化学镀镍及其原理
化学镀镍及其原理
目录：
1.化学镀
2.化学镀镍
3 化学镀镍的化学反应
4 化学镀镍热力学
5化学镀镍关键技术
6 化学镀镍应注意的问题
7化学镀镍的应用
化学镀
摘要：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简单、节能环保等特点越来越受到人们的重视。化学镀应用范围广泛，镀金层均匀，装饰性强。在防护性能方面，可提高产品的耐腐蚀性能和使用寿命；在功能性方面，可提高被加工件的耐磨性、导电性、润滑性等特殊功能，从而成为当今世界表面处理技术的一大发展方向。
详细解释：化学镀又称化学镀或自催化镀。
在没有外加电流的情况下，利用适当的还原剂将镀液中的金属离子还原为金属并沉积在零件表面的电镀方法。
化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控的氧化还原反应沉积金属的过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需要直流电源设备、在非导体上沉积以及具有某些特殊性能等特点。此外，由于废液排放少、环境污染小、成本低，化学镀技术已逐渐在许多领域得到应用。
取代电镀，成为一种环境友好的表面处理工艺；目前化学镀技术已广泛应用于电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等行业；
原则
化学镀技术原理是：化学镀是一种不需要用电的方法，依据氧化还原反应的原理，在含有金属离子的溶液中，采用强还原剂，将金属离子还原成金属，沉积在各种材料上。
在表面形成致密镀层的方法；化学电镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镍磷镀液、镍磷硼镀液等；
目前，针对以次磷酸盐为还原剂的化学镀镍自催化沉积反应提出的理论主要有以下几种：
“原子氢理论”、“氢化物理论”以及“电化学理论”等。其中，“原子氢理论”得到较为广泛的认可。
化学镀镍
概念：用电解或化学的方法在金属或某些非金属上镀上一层镍的方法叫镀镍；镀镍分为电镀镍和化学镀镍；电镀镍是在由镍盐、导电盐、pH缓冲剂、润湿剂组成的电解液中，以金属镍为阳极，被镀物为阴极，通入直流电流，在阴极被镀物上沉积一层均匀致密的镍镀层；在加光亮剂的镀液中可得到光亮镍，在不加光亮剂的电解液中可得到暗镍；化学镀镍是在电解液中加金属盐和还原剂的溶液中，通过自催化反应，在材料表面获得镀镍层的方法。经过多年的不断探索和研究，化学镀镍近年来已经极为成熟。例如Q/益顺化学镀镍水适用于几乎所有金属表面镀镍，如钢镀镍、不锈钢镀镍、铝镀镍、铜镀镍等，也适用于非金属表面镀镍，如陶瓷镀镍、玻璃镀镍、钻石镀镍、碳片镀镍、塑料镀镍、树脂镀镍等，用途非常广泛。
发展历史
与美国的历史相比，它的历史相对较短，国外真正应用于工业是在20世纪70年代末80年代初，1844年发现用次级盐还原金属镍盐水溶液可以沉积金属镍，而镀镍技术真正发现并应用至今是在1944年，发现并明确了镀层形成的催化机理。
发现了化学镀镍工艺的特点，发现了非粉末状镍沉积的方法，使化学技术的工业应用成为可能；但当时的化学镀镍溶液极不稳定，因此严格意义上来说不具备实用价值；化学镀镍工艺的应用比实验室研究成果晚了近十年；后来，美国通用运输公司对这一工艺产生了兴趣，他们想在烧碱运输筒的内表面镀镍，但常规方法无法实现。五年后，他们研究开发了化学镀镍磷合金技术，并发表了多项专利；1955年，他们建成了第一条试验生产线，制成了具有商业用途的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商品名为“ ”；在国外，特别是美国、日本，化学镀镍已成为一项非常成熟的高科技技术，广泛应用于各个工业部门；
我国化学镀镍工业生产起步较晚，但近年来发展迅速，不仅发表了大量论文，还召开了全国性的化学镀会议，从第五届化学镀年会上发表的文章统计，生产厂家已经有300多家，但这个数字在当时应该是极其保守的；预计国内化学镀镍市场总规模应该在300亿元/年左右，并以每年10%~15%的速度发展；
化学镀镍中的化学反应
目前化学镍磷合金的沉积机理主要有四种，即原子氢理论、氢化物输运理论、电化学理论和羟基-镍离子配位理论；其中最为接受的是原子氢理论： 1化学镀镍溶液受热后，在催化作用下，次磷酸盐脱氢生成亚磷酸盐，同时有初生原子氢析出。 2初生原子氢吸附在催化金属表面使其活化，将溶液中的镍阳离子还原，在催化金属表面沉积金属镍：Ni2+ +2H-→Ni+2H↑ 3催化金属表面的初生原子氢将次磷酸盐还原为磷；同时，由于催化作用，次磷酸盐分解生成亚磷酸；原子氢也会合成氢气并释放：H+ + H- → H2+ 总反应为：Ni2+ + H2PO2- + H2O → HPO32- +3H+ + Ni 4 镍原子与磷原子共沉积，形成镍磷合金层：Ni + P → NI-P合金固溶体或非晶态
4. 化学镀镍的热力学
化学镀起源于化学镀镍；化学镀镍已有66年的历史，但作为一门高新技术，至今仍是国内外研究的热点；化学镀镍溶液的基本组成由主盐镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂等组成；化学镀反应发生的必要条件是镀液中还原剂的氧化电位必须低于氧化剂Ni2+的氧化电位，常用的满足此条件的还原剂有次磷酸钠、肼、氨基硼烷和硼氢化钠等；
络合剂是镀液中除主盐、还原剂外最重要的成分，其主要作用是在镀液中形成镍络合物，降低游离镍离子浓度，稳定镀液，抑制氢氧化镍和亚磷酸镍的沉淀，维持镀液一定的沉积速度和较长的周期。络合反应能否按目标方向自发进行，对整个化学镀过程能否顺利进行起着关键作用。
因此络合反应热力学研究对化学镀镍工艺的理论和实践具有重要的意义。关于多元有机酸在化学镀镍中的络合反应热力学模型及分析目前仅有文献8报道，但这些文献的不足之处一是分别建立了不同酸根数n=1、2、3的有机酸络合反应热力学模型，而不是一个通用模型，模型繁多，使用不便；二是模型计算时没有考虑反应物和产物浓度对平衡态吉布斯自由能G值及G>0时镀液pH值的影响，计算误差较大；三是没有系统地计算分析模型中相关参数对G值的影响。针对以上不足，本文以热力学函数吉布斯自由能G为准则，以次磷酸钠为还原剂，以一元乳酸、二元丁二酸、三元硼酸和四元焦磷酸四种络合剂为例，建立了化学镀镍多元有机酸络合反应热力学模型，提出了多元酸与镍盐络合反应的热力学通用模型，并详细分析了pH值、温度、络合速率、络合剂类型对化学镀镍络合反应热力学过程的影响。
热模型建立
化学镀镍过程中，n型酸性络合剂与镍盐处于HL和热力学配位平衡。