化学镀的应用.docx
化学镀的应用1机械、汽车、电子、航空自从1946年Herry和发现化学铬以来，化学铬已广泛应用于化学、机械、汽车、电子、航空航天等工业部门。化学镀与电镀相比，不需要外接电源，它是利用溶液中的还原剂将金属离子还原为金属并沉积在基体表面形成镀层。它操作方便，工艺简单，镀层均匀，孔隙率小，外观好，可沉积在塑料、陶瓷等多种非金属基体上。2化学镀涂层的制备化学镀自诞生以来，就以其独有的特点而受到各国研究者的广泛关注。 到目前为止，化学镀的研究重点已从原来的化学镀镍辐射到对各种金属和合金的镀覆工艺和原理的研究，如化学镀Cu、Co、Pa、Au、Fe-WB等。化学镀液所用的还原剂种类已从单一的次磷酸钠发展到甲醛、硼氢化物、肼、乙酸、氨基硼烷及其衍生物等。化学镀液在使用过程中，由于存在杂质和固体颗粒，容易自然分解而失效。为了很好地解决这类问题，引起了许多研究者对寻找和开发稳定剂的兴趣。目前使用的稳定剂主要有三类：含硫化合物如硫脲；重金属离子如Pb2+、Bi2+、Cd2+等；含氧酸盐如钼酸盐等。随着科学技术的发展，各种新材料层出不穷。 为了适应这种发展的需要，化学镀所涉及的基体材料已由钢铁扩展到不锈钢、铝及铝合金、塑料、玻璃、陶瓷等，所用基体的形状也由比较规则的块状、板状发展到各种不规则的颗粒，进一步拓宽了化学镀的研究领域。
化学镀早期的研究主要集中在耐磨性和耐腐蚀性方面，但现在对其电性能和磁性能的研究也很多。随着化学镀在工业中的应用范围和生产规模的不断扩大以及环保意识的增强，化学镀废液对环境的污染越来越受到人们的重视，因此对化学镀液的净化和再利用的研究成为一个比较新的研究方向，并取得了一些研究成果。 3 化学修复技术的应用类型 3.1 化学镀镍的用途 化学镀镍通常是指酸性化学镀Ni-P合金，但实际上化学镀镍是一个大家族的总称。化学镀层的选用取决于各种用途。化学镍合金层因种类和成分的不同而表现出各种性能，大大扩展了应用领域。 3.1.1 在电化学中的应用 Ni-P合金镀层根据磷含量的不同（1%~14%）分为低磷、中磷和高磷三种类型，它们的物理、电性能和表面特性有很大差异。 此外，镀层在不同条件下进行热处理，也会使其性能发生明显变化。在物理性能方面，Ni-P合金具有优良的耐腐蚀性和耐磨性，因此在汽车发动机、化学品运输槽车、采矿、石油、天然气工业中得到广泛的应用。在电性能方面，磷含量为5%～15%的Ni-P合金镀层呈现非晶态结构，具有较高的电阻率、低温电阻率（TCR）和非磁性性能，使其在电子元器件行业得到广泛的应用。此外，高磷Ni-P合金镀层的非磁性性能被广泛应用于铝硬盘的基底涂层、电子仪器、半导体电子设备的电磁干扰屏蔽层等。
Ni-P合金化学镀在复合材料制造中也有一定的应用。例如用粉末冶金法制造的SiC/Fe金属基复合材料，由于SiC颗粒与Fe基体界面的物理化学性质差别较大，复合性能较差。通过在颗粒表面化学镀Ni-P合金，可以改善二者的复合性能。3.1.2 Ni-B合金镀层与Ni-P合金镀层一样，Ni-B合金镀层的性能随硼含量的变化而变化。低硼含量(0.2%~3%)合金镀层最适合工业应用。低硼含量合金镀层导电率高、接触电阻小、钎焊性能好，因此Ni-B合金镀层特别适合在电子元器件行业应用，而且Ni-B合金镀层在许多场合已部分或全部取代了金的使用。高硼含量的Ni-B合金镀层硬度较高，经热处理后，其硬度将进一步提高。 