化学镀镍磷合金工艺研究+文献综述总结：采用单因素变量法和烧杯实验方法，对化学镀镍磷合金工艺中的主要盐类、添加剂及相关操作条件进行了研究和讨论一一进行，得出了最佳工艺配方和操作条件。 即主盐NiSO4•/L； 还原剂•/L； 缓冲剂柠檬酸三钠10g/L； 乙酸钠10g/L； 络合剂乳酸（85%）8ml/L； 丙酸4ml/L，碘酸钾12mg/L，pH 5.0； 温度80℃。采用滴加钯离子的方法测得镀液的稳定性为72s。 使用厚度测量方法，发现电镀期间的沉积速率为14.7μm/h。 通过弯曲试验方法，发现涂层结合力良好，采用贴纸法进行测量。 镀层孔隙率减少，蓝点增多； 采用维氏显微硬度法测得涂层硬度为Hv510。 获得光亮的镍磷合金镀层。 涂层质量满足要求。 镀液的沉积速度合适。 镀液的使用寿命达到预期要求。 电镀液不含RoHS指令禁止的铅、镉等重金属。 11293 关键词：化学镀； 镍磷合金； 工艺参数； 重金属 -t:thod,ethod,-,,,..6H2O:•2H2O:er::(85%):8ml/:::5.0,:80 .,sion,,;nts.-ng,,,等。 参考文献...221 引言 1.1 化学镀镍磷合金的概述及研究意义 化学镀镍是1946年由美国人在实验室发现的。
当他们在镍钨合金电镀中添加次磷酸盐时，发现电流效率异常，达到了130%。 他们发现了次磷酸盐对镍的化学还原作用，并于1946年获得了化学镀镍的专利。此后，化学镀镍技术迅速发展，工艺配方不断发展和进步。 特别是20世纪80年代以来，以每年15%的增长率发展。 它是近年来表面处理领域发展最快的工艺之一[1]。 研究本课题的意义在于寻找合理适用的方法或公式来解决相关问题，以满足产业发展的要求。 其意义在于推动化学镀镍磷合金工艺研究的发展，寻找最佳配方。 ，可以获得符合要求的镀层，且镀液不含污染环境的化学元素。 镀液稳定、使用寿命长等问题也需要解决。 1.2化学镀镍磷合金研究的目的和内容。 化学镀镍磷合金镀层厚度均匀、硬度高、耐磨性好，应用广泛。 传统光亮化学镀镍含有的铅、镉等有害物质会受到限制。 本项目希望通过实验研究获得一种化学镀镍工艺，可以镀出光亮的Ni-P合金镀层。 工艺成分及镀层不含RoHS指令禁止的铅、镉等。 重金属[1]。 并研究工艺的各种参数，讨论其对工艺和涂层的影响，测量溶液和涂层的性能指标，说明工艺的水平。 1.3 化学镀镍磷合金的研究现状 1.3.1 化学镀的发展历史 化学镀的发展历史主要是化学镀镍的发展历史。
尽管A.Wurtz早在1844年就发现次磷酸盐可以还原水溶液中的镍，但化学镀镍技术却是在美国发现的。 他们提出了一种沉积非粉末镍的方法，并阐明了涂层的催化性能，使化学镀镍技术的应用成为可能。 因此，化学镀镍技术的历史还很短，真正大规模工业化应用只是在20世纪70年代末期。 早期开发了含磷5%～8%的中磷涂料。 20世纪80年代初，开发出P%9～12的高磷非晶结构镀层，使化学镀镍向前迈进了一步。 20世纪80年代末至90年代初，开发了P%为1～4的低磷涂料。 不同磷含量的涂料具有不同的物理和化学性能。 化学镀镍最早的工业应用是二战后的美国通用运输公司。 他们系统地研究了这项技术后，于1955年建立了第一条生产线，并开发了化学镀镍液产品“”。 20世纪70年代，开发了仍然使用次磷酸钠作为还原剂的工艺，并使用硼氢化钠作为还原剂来镀Ni-B层。 后来又出现了以肼为还原剂的化学镀镍方法。 在提高化学镀镍溶液质量的基础上，化学镀镍生产线的设备和技术得到了迅速发展，逐渐从小槽到大槽，从手工操作、间歇过滤、手动测量镀液中的各种参数流程自动控制 温热、浴液循环、过滤、搅拌。 微机控制的生产线可以自动检测镀液pH值和Ni2+含量的变化，并立即补充，大大提高了产品质量和生产效率。
