非金属材料化学镀镍活化工艺研究_李兵

[ 3 ] Severin J W, Hokke R A. St udy on Changes in Surface Chemistry During the Initial St ages of Electroless Ni( P) Deposit ion on Alumina[ J] . J Elec2
的活化液, 放置二个月未发 现沉淀和活性下降现象。
3. 5 镀层质量 镍盐直接活 化法的镀 层外观光亮、完整, 结合 力良好。在热
震实验中, 镀层无剥落、/ 起 泡0; 划格 法中, 格内 有较严 重的镀层 剥落, 但是钯敏化2活化法 的对比 样品也 有相 同程度 的镀 层剥落 现象。因此, 我们认为, 这主要与 测试所 用基体 材料的 表面状态 及镀液成分、施镀条件等因 素有关, 而与活化方法关系不大。
3. 4 镍盐浓度的影响
镍盐是活化液的 主要 成 分, 活化 液的 活性 几乎 和其 浓度 成 正比(图 4), 但其浓度受在水中饱和 溶解度的 限制。加入Байду номын сангаас水 作 为络合剂可大大提高其溶解度, pH 值为 8~ 9、镍盐浓度为 75 g/ L
采用镍盐代替钯 盐作 为活 化剂, 对 陶瓷 表面 化学 镀镍 进行 了初步探讨, 活化液的组成 简单, 配制方便, 稳定性好, 活性较高, 获得的镀层在外观、结 合力等 方面 均达 到与 贵金 属活 化法 同等 质量水平, 但镍的价格便宜, 来 源广泛, 催化 活性更 高, 热处理温 度较低, 废液也易于回收利 用, 对 于非金 属基体 化学镀 镍的活化 工艺, 镍盐直接活化法有望 提供一种新的更有前途的选择。
化学镀液配方为: NiSO4#H2O 30 g/ L, NaH2PO2#H2O 30 g/ L, 络 合剂 18 g/ L, 乙酸 钠 25 g/ L, 稳定剂 1~ 4 mg/ L, 润湿剂适量; 施镀 条件: pH= 4. 5~ 5. 0, t= 85 e 。
结合力的评价参照 GB 5270) 85, 采用 两种方 法: 热震 实验, 样品在 300 e 下烘烤 10 min, 取出后立即投入室温冷水中, 反复 5
1 化学镀镍活化法研究概况
1. 1 使用钯盐的活化法
传统的化学镀镍活化为敏化2活化两步法[ 1] 和 钯混合催化 液 一步法[ 2] , 它们具有活化效果好、工艺简单等特点, 是目前使用的 主要方法。此外, 还有其他一些钯活化法正在研究中: 在敏化、活 化两步之间, 增加浸 AgNO3 溶液的 三步 活化 法[ 3, 4] ; 用含 络合 剂 的钯溶液浸渍基体、再 用肼 还原 离子 钯为 金属 钯的 第三 代活 化 工艺 ) ) ) 离子钯活化 法[5] ; 以 OP 等为 稳定 剂、不含 二价 锡的 胶 体钯溶液活化, 再以 KBH4 还原的 TY21 型无锡 胶体钯 活化法[ 6] ; 此外, 吴国卉等[ 7] 研究了在 PdCl2 的盐 酸溶液中 加入有 机载体 制 成清漆, 用醋酸纤维素调节粘度, 制得活化剂, 进行陶瓷表面的局 部涂抹, 在 773 K 温 度下 活 化后, 催 化 化学 镀镍 的 方法; 章 兆 兰 等[ 8] 研究了用 Pd 或 Ag 氧化物 和乙基 纤维素、乙 醇、乙 基溶纤 剂 等制成活化胶, 采用丝 网印 刷方 法进 行陶 瓷表 面局 部活 化的 方 法; 袁 高清等[ 9] 则采用含有氯化钯 和醋酸 丁酯、烷基酚 聚氧乙 烯 醚、乙 二醇丁醚等的/ 三合一0 前处 理液对 塑料表 面进行 处理, 利 用光敏剂( 荧光素类染料)在氧化态和还原态时颜色的不同 , 可以 指示活化的效果并 在一 定程 度上 避免 漏镀 的发 生, 这是 最近 的 一项专利技术[ 10] 。
