化学镀的研究现状

目的和意义

化学镀（Chemical plating）,又称为无电解镀（Eletro less plating）。因为在工件施镀的过程中，虽说电子转移，但无需外接电源，工件表面层完全是靠化学氧化还原反应实现的。

化学镀的生命是比较年轻的，比起传统的电镀要年轻100多岁，知道20世纪70年代后期才逐步被我国所认识和重视。1975年开始出版了有关科学书籍，1992年全国召开了首届化学镀镍会议，其后每两年召开一届，从此在我国揭开了化学镀镍技术的新篇章。

化学镀的发展史主要还是化学镀镍的发展史。因为化学镀镍技术研究得比较早，技术比较成熟，而且应用比较广泛。目前世界上应用的最好和最广泛的国家，要算美国、德国、法国、英国、意大利、西班牙、瑞士等国家，尤其是美国，她基本上摒弃了传统的电镀工艺，取而代之的是全国大约900多家化学镍工厂，广泛服务于计算机、电子、阀门、航天、汽车、食品、化工、机械、纺织、钢铁等多个领域和行业，且逐步全方位的渗透到社会的各个方面。化学镀镍所获得的镀镍层，由于自身的突出特点和优异性能，越来越被广大的用户认同和接受。它的最突出特点是镀层具有高耐腐蚀性、高耐磨性及高均匀，即三高特性。化学镀镍层多半是以镍磷、镍硼为为基础的多元合金镀层和复合镀层，镍磷合金镀层占有绝大多数，化学沉积的镍-磷镀层随着磷的含量的增加，其组织结构的转变，是由极细小的晶体变成微晶（尺寸约为5纳米，电镀镍的晶粒尺寸约为100纳米），最后变为完全的非晶体（类似液体的原子无序排列）。正是这种非晶态结构（不是唯一，但是很重要的一点），由于没有晶界、位错及成分偏析等现象，使之在腐蚀介质中不太容易形成腐蚀微电池从而在耐化学腐蚀、耐气体腐蚀以及耐色变性方面表现极为优异。

例如：在5%HCl溶液中，含磷量10.9%(质量分数)的化学镀镍磷合金镀层，其耐蚀性比

1Cr18Ni9Ti不锈钢高出10倍；在10% HCl溶液中，则要高出20倍以上。即使在气相或液相H2S介质中，镍磷合金镀层的腐蚀速率均比1Cr18Ni9Ti不锈钢要低。当镀层中磷的含量例如：在5%HCl溶液中，含磷量10.9%(质量分数)的化学镀镍磷合金镀层，其耐蚀性比1Cr18Ni9Ti 不锈钢高出10倍；在10% HCl溶

液中，则要高出20倍以上。即使在气相或液相H2S介质中，镍磷合金镀层的腐蚀速率均比1Cr18Ni9Ti不锈钢要低。当镀层中磷的含量较高时可以达到基本无腐蚀发生。

化学镀镍层在大气条件下的耐蚀性和耐色变性都优于电镀镍层。电镀镍层表面即使在城郊的大气环境中，仅隔几天就会变成灰色，而镍磷化学镀层表面，其外观可以长期保持不变。若在化学镀后，进行钝化处理或用有机涂层进行封闭处理，其抗色变性能将更加卓越。耐磨性是一个系统性，而不是材料的固有属性，是材料处于系统中在一定磨擦条件下，表现出来的对抗磨损的能力。一般而言，硬度越高的材料其耐磨性越高。由于镍磷镀层有比较高的硬度（镀态硬度可达HV400~600，电镀镍仅为HV160~180），还可以通过热处理进一步提高（可达HV1000以上），因此Ni-P镀层是比较理想的耐磨镀层，尤其是低磷镀层更具有优良的耐磨性。镀层的高均匀性，也是化学镀的突出优点之一。在电镀工艺中，由于被镀工件的几何形状复杂及多样性，从而造成电流密度分布不均匀，还会造成均镀能力和深度能力出现差异等现象，从而使工件表面镀层厚度相差较大，少则几个微米（有辅助阳极时），多则十几个甚至几十个微米。要知道，镀层厚度的均匀性对构件的配合精度以及零件自身的耐腐蚀性影响极大。化学镀是利用还原剂以自催化反应在工件表面得到镀层，不受外加电流的影响，不管工件形状如何复杂，只要表面完全被镀液所浸没，且让氧化还原反应所产生的氢气有自由流动排出的空间，则再复杂的工件（如深孔、沟槽、曲面、螺旋、甚至盲孔等）都可以获得厚度均匀的镀层。用“面面俱到”、“无微不至”等成语来形容这种膜厚的均匀性，真是恰如其分、恰到好处。有的用户，正是利用化学镀这种独有特性，将有精密配合要求的零件配合公差尺寸，设计好后通过化学镀镍工艺控制镀层厚度来实现，从而减少了精细加工工序，既降

