首先:化學(xué)鍍鎳基本知識說(shuō)明
化學(xué)鍍鎳即使用化學(xué)方式的鍍鎳方法,最初作為電鍍鎳的代用方法被工業(yè)化應用,以后由于鍍層的耐磨性、耐蝕性等物理化學(xué)性能優(yōu)異,化學(xué)鍍鎳獲得了廣泛應用。
化學(xué)鍍鎳過(guò)程沉積金屬的原理與置換法和電解法等不同,它是利用鎳鹽溶液在強還原劑的作用下,使鎳離子還原成金屬鎳,還原金屬離子所需的電子由還原劑提供。
化學(xué)鍍鎳工藝流程種類(lèi),按鍍液的pH值可分為酸性和堿性?xún)纱箢?lèi),按鍍層成分可分為Ni-P和M-B等情況。酸性Ni-P化學(xué)鍍鎳工藝按鍍層中磷的含量又可分高磷、中磷和低磷3類(lèi)。
對于這些不同類(lèi)型的化學(xué)鍍鎳工藝,具體發(fā)生的反應有所差異,但反應原理則基本相同,都是鍍液中的還原劑將鎳離子在催化活性的物體表面還原成金屬鎳鍍層。
第二:化學(xué)鍍鎳的溶液
化學(xué)鍍鎳工藝水平,主要取決于鍍液的組成。最原始的化學(xué)鍍鎳溶液,僅是鎳鹽和次亞磷酸鈉的混合溶液,這種鍍液極不穩定,在無(wú)催化活性表面時(shí)也能發(fā)生氧化還原反應。
第二代鍍液在鎳鹽和次亞磷酸鈉混合溶液的基礎上,添加了適當的絡(luò )合劑,其組成情況與銀鏡反應所用的混合溶液相類(lèi)似,這一代鍍液的穩定性有所提高,但只能一次性使用。
經(jīng)過(guò)不斷的改良和發(fā)展,目前的鍍液已成為鎳鹽、還原劑、絡(luò )合劑、穩定劑、促進(jìn)劑、緩沖劑等的混合溶液,具有很高的穩定性,可以實(shí)現微機自動(dòng)控制和自動(dòng)補加,成本比過(guò)去大大下降。鍍鎳溶液中的主要成分及其作用如下:
鎳鹽:提供Ni2+,一般用NiSO4·6H2O。鍍液中Ni2+的濃度為5-7g/L。
還原劑:最常用的還原劑有次亞磷酸鹽、硼氫化合物、胺硼烷和聯(lián)氨。采用NaHzPOz作還原劑獲得Ni—P合金鍍層,采用作為還原劑得到 —N合金鍍層。
絡(luò )合劑:絡(luò )合劑能與鍍液中的Niz 形成絡(luò )合物,控制可供反應的游離N 濃度,抑制亞磷酸鎳的沉淀。
常用的絡(luò )合劑一般含有羥基、羧基或氨基,如醋酸、丁二酸、羥基乙酸、乙二胺等。
穩定劑:化學(xué)鍍鎳溶液本身處于熱力學(xué)不穩定狀態(tài),鍍液中一旦有催化效應的金屬微粒存在,特別是鎳沉積過(guò)程中產(chǎn)生的鎳微粒,會(huì )使溶液立即發(fā)生劇烈的自分解反應而失去作用。
穩定劑可使有催化效應的活性中心中毒,失去催化作用常用的穩定劑有重金屬離子。當前的發(fā)展趨勢是有機物。
值得注意的是過(guò)量的穩定劑會(huì )使反應停止,其濃度一般控制在(1-10)×10 之內。
促進(jìn)劑:沉積速度與溶液的穩定性是一對矛盾,穩定劑的加入在提高溶液穩定性的同時(shí),使鍍液的沉積速度下降。
為了使溶液既有高穩定性又有較快的沉積速度,還需要加入促進(jìn)劑。常用的促進(jìn)劑有脂肪酸、可溶性氟化物等。
緩沖劑:由于化學(xué)鍍鎳過(guò)程中H+的產(chǎn)生,落液的pH值會(huì )連續下降,沉積速度也下降。緩沖劑能有效地控制溶液的pH值。
常用的緩沖劑是乙酸、丙酸、丁二酸、己二酸等有機弱酸的鈉鹽或鉀鹽。酸性化學(xué)鍍鎳的pH值一般控制在4~6。
另外,為了提高鍍層的光亮度和致密性,還需要添加適量的光亮劑和潤濕劑。