材料保护
非金属 材料 化学 镀 镍活 化工 艺研 究
2 0 0 1年2 月 第 34 卷第 2 期
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非金属材料化学镀镍活化工艺研究
辽宁电力科学研究院化学所( 沈阳 110006) 李 兵 重庆大学环境与化学化工学院( 400044) 魏锡文 张朝阳 西南农业大学基础部( 重庆 400716) 郑 昆
材料保护
DMSO 中 脉 冲 电 沉 积 Y 2 Ni 合 金 膜
2 0 0 1年2 月 第 34 卷第 2 期
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DMSO 中脉冲电沉积 Y2Ni 合金膜
中山大学化学与化学工程学院( 广州 510275) 刘冠昆 王小晗 中国电子产品可靠性与环境试验研究所( 广州 510610) 何 山
[ 摘 要] 采用脉冲电沉积技 术, 在室温下的含 YCl3 和 NiCl2 的二甲基亚砜( DMSO) 溶液中, 沉积出含稀土元 素 Y 的 Y2 Ni 合金薄膜。研究了影响镀层性能的工艺参数, 包括脉冲频率、占空比、电流效率及 Y 在镀层中的含量与电流密度 的关系,
用 X 射线分析仪确定镀层的物相组成, 用扫描电镜及能谱仪分 析了合金镀 层的组成 及形态。发 现, 随着电流 密度增 大, 合
[ 摘 要] 对非金属化学镀镍活化方法的研究进行了概述 , 提出了以特定镍盐溶液为活 化液的直 接活化法, 代替传 统 的贵金属活化工艺。采用该活化法可在陶瓷或玻璃基体上生成 具有较大催化活性的表面吸附金 属态镍, 然后化学 镀镍, 得
到光亮、完整且结合 力良好的 Ni2P 合金镀层。对直接活化的原理、活化时间、热处理 时间和温 度以及活化 剂浓度 等因素 的
3. 2 活化时间对活性的影响 活化时间不同, 样品表面活化 液的吸 附情况 也不同, 一般 低
于 10 min, 活化液吸附不足, 不能保证镀层完整; 要活化 10 min 以 上, 才 能充分吸附, 得到高覆盖 率, 并且活 化时间 越长, 获得完 全 覆盖的机会越大, 但超过 30 min 意义已不大( 见图 1) 。
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Mater ia ls Prot ection
Activation Process for Electroless Nickel Plating of Dielectric Materials
Feb 2001 Vol. 34 No. 2
次, 用 5 倍 放大镜观察 表面是否 剥落、/ 起泡0 ; 划痕实验 , 采用 类 似工艺制得的毛玻璃样品( 2 cm @2 cm) , 划相距 2 mm 的纵横各 5 道划痕, 形成交错的 格子, 5 倍放 大镜 下观察 格内 是否有 镀层 剥 落、/ 起泡0, 结果与敏化2活化法的镀层对比。
3 结果与讨论
3. 1 镍活化法的原理 通常认为, 化学镀镍能够连续 进行, 镍的自 催化起 着非常 重
