自润滑性
BN（六方氮化硼）
PTFE
非粘性 拒水性
PTFE
超声波功率对Ni-P-Al2O3镀层镀速及显微硬度 影响
温度对Ni-P-Al2O3镀层镀速及显微硬度影响
应用方向
• • • • 耐腐蚀复合化学镀层 分散强化复化学镀层 电接点用复合化学镀层 特殊装饰性复合化学镀层
第
3
部分
复合镀液的分散
固体颗粒在液体中的分散
被还原析出的金属应具有催化活性，这样 镀层才能增厚。 反应生成物不防碍镀覆过程的正常进行， 即溶液有足够的使用寿命。
三、化学镀与电镀的比较
镀液与镀层的性能 镀层沉积驱动力 镀液的组成 溶液组成的复化 变 受 pH 值影响的程度 受温度影响的程度 沉积速度 镀液寿命 镀层结晶 膜层厚度分布 溶液管理 基体 成本 电镀 电能（电压） 比较单纯 小（可溶性阳极） 比较小 比较小 化学镀 化学能（还原剂） 相当复杂 大 大 大
采用阴极电流密度 受温度、pH 值的影 调节，沉积速度大 响，沉积速度小 长 细 不均匀 容易 导体 低 短 微小，非晶态 非常均匀 严格 导体、非导体 高
镀 液 成 分
①镍离子：提供镀层金属来源。主要有硫酸镍、氯化 镍、醋酸镍、磺酸镍等。 由于硫酸镍不易结块，廉 价，大多配方采用硫酸镍。 ②络合剂：形成镍的络合物或整合物，防止镍离子浓 度过量，从而稳定溶液， 阻止亚磷酸镍沉淀， 还 起 pH 值缓冲作用。 如羟基乙酸 （乙醇酸） 、氨 基乙酸、乳酸、羟基丁二酸、柠檬酸及其盐类。目 前，络合剂向复合应用方向发展。 ③缓冲剂：长期控制 pH 值，使其稳定。常用的有柠 檬酸、丙酸、乙二酸、硼酸及其钠盐。 ④稳定剂：通过吸附遮敝催化活性核心，防止镀液分 解。如 铅离子、锡的硫化物、钼酸盐、碘酸盐、偏 硫化物等。 ⑤还原剂：主要有次磷酸钠，硼氢化钠，二甲基胺硼 烷，二乙基胺硼烷等。
electroless plating
化学镀
汇报学员：叶雄
汇报内容
一．化学镀基本概念
二．化学复合镀
三．镀液的分散
第
1
部分
化学镀基本概念
一、化学镀的概念
• 化学镀： 不需要电源，是一种利用镀液中 的还原剂来还原金属离子的过程，也叫 自催化镀或无电镀。
二、实现化学镀应具备的条件
溶液中还原剂被氧化的电位要显著低于金属离子被还原的 电位，以使金属有可能在基材上被沉积出来。 配好的溶液不产生自发分解，当与催化表面接触时，才发 生金属沉积过程。 调节溶液的pH、温度时，可以控制金属的还原速度，即可 以调节镀覆速度。
2. 保证自催化反应能持续、正常的进行 3. 不能使用有自催化性的金属微粒，以免激发镀液的自 发分解 4. 微粒材料中的其他杂质要经清洗净化工序除去
复合镀层性能影响因素
• • • • • • 颗粒种类、 表面活性剂种类及含量、 热处理、 温度、 镀液性质、 搅拌方式
化学复合镀的固体颗粒
• 氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等 几乎所有类型的陶瓷颗粒 • 树脂粉末 • 石墨 • 二硫化钼 • 聚四氟乙烯 • 金刚石
•
表面化学改性
添加分散剂
粉体颗粒表面化学修饰的共同规律
吸附性质 表面化学反应 吸附部位 固相反应 吸附形式 在表面生成独立新相 非类质同相离子或 分子的化学吸附 化学吸附 双电层内层 类质同相离子的 交换吸附 定位离子吸附 物理吸附向化 学吸附过渡 离子的特性吸附 双电层外层 离子的扩散层吸附 吸附特点 多层 生成表面化合物（单分子层） 可深入固相晶格内部 非等当量吸附，改变表面电位 可引起动电位变号 压缩双电层，静电物理吸附
（5）化学镀所得镀层具有光亮或半光亮的外 观，晶粒细小致密，具有极好的化学性 能、机械性能、电磁性能，例如孔隙率 低，耐腐蚀性高，硬度高，耐磨性高等 ，其结合力一般均优于电镀
化学镀的缺点：
化学镀具有镀液寿命短，废水排放量大， 镀覆速度较低，成本比电镀高，主要用于 不适合于电镀的特殊场合
四、化学镀的种类
几种金属沉积过程的比较
化学镀的最大特点及优缺点
• 化学镀最大的特点： 在同一表面上同时进行着两个过程
氧化
＋
还原
化学镀的优点： （1）不需要直流电源 （2）适用于种类更多的基体，金属、非金属 （非导体）、半导体，化学镀是非金属 表面金属化的常用方法，也是非导体材 料电镀前获得导电底层的方法 （3）不管制件的几何形状如何，都能得到厚 度均匀的镀层学镀镀层分散能力好，无明显 的边缘效应 （4）化学镀过程是一种自催化化学反应过程， 可获得任意厚度的镀层，甚至可以电铸
第
2
部分
化学复合镀
பைடு நூலகம்
化学复合镀的特点及应用
• 化学复合镀：是在化学镀液中添加一种或 几种不溶性固体微粒，主要是非金属颗粒 ，在强烈的搅拌作用下，这些固体颗粒与 金属共沉积，从而获得某些特殊性能的化 学镀层的方法。