低了成本，又提高了工效，真是太秒了！这在工模夹具制造、阀门制造、精密机械制造等行业中应用例子不少。

化学镀层的厚度选择十分重要，因为他与产品零件的耐蚀性、耐磨性、抗色变性等关系十分密切。化学镀层的孔隙率对产品零件的耐蚀性起着决定的因素，而且孔隙率的高低是随着镀层厚度的增加而减少的（见右图）。一般酸性化学镀镀层厚度大于7um时，其孔隙率与电镀镍15um镀层厚度的孔隙率差不多。若化学镀镍层厚度达到15um时，其镀层的孔隙率基本上消失，当然镀层基体的粗糙度要低。零件的粗糙度与镀层厚度的关系大致为：粗糙度

Ra=0.40um以下时，其镀层厚度需在5~7um较合适，若粗糙度Ra=0.80~1.6um时，则镀层厚度要达到8~10um较恰当，若粗糙度Ra=3.2~6.3um时，则镀层厚度要达到12~20um较好。当然镀层厚度的选择，应根据产品的使用环境、工作介质、运动性质和负荷情况等条件综合考虑。这样才能充分发挥镀层厚度的功效，确保产品的可靠性和寿命要求。化学镀镍在我国经过20多年的推广和应用，该项技术越来越成熟，应用越来越广泛，使用效果越来越好。随着镀液稳定剂研究不断取得进展，以及镀液寿命的不断提高，可以说化学镀镍已经进入了一个发展成熟期。可以预言，21世纪化学镀镍技术将会全面普及到所有工业部门及行业，将会被越来越多的有识之士认同和接受，成为一种新型的并具有强大生命力的表面处理技术。

化学镀镍的发展前景

化学镀镍的发展前景

国内外有关专家普遍看好化学镀镍的发展前景。总的来说，在不远的将来计算机硬盘化学镀镍仍将是化学镀镍的最大市场。化学镀镍在电子工业、轻金属（镁、铝）防护方面将有重要增长，在油田，采矿和化工工业保持稳定，而在汽车工业发展潜力很大。当然，与先进国家相比，我国在化学镀镍的工艺、设备规模、和镀层质量

等方面都还有很大的差距，不少同行对此持有相同看法，需要我们同行齐心协力，共商良策，迎头赶上。目前，化学镀镍在难镀基材方面的工艺尚有待改进，轻金属的无孔隙薄镀层仍面临挑战，较薄的镀层意味着成本降低、生产率提高、化学试剂消耗减少，最后将赢得化学镀镍的更大市场。随着环保要求的进一步严格，一方面由于镀铬受到限制而给化学镀镍的取而代之提供机遇；另一方面降低污染，延长镀液使用寿命，降低成本仍然是化学镀镍同行面临的一项长期任务。随着电子、计算机和通信等高科技产业的迅猛发展，为化学镀镍技术提供了巨大的市场，预期化学镀镍技术将会持续高速发展。为了满足更复杂工况的要求，化学复合镀、化学镀镍基多元合金、纳米化学镀等工艺逐渐发展起来。另外，实际情况的不断发展变化，要求化学镀镍技术也不断推陈出新，以满足更复杂和更苛刻的使用条件。

作为研究者，在注重实际应用的同时，也不能忽视基础理论研究。理论与应用应当协调一致，共同发展，我国的化学镀镍技术才不会落伍，才会赶上西方国家的水平。另外同行之间要加强技术交流，广泛开展互利合作。专家学者，镀覆厂商，设计人员和用户之间的沟通和合作，将促进化学镀镍技术的健康快速发展。