自1959年在美国召开第一届化学镀镍学术会议以来，发表了大量的论文和专利。 1989年美国电化学会秋季年会上，建立了化学镀学术研究报告专辑，显示了化学镀学术研究的普遍性。 由于电子计算机、通信等高新技术产业的快速发展，为化学镀技术提供了巨大的市场。 20世纪80年代是化学镀技术研究、开发和应用快速发展的时期。 在与其他表面处理技术的激烈竞争中，化学镀技术在西方工业化国家的应用每年净增长率为15%； 这是金属沉积史上第一次以前所未有的发展速度。 值得注意的是化学镀镍技术的新发展。 为了满足更复杂工件的要求，化学复合镀、化学镀镍基多元合金镀、Ni-P合金层着色等工艺也逐渐发展起来。 1.3.2 国外化学镀镍研究情况 1944年，两位美国人开始研究化学镀镍，化学镀镍到广泛应用大约用了30年的时间。 到了20世纪80年代末，化学镀镍技术已经取得了很大的突破。 镀液的寿命、稳定性等问题已初步解决，化学镀镍基本可以实现规模化生产。 由于市场和应用领域不同，化学镀镍在美国和欧洲的发展也有所不同。 在美国，主要关注的是提高镀液的性能而不是镀层的性能。 在欧洲，德国主要采用镍硼合金代替镍磷合金，以增加镀层的耐磨性。 1.3.3 国内化学镀镍的研究现状化学镀镍在国内也受到了广泛的关注。 1975年国防工业大学出版社出版周荣廷主编的《化学镀镍原理与技术》一书，1983年四川科学技术出版社出版吴学高、李明华主编的《化学镀镍》 。 1996年，上海交通大学出版了 撰写、罗守福泽翻译的《化学镀镍》。 1998年云南科学技术出版社出版了郭忠成、杨教授的《化学镀镍》引人注目的《化学镀镍原理及应用》，1999年国防工业出版社出版了《现代化学镀镍及复合镀新技术》颜红主编，2000年蒋晓霞、沉伟主编的《化学镀理论与实践》。
同年还有李宁、袁国伟、李德裕主编的《化学镀镍基合金镀理论与技术》一书。 目前化学镀镍的研究倾向于钠镍基合金，如镍铜磷合金，其电阻温度系数低，当温度变化时电阻基本保持恒定。 因此，该合金在微电子领域得到广泛应用。 行业。 还有低磷化学镀的研究。 低磷化学镀镍可以替代性能相似的镍硼合金[3]。 还有很多优点：硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性好、电磁性能优越、应力均匀等。可以说，化学镀镍在我国的发展也前景光明，将会有良好的发展前景。 采用合理、科学的实验方法，找到符合规定、能满足预定要求的镀液配方，并利用该配方沉积出光滑平整的镍磷合金层。 研究了该工艺的各种参数并讨论了它们对涂层的影响。 测试不同样品镀层的性能和镀液的稳定性，并对这些条件下的数据进行分析和讨论。 对镍磷合金镀层配方中各种主要盐类和添加剂的含量进行正交实验，然后测试镀件的性能，找出化学镀镍磷合金的最佳配方含量。 电镀液和涂层必须符合相关规定，且不含有Rosh禁止的化学成分。 要求所得涂层均匀、光亮、结合力良好。 温度在70～85之间，pH在3.8～5之间。 2 技术原理 2.1 化学镀镍磷合金沉积机理 关于化学镀镍磷合金的理论有很多，但催化理论被大多数人所接受。