例如含2%硼的Ni-B合金镀层，其努普硬度约为，经250℃×1h热处理，其硬度可提高到1左右。Ni-B合金还可以实现Ni-B-Al2O3和Ni-B-SiC化学复合镀，可获得耐磨、减摩性能优良及结合强度高的镀层，因而广泛应用于各种机械耐磨件、模具等，从而延长各种机电设备的使用寿命。3.1.3 Ni-P-SiC等类型化学镀镍包括：Ni-P合金化学复合镀，如Ni-P-MoS2、Ni-P-SiC等，主要用于耐磨性要求较高的场合；具有软磁性能的Ni-Fe-P镀层、用于磁盘记录介质的Co-Ni-P镀层和用于垂直记录介质的Co-Ni-Re-P镀层；具有优良的耐蚀性、耐磨性、抗磁性和低电阻抗性的Ni-Cu-P镀层等。
3.2 醛类替代物的化学镀化学镀铜自1947年首次报道H以来，已经成为一种比较成熟的工艺，但以前的研究在还原剂的选择上始终局限于甲醛（HCHO），因为甲醛具有难以忍受的气味，并且在电镀过程中会释放有害气体，因此需要寻找新型的还原剂。目前，甲醛替代物的研究已经取得了很大的进展，已报道的替代品有次磷酸盐（如）、乙基酚酸、DMAB（二甲基乙酰胺酸）等。其中，以次磷酸盐为还原剂的化学镀铜溶液比以甲醛为还原剂获得的镀层表面更加光滑，前者在电镀速度、镀层成分、晶体形貌等方面也表现出后者所不具备的优势。表1是采用次磷酸钠作为还原剂进行化学镀铜的两种电镀工艺。 化学镀铜以其良好的延展性、电性能以及无边缘效应等优点，在塑料金属化，尤其在电子工业中得到了广泛的应用。采用次磷酸钠作还原剂的化学镀铜新工艺，可得到针状结晶的镀铜层，若用于制造多层印刷电路板，与各种树脂基材都有很高的结合强度；而化学镀铜与化学镀镍相结合，则可用于制造对电磁波屏蔽要求较高的各种场合。此外，化学镀铜还可用于包覆粉末，与粉末冶金法相结合，制造复合材料。 3.3 其他防污染技术的应用 3.3.1 在其他领域的应用 化学镀钯及钯合金，在某些用途上已发展成为化学镀金更经济的替代工艺。
钯和金的沉积硬度和熔点不同，但都具有优良的抗氧化性能，在高温高湿气氛下性能稳定。化学镀钯主要应用于双列直插式封装电路（DIP）等各种混合电路。但随着科技的发展，电路和各种仪器将变得越来越复杂和小型化，化学镀钯在钎焊等某些性能方面不如化学镀金，因此化学镀金在这些场合仍然占有不可替代的地位。但由于化学镀金成本较高，寻求一种高效且在满足性能要求的条件下能获得尽可能薄的镀金层的工艺将是一个很好的发展方向。 3.3.2 金属基复合材料 化学镀铂层均匀，内应力很小，可以沉积在很小或复杂的基体表面。化学镀铂可用于镀非金属基体，镀层耐久性高。这种工艺甚至用于牙科植入技术。 化学镀银是工业上最早应用的化学镀，主要用于制镜工业、热水瓶内胆等轻工产品，同时化学镀银也应用于一些难以应用电沉积方法的复杂形状及一些非导电工件的金属化。4 其他方面的研究化学镀可以在多种材料表面实现化学镀，镀层因种类和组分不同，可以满足多种性能要求，因此化学镀几乎在所有工业部门得到了广泛的应用。但化学镀作为一种优良的表面处理技术，还需进一步的研究和发展，主要在以下几个方面：（1）深入研究化学镀液的稳定性及稳定剂的发现和开发；（2）寻找和采用新型还原剂，获得新的化学镀铜工艺；（3）研究开发各种有特殊用途的功能镀膜；（4）从粒子表面改性角度研究各类粒子表面的化学镀工艺； (5)随着化学镀技术应用的范围和规模越来越大，其引起的污染问题已引起各国研究者的普遍关注，因此化学镀废液的净化与回用已成为一个新兴的研究方向。