀性能。

化学镀镍磷合金镀层，硬度可高达HV1000，相当HRC69，具有很高的耐磨性和耐腐蚀性，镀层结合力好、厚度均匀。镀速快，可达20μm/小时。

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最为广泛的一种方法，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

①硬度

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，硬度的最高值约可达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，其最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，最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。

当镀层具有最大硬度时，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。

②磁性能

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。

③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，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28～34μΩ·cm.在酸性溶液中所获得的化学镀镍层，其电阻率约为51～58μΩ·cm，比电镀镍层高数倍(纯镍的电阻率为9.5μΩ·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72μΩ·cm降至20μΩ·cm。含硼量1.3%～4.7%的镍硼化学镀层，其电阻率为13～15μΩ·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5.3μΩ·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(μΩ·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)

3.工艺条件及镀液配制以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍是目前国内外应用最为广泛的工艺，分为酸性镀液和碱性镀液两大类。酸性化学镀镍溶液的组成和工艺条件，见表4-25：

表4-25酸性化学镀镍溶液的组成和工艺条件

镀液成分(g/l)及工艺条件12345

硫酸镍25-3030202525

次磷酸钠20-2515-25242024

醋酸钠515

柠檬酸钠515

丁二酸516

乳酸80%(ml/l)2525

氨基乙酸5-15

苹果酸24

硼酸10

氟化钠1

(Pb2+)(以醋酸铅形式加入)0.0010.003

pH值4-53.5-5.44.4-4.84.4-4.85.8-6

温度(℃)80-9085-9590-9490-9290-93

沉积速度(μm/h)1012-1510-1315-2248

装载量(dm2/L)11111

镀层中含磷量(%)8-107-118-98-98-11

1号配方溶液的配制方法如下：

在容器中用60～70℃热蒸馏水溶解柠檬酸钠和醋酸，在另一个容器中用热蒸馏水溶解硫酸镍，溶解后在不断搅拌下注入前述溶液中，所得的混合液过滤入槽。进行化学镀时，先把预先溶解好并经过滤的次磷酸钠溶液加入槽内，搅拌均匀后加入蒸馏水至所需体积，最后用10%的稀硫酸或氢氧化钠溶液调整pH值至规定范围上限值。

2、3、4、5号配方的溶液可参照上述方法配制。

但配方3、4中的乳酸溶液要预先用碳酸氢钠溶液中和至pH值为4.6左右，然后才可与其他组分混合。

碱性化学镀镍溶液的组成和工艺条件见下表4-26。

表4-26碱性化学镀镍溶液的组成和工艺条件

镀液成分(g/l)及工艺条件12345

硫酸镍10-2033302530

次磷酸钠5-1515252530

柠檬酸钠30-6050

焦磷酸钠60-705060

乳酸80%(ml/l)1-5

三乙醇胺100

pH值7.5-8.5810-10.510-1110

温度(℃)40-459070-7565-7530-35

沉积速度(μm/h)20-301510

镀层中含磷量(%)7-8约5约4

配方1、5适用于塑料制品金属化底层，一般镀10分钟左右即可。

配方5加入三乙醇胺，除有络合作用外，还能调整pH值，使镀液能在低温下仍有较高的沉积速度。在补加镍盐时，必须先用三乙醇胺与之络合后再加入镀槽，否则会产生沉淀。配制时，硫酸镍与次磷酸钠或焦磷酸钠的比例应大致控制在1：2，这样可以保证镍呈络合态。

配方2适用于铝及铝合金上化学镀镍。

配方4可在较宽的浓度范围内工作，其pH值最好大于10，否则焦磷酸镍络合物将发生分解。补加硫酸镍时，也应先溶解于氨水中后再加入镀槽。

4.化学镀镍溶液的组成和工艺条件的影响

<1>镍盐浓度对沉积速度的影响

①在酸性化学镀镍液中镍离子浓度增加，可以提高镍的沉积速度。特别是当镍盐浓度在10g/L以下时，增加镍盐浓度，镍的沉积速度加快。例如，当镀液中含次磷酸钠20g/L、醋酸钠20g/L、温度为82～84℃、pH=5.5时，镍盐浓度从5g/L至60g/L变化时，对沉积速度的影响见表4-27：

表4-27镍盐对沉积速度的影响

硫酸镍(g/l)5102030405060

层积速度(μm/h)12192421202020

当镍盐浓度达到30g/L时，继续提高浓度，则镀层的沉积速度不再增加，甚至下降。镍盐浓度过高时，会导致镀液的稳定性下降，并易出现粗糙镀层。

②在碱性化学镀镍液中，镍盐的浓度在20g/L以下时，提高镍盐浓度使化学沉积速度有明显的提高但当镍盐的浓度高于25g/L以上时，虽继续提高镍盐含量，其沉积速度趋于稳定。

提高次磷酸钠浓度，可提高沉积速度。但次磷酸钠浓度增加，并不能无限地提高镍的沉积速度，不同镀液中次磷酸钠浓度。

A、除油：除去前工序在烘烤中的油污等异物；

B、微蚀：粗化铜面，去除氧化；

C、磨板：抛光铜面，除去杂质；

D、喷砂：清洁并粗化铜面，增加镍的上镀效率和附着力；

E、化金制程

2、化学镀镍制程中化镍槽前处理

A、除油：除去前处理后放置时间过长造成的脏污及氧化；（有的系列可以调整电位差，利于

后续化镍）

B、双水洗

C、微蚀：粗化铜面，去除氧化；

D、双水洗

E、预浸：保护活化槽的药水，防止污染；保证铜面在新鲜的状况下进入活化槽；

F、活化（离子型）：钯离子与铜置换，生成的钯原子附着在铜面上；

G、双水洗

H、化镍：主要就是钯和镍在还原剂等物质的催化下发生置换反应，待镍布满铜面后发生的是

自我催化反应；

I、双水洗

J、化金：镍和金在高温和催化剂的作用下发生置换反应，反应速率逐渐减慢的过程；

K、双水洗

L、热水洗

M、烘干