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中低温化学镀镍工艺的新进展:超声波法

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-16  浏览次数:739

超声波法

 

    从热力学角度看,要成功实现镍磷沉积,次磷酸根离子必须跨过能垒才能被氧化并释放出活性氢原子,超声波可以促使次磷酸根离子在镀液温度较低的情况下跨过能垒,实现沉积。但在施镀过程中使用超声波会降低镀液的稳定性,同时使镀液的工艺和镀层性能变差。

 

    超声波应用于中低温化学镀镍的作用机理主要有以下2种观点:一种观点[10]认为,超声波导致镀液与基体的界面处形成空化作用,影响了化学反应,产生了活化态氢原子,有利于提高反应的还原性和镍的沉积速率,从而实现在不影响沉积速率的前提下降低工作温度;另一种观点[7]认为,超声波对镀液的空化作用,可使气泡进一步生成和扩大,然后突然破灭,在气泡急速崩溃期间产生瞬间高温,增强了分子碰撞,增加了活化分子数目,加快了镍的沉积速率。

 

    国外在这方面研究较早。20世纪50年代,Rich[11]就将20 kHz的超声波应用到碱性镀液中,并获得了较高的沉积速率。G.O.Mallory于1978年描述了超声波对化学镀Ni-P合金物理性质的影响,并在以后的工作中进行了更加深入的研究。K.Kobayashi等人[l2]从化学镀镍的动力学入手,研究了超声波对化学镀镍的影响。

 

    国内这方面的研究始于20世纪90年代,山东工业大学的崔宁等人[13]在温度为75 ℃、pH为4.8的条件下,研究了酸性镀液中超声波对化学镀Ni-P非晶态合金的镀速、镀层中磷的质量分数、镀层显微硬度及孔隙率的影响,获得了镀速达10 μm/h的高硬度、低孔隙率的化学镀镍层。

 

    李惠琪等人[l4]研究了低温(40℃)超声波化学镀镍层的初期析出行为、组织和相结构,并与常规化学镀镍层进行了比较。高温时,镀液中各种离子在剧烈的无规则碰撞及氧化还原后产生的镍层的自催化作用下,自发进行氧化还原反应,产生金属镍的沉积。当在化学镀镍溶液中施加超声波时,超声波将引起介质分子以其平衡位置为中心的振动。在超声波压缩相内,分子间的平均距离小;而在稀疏相内,分子间距将增大。与传统化学镀镍工艺相比,低温超声波化学镀镍温度低,大大降低了能耗,镀液稳定性明显提高,所得镀层磷的含量及硬度均有所提高,组织结构更加致密均匀[15]

 

    刘峥[l6]也利用超声波进行了化学镀镍工艺的研究,发现与常规化学镀镍工艺相比,超声波化学镀镍可显著提高化学镀Ni-P合金的镀速,同时降低合金中磷的质量分数,而镀层的孔隙率明显减少,得到的镀层光亮,耐蚀性好。朱流等人[17]通过在施镀过程中引入超声波,发现超声波的引入不仅可以大大提高镀速,而且可以改善镀层的性能。

 

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