用于化学复合镀的复合材料微粒必须满足如下要求：
1. 用于化学复合镀的微粒直径应在7 μm之下
化学镀 镍 -磷 90% 化学镀镍 化学镀铜 化学镀贵金属 化学复合镀 二元镀层 三元镀层
黑色镍－磷镀层
化学镀 镍 -硼
常见的化学镀镍镀种
• • • • • • • • • 化学镀镍-磷 化学镀镍-硼 化学镀镍-铜-磷 化学镀镍-铁-磷 化学镀镍-铬-磷 化学镀镍-钨-磷 化学镀镍-钴-磷 化学镀镍-锡-磷 化学镀镍-钨-硼
• 提高硬度和耐磨性：SiC、WC、立方B4C、 Al2O3、 Si3N4 • 提高镀层自润滑能力：CuF2、 (CF)n、 PTFE、MoS2 • 镀梯度材料复合镀 • 纳米级化学复合镀
化学镀镍合金复合镀层的应用实例
要求特征 高硬度 耐磨 分散粒子 金刚石 SiC 应用实例
牙科用钻头、刀具、锉刀 等工具及重负荷齿轮 油压泵部件、压缩机上的 凸轮环、自动装置部件 （销子、凸轮定向盘、导 轨），生产丝材用的滚轧 系统的定向轮子 喷射成型机的进料螺杆、 喷射成型机配件（模子、 夹头、衬套） 照相机的快门、变焦镜头 部件、摄像机的滑块、熨 斗底板 注塑模具、电动机械、医 疗器械、钳、过滤器
固体颗粒在液体中的分散过程，本质上 受两种基本作用支配，即液体对固体颗粒的 浸润及液体中固体颗粒间的相互作用。
颗粒间的相互作用力
分子间的作用力：
当微粒在液体中时候，必须考虑液体分子与颗粒分子群 的作用， 以及这种作用对颗粒间分子作用力的影响。
双电层作用力：
当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附 某种离子，也可以是固体分子本身的电离作用使离子进入溶 液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形 成了双电层的结构。 固液之间可以发生相对移动处（即固相连带束缚的 溶剂化层和溶液之间）的电势称为ζ电位（Zeta电位）。
二、化学法表面改性
• 包覆处理改性
固相包覆改性： 通常是指将常温下互无粘性也不发生化学反应的两种物质（一种是要改性 的无机物颗粒，另一种是无机物超细粉，也可是有机物）通过一定的处理， 使一种物质或几种物质包覆在颗粒表面，从而实现表面改性的方法。 实现固相包覆主要是靠机械力作用。对于高分子聚合物固相包覆，是使高 聚物在机械力的作用下产生裂解，结构化，环化，离子化和异构化等化学变 化，然后在活性固体表面，在引发剂作用下实现聚合及接枝而包覆固体颗粒 表面。 液相包覆改性 是指在液相中通过化学反应对颗粒表面进行包覆，包覆物质包括金属氧化物 ，金属，聚合物，硫化物等。常用的液相包覆方法包括溶胶凝胶法，沉淀法 ，微乳液法，非均相凝聚法，化学镀等。
分散方法 一、物理法表面改性 1. 超声处理：改变材料的特性和状态。 主要作用：清洗表面污染物； 分解表面试剂吸附层； 空化作用； 促进悬浮体结构分散； 解除微粒团聚。 2. 辐射处理：改变颗粒表面性质。 3. 电化学改性：改变颗粒表面成分及特性。 4. 等离子体表面改性：改变颗粒表面形态、结构和性质。
分子的氢键吸附
物理吸附 相界面 偶极分子吸附 分子的色散吸附 粘附 相-相作用
强分子吸附，具有向化学吸附的过渡性质
较强分子吸附 弱分子吸附 机械粘附性质
Thank you
谢谢
• 化学镀工艺
化学镀所需仪器:电热恒温水浴锅；搅 拌器（恒温磁力搅拌器控温搅拌、增 力电动搅拌机、超声机等 ）
化学镀工艺流程：机械粗化→化学除油 →水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗 →活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→ 水洗→干燥→镀层后处理。
电镀镍层与化学镀镍层的主要性质差别 结构与性能 电镀镍层 化学镀镍层 镀层晶体结 fcc(面心立方) 随含磷量的增加由晶态经过微晶最终转变成 构 非晶态 硬度(Hv) 240500 4001110 随含磷量而变， 当含磷量为 12.4wt%时最低， 熔点(℃) 1423 为 890℃ 耐蚀性 优良 随含磷量而变，但均显著优于电镀镍层 耐磨性 一般， 容易发生粘着 具有自润滑性，耐磨性能优异 磨损 磁性能 磁性 随含磷量增加磁性消失
⑥加速剂：活化次亚磷酸盐离子，加速沉积反应的进行。如氟 化物、硼酸盐等
⑦湿润剂（表面活性剂）：降低镀液与镀件的表面张力，提高 镀件表面的浸润性。如硫化脂肪酸、硫酸酯。
⑧光亮剂：增强化学镍层的光亮度，提高装饰效果。主要有丁 炔二醇、炔丙醇 等。 ⑨去应力剂：降低镀层的内应力（张应力），提高镀层与基体 的结合力。如糖精等。 ⑩PH 值调整剂：连续调整 PH 值。如HCl、NaOH、氨水等。