化学镀

无电镀

14.1 无电镀(Electroless Plating)

无电镀又称之为化学镀(chemical plating)或自身催化电镀(autocatalyticplating)。无电镀是指于水溶液中之金属离子被在控制之环境下，予以化学还元，而不需电力镀在基材(substrate)上。ASTM B374之标准定义为Autocatalyticplating －〝deposition of a metallic coating by a controlled chemicalreduction that is catalyzed by the metal or alloy being deposited〞。其过程(process)不同于浸镀(immersion plating)，它的金属镀层是连续的(continu-ous)、自身具有催化性的(autocatalytic)。

14.2 无电镀的特性

优点：

1. 镀层非常均匀，也就是均一性(throwing power)非常好，因它没有电流分布不均的困难，镀件内外都显出均匀，锐边及角等节状镀层(nodular deposits )情形可完全消除。

2.镀层孔率较少，其耐蚀性比电镀为佳。

3.电源、电器接线、导电棒、汇流及电器仪表都可省略，减少装架及各种附属设备。

4 可镀在非导体上(需做适当前处理)。

5 镀层具有独特的物理、化学、机械性质及磁性。

6 复合镀层(co-deposit)，多元合金(polyalloy)可形成。

7 密着性、耐磨性良好。

8操作较简单。

9精密零件、管子、深孔内部可完全镀上。应用在如轴心、半导体制造。

10制品与导体接触也可完全镀上。

缺点：

1.价格较贵。

2.镀层厚度受限制(理论上应无限制)。

3.工业上应用较多、装饰性光泽较不易达成。

应用：

1. 非导体的电镀，如塑料电镀。

2. 精密零件，如轴心。

3. 半导体、印刷电路板、电子零件。

4. 须特别耐蚀的化学机械零件，如管件内部。

5. 复合、多元合金镀层制作。

14.3 无电镀浴的组成及其作用

1.金属离子(metal ions)为镀层金属的来源。

2.还元剂(reducing agent)：将金属离子还原成金属。

3. 催化剂(catalyst)：使基材表面具有催化性。

4.错合剂(complexing agent)：防止氢氧化物沉淀、调节析出速率、防止镀浴分解，使镀浴安定。

5. 安定剂(stabilizer)：吸着微粒杂质防止镀浴自然分解，以延长镀浴寿命。

6. 缓冲剂(buffer)：控制pH值在操作范围内。

7.润湿剂(wetting agent)：使表面作用良好。

8.光泽剂(brightener)：使镀层具有良好光泽性。

14.4 无电镀浴配方的要件

1.还元剂的氧化还元电位必须足以还元金属离子，使金属析出。

2.镀浴需安定，在未使用时需不起作用，只有在催化性的镀件表面接触时才迅速开始作用析出金属镀层。

3.析出速率要能被控制、pH值，温度能调节析出速率。

4.析出的金属须具有催化作用，以进行自身催化电镀，镀层才能连续形成，以达到所需之镀层厚度。

5.镀浴反应生成物须不妨砖镀浴的功能，镀浴的寿命才能长久。

6.化学药品的成本，要选择便宜适用的原料。

14.6 无电镀镍(Electroless Nickel)

无电镀镍可镀上各种形状的镀件，包括金属程非金属，应用于导弹零件、电子零件、铸模，镀层厚度约在0.002〞～0.005〞。成本约为电镀的2～3倍，主要应用于工业上，不具高度光泽，不适作装饰。

14.6.1 无电镀镍镀浴配方的种类

(1) 碱性，镍磷无电镀镍浴(Alkaline, Nickel-Phosphorus)。

(2) 酸性，镍磷无电镀镍浴(Acid, Nickel-Phosphorus)。

(3) 碱性，镍硼无电镀镍浴(Alkaline, Nickel-Boron)。

(4) 酸性，镍硼无电镀镍浴(Acid, Nickel-Boron)。

最常用还元剂(reducing agent)为次磷酸钠盐(Sodium Hypophosphite)其它的

有DBAB(n-Dimthylamine Borane)，DEAB(n-Diethylamine Borane)，氢硼化钠(Sodium Borohydride )，联胺(Hydrazine)。

14.6.2 碱性镍-磷无电镀镍镀浴

此浴操作温度较低，常用于塑料电镀，镀层有良好的焊接性(soiderability)应用在电子工业。温度低可省能源，但耐蚀性(corrosion protection)，附着性(adhesion)在钢铁镀件上较差。因pH高对铝质基材处理有困难。未做热处理的镀层硬度约700VHN，含２％磷。磷的成份可由温度来调整。其配方组成如下：

例 1 高温碱性镍-磷无电镀镍浴(High-Temperature, Alkaline, ElectrolessNickel-phosphorous Bath)。

酸性镍磷无电镀镍镀浴(Acid Nickel- Phosphorous Electroless Bath)镀层含有88～94％Ni及6～12％P，操作温度77～93℃，pH4.4～5.2，还元剂通常用次磷酸钠。pH是控制镀层P的含量，一般pH较高，P含量较少，镀层性质因而有所改变，低P含量比高P含量的镀层耐蚀性较差。P含量大于8％则镀层不含磁性。未经处理的镀层硬度500～600VHN，经1小时，400℃烘烤后处理(post-heat-treatment)硬度可达950 VHN，氢脆(Hydrogen Embrittlement)可加热116℃加以消除。后处理之烘焙(post-baking)对镀层的结晶结构有显著影响，硬度、耐蚀性、耐磨性、磁性、附着性、张力强度(tensile strength)及电导性(electrical conductivity)。镀层在250℃以上大气中会变色(discolor)，为了防止失色可在真空或钝气(lnert)，还元气体中热处理。镀层厚度一般在2.5～250μm。碱性镍硼无电镀镍镀浴(Alkaline Nickel- Boron Electroless Bath)

碱性镍硼浴用硼氢化钠(Sodium Borohydride)强还元剂。所得的镀层5～6％硼，94～95％镍。此浴比较不安定，pH低于12则镀浴会自行分解。浴温在90～95℃，pH操作范围在12～14。镀层经400℃1小时后热处理(post-heat treatment)