要的作用。对陶瓷、玻璃这 类非金 属材料, 由于 表面缺 乏初始 的 催化单元, 必须 先活化, 以在 其惰性 表面上 形成初 始沉积点。 与 其用钯、金等贵金属来间接实现这 一过程, 不如 设法直 接让金 属 镍来完成。直接活化法即根据这一思路, 设计配制了一种便于吸 附和分解的镍盐活 化液, 使 经处 理过 的陶 瓷或 玻璃 表面 活化 时 能吸附足够的镍盐溶液, 经适当热 处理后, 镍盐 在材料 表面及 表 面的微孔中分解为金属镍, 也有极少部分为氧化镍, 在化学 镀时, 没有清洗掉的氧化 镍溶 解在 酸性 的镀 液中, 而 镍作 为化 学镀 镍 的初始沉积点, 具有较高的活性, 从而 催化生成 均匀完 全的覆 盖 层。实验表明, 用钯活化的表面, 诱发沉积需要 1~ 3 s, 而镍活 化 法却不到 1 s 即有大 量气泡生成。活化剂在 250 e 下的分解产物 的 X2射线衍射图有 3 个金属 镍的强 峰, 2H分 别为: 44. 40b( 111) , 51. 74b( 200) 和 76. 34b( 220) , 证明起活化作用的为金属镍。
综上所述, 贵金属活化 法虽已得 到广泛 应用, 但由 于其成本 较高、工艺较复杂 且容 易出现 贵金 属污 染镀 液等 原因 而受 到限 制, 因此, 开展非贵金属活化新工艺的研究很有必要。本着方便、 经济、易于清洁生产等原则, 本研 究提出 了一种 以镍盐 为活化剂 的直接活化新工艺。
2实 验
用镍盐、适量氨水、稳定剂和蒸馏水等配制成 pH 值为 8 左右 的活化液。该活化液为蓝绿色透明溶液, 其有效成分为低分子量 有机物的镍盐, 浓度 75 g/ L, 无毒 无刺激 气味, 性质稳 定, 可以长 期保存。氨水和稳定剂 的作 用是 和 Ni2+ 络合, 使 较高 浓度 的镍 盐溶液也能保持长 期稳定, 并 且能 促进 活化 液对 基体 表面 的润 湿和渗透。
1. 2 非贵金属活化法
[ 收稿日期] 2000- 10- 27
高德淑等[ 11] 以镍、铜的氢 氧化物 胶体溶 液浸 渍 ABS 塑料基 体, 用 NaBH4 还原二价镍、铜为 金属态, 然后 化学镀, 取 得一定的 效果, 但镀层的结合力差, 活性远低于钯盐制成的活化剂, 并且难 以达到完全覆 盖。还 有报 道 用 N 型 半导 体氧 化 物 SnO2、Ni2O3、 MgO 和 ZnO 等代替贵金 属作为 活化 剂[ 12] , 该 活化剂 既适 用于化 学镀镍也适用于化学镀铜。但 其工艺 过程仍 较复杂, 不易 控制, 其活化效果尚需进一步研究评价。
以常用电器陶瓷或钠玻璃 为基体, 清洗 后, 在上述 活化液中 活化 20 min, 使溶液完全浸湿表面, 然后 在 200~ 250 e 温度下热 处理 20 min, 使镍盐在陶瓷表面的微孔中分解为具有 很高催化活 性的物质, 清洗去除表面 附着不 牢的物质, 然 后施镀。 根据施镀 10 min 后的表 面覆盖 率评价 活性情 况, 完 全覆盖 为 100 分, 完全 镀不上为 0 分, 镀好的样品根据其覆盖情况对比打分。用于结合 力测定的样品施镀时间为 30 min。
4结 论
3. 3 热处理温度和时间对活性的影响 热处理的目的是 使活 化 剂中 的镍 盐热 分解, 从 而在 惰性 表
面形成有效的催化性单元, 这些单 元主要 是程度 适当的 金属镍, 因此, 控制适当的温度和时间至关重要。活性单元开始形成的温 度是 180~ 200 e , 当温度 低于 此值时, 无 论热 处理多 长时 间, 都 没有活化效果, 在 210~ 290 e , 温度越高, 所 需要的时 间越短, 但 温度高于 300 e 时, 会 使镍发生较 严重的氧 化, 生 成无活性的 氧 化镍, 导致催化性能下降, 不能 完全覆 盖, 另外, 在分解 温度以 上 处理时间过长, 也会发生同样问题, 见图 2, 图 3。