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化学镀镍的机理和特点

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-23  浏览次数:800
核心提示:化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。化学镀镍可以选用多种还原剂,目前工业上应用最普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,其反应机理,普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。

(1)化学镀镍的机理

化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。化学镀镍可以选用多种还原剂,目前工业上应用最普遍的是以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺,其反应机理,普遍被接受的是“原子氢理论”和“氢化物理论”。

1)原子氢理论

原子氢理论认为,溶液中的Ni2+靠还原剂次磷酸钠(NaH2P02)放出的原子态活性氢还原为金属镍,而不是H2PO2-与Ni2+直接作用。

首先是在加热条件下,次磷酸钠在催化表面上水解释放出原子氢,或由H 2PO2-催化脱氢产生原子氢,即

 


 

 


 

然后,吸附在活性金属表面上的H原子还原NiZ+为余属Ni沉积存T件亮而.即

 


 

同时次磷酸根被原子氢还原出磷,或发生自身氧化还原反应沉积出磷,即

 


 

 


 

H2的析出既可以是由H2POf水解产生,也可以是由原子态的氢结合而成。即

 


 

 


 

2)氢化物理论

氢化物理论认为,次磷酸钠分解不是放出原子态氢,而是放出还原能力更强的氢化物离子(氢的负离子H一),镍离子被氢的负离子所还原。

在酸性镀液中,H2PO2-在催化表面上与水反应,即

 


 

在碱性镀液中,则为

 


 

镍离子被氢负离子所还原,即

 


 

氢负离子H一同时可与H20或H+反应放出氢气:

酸性镀液

 


 

碱性镀液

 


 

同时有磷还原析出,

 


 

(2)化学镀镍的特点

迄今为止,化学镀镍的发展已有50多年的历史。经过半个多世纪的研究开发,化学镀镍已进入发展成熟期,其目前的现状可概括为:技术成熟、性能稳定、功能多样、用途广泛。

用化学镀镍沉积的镀层,有一些不同于电沉积层的特性。

①以次磷酸钠为还原剂时,由于有磷析出,发生磷与镍的共沉积,所以化学镀镍层是磷呈弥散态的镍磷合金镀层,镀层中磷的质量分数为1%~l5%,控制磷含量得到的镍磷镀层致密、无孔,耐蚀性远优于电镀镍。以硼氢化物或氨基硼烷为还原剂时,化学镀镍层是镍硼合金镀层,硼的含量为1%~7%。只有以肼作还原剂得到的镀层才是纯镍层,含镍量可达到99.5%以上。

②硬度高、耐磨性良好。电镀镍层的硬度仅为l60~180HV,而化学镀镍层的硬度一般为400~700HV,经适当热处理后还可进一步提高到接近甚至超过铬镀层的硬度,故耐磨性良好,更难得的是化学镀镍层兼备了良好的耐蚀与耐磨性能。

③化学稳定性高、镀层结合力好。在大气中以及在其他介质中,化学镀镍层的化学稳定性高于电镀镍层的化学稳定性。与通常的钢铁、铜等基体的结合良好,结合力不低于电镀镍层和基体的结合力。

④由于化学镀镍层含磷(硼)量的不同及镀后热处理工艺的不同,镀镍层的物理化学特性,如硬度、抗蚀性能、耐磨性能、电磁性能等具有丰富多彩的变化,是其他镀种少有的。所以,化学镀镍的工业应用及工艺设计具有多样性和专用性的特点。

由于化学镀镍层具有优良的综合物理化学性能,该项技术已经在电子、计算机、机械、交通运输、能源、化学化工、航空航天、汽车、冶金、纺织、模具等各个工业部门获得了广泛的应用。

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