在表面处理领域，化学镀镍虽然不是灵丹妙药，但它确实可以在应用中发挥重要的作用。已经有人预言，21世纪化学镀镍仍将是一项很有生命力的表面处理技术。

现状

1电镀及化学镀磁记录介质薄膜的最新进展①随着化学镀N i2P 合金在计算机硬盘上的应用, 电镀与化学镀技术已广泛用于磁记录介质

薄膜的制备. 早在60 年代, 人们就已发现化学镀钴合金薄膜具有较高的矫顽磁力, 可以作

为磁记录介质. 由于那时没有高密度记录, 对磁性能的稳定性和重现性要求不高. 随着个人电脑的小型化、高性能化, 要求磁记录密度比原来提高1 000 倍以上, 这样, 传统的涂敷型磁记录薄膜已不满足要求, 开始考虑用溅射方法制备出高密度的连续介质薄膜, 但溅射方法成本高、生产效率低, 不利于大规模工业化生产. 为此, 提出了用电镀及化学镀的方法制备磁记录介质薄膜.通过电镀和化学镀, 可以得到横向磁记录介质、垂直磁记录介质、磁光记录介质等, 为得到磁性能稳定的薄膜, 必须严格控制镀液组成及工艺条件、降低镀液中的杂质含量、严格工艺过程等[1 ].电镀包括从水溶液和非水溶剂中的电镀两个方面, 从水溶液中电镀主要包括电镀N i2Fe合金和Fe2Co 合金等软磁介质, 从非水溶剂中电镀主要是电镀稀土2铁系金属合金, 如Tb2Fe合金、N d2Fe 合金、Dy2Fe 合金和Tb2Fe2Co 合金等, 用作磁光记录介质. 化学镀则主要是在化学镀N i2P 合金、Co2P 合金的基础上, 通过添加其它金属盐, 得到高密度磁记录介质薄膜, 如Co2N i2P、Co2W 2P、Co2M n2P、Co2N i2M n2P、Co2N

i2Re2M n2P、Co2N i2Re2P 和Co2N i2Zn2P 合金等.

电刷镀与化学镀技术相结合在表面强化领域的应用

20世纪50年代化学镀镍磷合金镀层被美国科学家A.Brenner和G.Riddell成功研制后，国内外等研究部门开始了对化学镀镀层进行深入的研究+ 随着现代科学技术的迅猛发展，化学镀的工业应用愈加广泛，由于化学镀具有良好的均镀能力、较高的硬度、较好的耐磨性、优良的耐蚀性，使得化学镀这一新型表面处理技术被广泛应用在电子、计算机、化工、国防、宇航、机械、石油、汽车、纺织及原子能等工业领域+ 9" 年代以来，化学镀技术已成为发展最快的表面技术，并在实践中取得了可喜的成绩. 随着化学镀工艺应用领域的扩展和表面处理技术的飞速发展，化学镀工艺在生产实践中遇到了新的难题+ 主要有：!根据实际需要如何解决镍磷合金厚镀层问题?如何解决大型工件化学镀的易剥落问题?怎样解决多层镀问题?怎样解决各种难镀金属基体表面的化学镀快速起镀问题?针对上述问题，专业人士进行了充分的研究，并获得了良好的效果。

电刷镀技术与化学镀技术相结合，在表面强化领域中的作用是不可估量的K 随着科学技术的发展和研究的不断深入，相信在实践中它们的作用会得到进一步发展和更加完善K

非金属材料化学镀的应用新进展

化学镀是提高金属或非金属等材料表面特性的一种强化方法。目前已广泛应用于石油化工、电子技术、航空航天和机械等领域。随着新材料的不断产生,大量的非金属材料表面需要进行金属化处理,如汽车家电行业中应用广泛的塑料电镀件、计算机和印刷电路板行业中的素烧陶瓷表面的化学镀镍、电池行业中镀在聚氨酯泡沫上作为极板的发泡镍极、碳纤维与尼龙纤维在制备复合材料中的化学镀镍处理以及在超细陶瓷粉体上的化学镀工艺等。本文着重论述了非金属基体化学镀技术近年来的研究和应用情况[ 1～2 ]

结束语

由于化学镀层具有良好的均匀性、高致密度和优良的表面特性,其应用和研究引起了人们的广泛关注。作为功能性镀层,化学镀未来将主要向两个方向发展: ①功能多样化和与其它先进的辅助技术相互融合,包括印刷电路板的计算机的辅助设计,激光、紫外光、红外线、超声波的诱导化学镀,纳米颗粒的掺杂和特殊功能元件的制造技术; ②在现有的基础上进一步完善与提高。这包括化学镀镍钴合金的高容量存储、化学镀锡合金的速度提高及化学镀过程中恒定镀速的控制问题。作为一门多学科交叉的应用技术,化学镀在非金属材料的热处理领域和表面处理领域必将拥有广阔的发展空间和良好的应用前景。