该理论可以通过以下过程来描述。 (1)化学沉积的镍磷合金镀液受热时不发生反应。 而是通过金属的催化，次磷酸盐在水溶液中脱氢形成亚磷酸盐，同时释放出初生原子氢。 H2PO-2 → PO2-+2(H) PO2-+H2O → HPO32- 或 H2PO-2+H2O →HPO32-+ H++2[H] (2) 初生原子氢吸附在催化剂表面金属并被活化，还原镀液中的镍离子，并在催化表面沉积金属镍。 Ni2++2[H]→Ni0+2H+ (3)催化金属表面新生原子氢将次磷酸盐还原为磷； 同时，由于催化作用，次磷酸盐分解形成亚磷酸盐和分子氢。 H2PO-2+[H] →H2O+OH-+P0 H2PO-2+ H2O→H[HPO2]- →H2↑ 由此可见，镍盐被还原，次磷酸盐被氧化。 总反应式为： Ni2++ H2PO- 2+ H2O→HPO32-+ H++Ni0 (4) 镍原子和磷原子共沉积，形成镍磷合金层[4]。 Ni+P→Ni-P合金（固溶体或非晶态） 由上可知，化学沉积Ni-P合金与电镀的区别在于电镀是利用电能将镍阳离子还原成镍并沉积在阴极上。 化学沉积是在无电流供电的条件下，利用化学还原的方法将镍阳离子还原成金属并沉积在催化金属表面。
由于铁、钴、镍、钯、铂等金属及其合金都具有催化作用，因此上述合金材料可以直接沉积镍磷合金，而且一旦开始，由于镍本身的催化作用，这种氧化还原反应就会发生。继续均匀、连续地遍及镀件，获得一定厚度的Ni-P合金镀层。 为了保证镀层的质量和镀液的稳定性，在化学沉积过程中，除了及时补充上述反应所消耗的主盐外，还需要添加适量的络合剂电镀液中的缓冲剂和稳定剂。 因此，化学沉积Ni-P合金的实际反应比上述反应复杂得多。 (3)络合剂：化学镀镍液中除主盐和还原剂外，最重要的成分是络合剂。 镀液性能的差异及其使用寿命的长短，主要取决于络合剂的选择及其匹配关系。 络合剂的作用是：A、防止镀液沉淀、析出，增加镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。 因此，配位能力强的络合剂本身就是一种稳定剂。 涂料性能要求高，所用溶液中无稳定剂，仅使用络合剂。 B 提高沉积速度。 添加络合剂后，沉积速度会提高很多。 在不添加任何络合剂的情况下，速度只有5微米/小时，速度很慢，没有实用价值。 加入适量络合剂，如乳酸，可提高到27.5，加入乙醇酸可提高到20，加入琥珀酸可提高到17.5。 C 增加镀液的 pH 范围。 亚磷酸镍沉积点随pH值变化。 例如pH=3.1时为20g/L。 要增加到180g/L，pH值必须小于或等于2.6。
D提高电镀质量。 镀液中加入络合剂后，镀出的工件光滑致密。 在化学镀镍中，虽然常用的络合剂有很多种，但所使用的络合剂必须具有较大的溶解度、溶液中符合化学镀工艺要求的pH范围以及一定的反应活性。 ，价格因素也不容忽视。 目前常用的络合剂主要是脂肪族羧酸的取代衍生物，如琥珀酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸和甘氨酸等，或其盐。 在碱性浴中，使用焦磷酸盐、柠檬酸盐和铵盐。 不饱和脂肪酸很少使用，因为不饱和烃饱和时会吸收氢原子，减少还原剂的利用率。 常用的络合剂一般不是简单的有机酸，而是烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的衍生物，称为取代酸。