化学镀镍的发展趋势及应用

杨东方，裴和中，尹作升，张国亮

（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南 昆明 650093）

化学镀镍的发展趋势及应用

杨东方*，裴和中，尹作升，张国亮

（昆明理工大学材料科学与工程学院，云南 昆明 650093）

介绍了化学镀镍的发展趋势及应用，主要包括化学镀镍液成分的合金化、稀土化，添加剂复合化，生产自动化及环境友好化等。

化学镀镍；合金化；稀土；自动化；环境保护

1 前言

化学镀镍工艺简便，成本低廉，镀层厚度均匀，可大面积涂覆，镀层可焊姓良好，若配合适当的前处理工艺，可以在高强铝合金[1]和超细晶铝合金[2]等材料上获得性能良好的镀层，因此在表面工程和精细加工领域[3-4]得到了广泛应用。本文阐述了化学镀镍的发展趋势及应用情况。

2 镀液成分

2. 1 合金化

随着工业发展，人们对镍磷合金的要求也越来越高，传统的Ni–P合金镀层已不能满足生产需要，三元或多元合金镀层是目前的研究热点。加入锡离子后，获得的镀层为非晶态组织，并且具有良好的延展性、焊接性和压应力性，较好地改善了镍磷合金的性能。实验证明，在酸性环境下Ni–Sn–P合金镀层的耐蚀性远超Ni–P合金镀层，且其镀液的稳定性也明显提高[5-6]。铜离子的加入能提高化学镀后热处理的晶化转变温度和材料的硬度、耐蚀性，组织为81.2%(质量分数，下同)Ni、7.9% Cu和10.1% P的Ni–Cu–P三元合金镀层的耐腐蚀性能比1Crl8Ni9不锈钢更佳[7-8]。加入钴离子后镀层具有良好的磁性，同时晶粒更加细化、均匀[9-11]。此外，在Ni–P合金中还可以添加Wo、B、Mo等元素[12]。合金化已成为提高化学镀镍层性能的主要途径之一。

2. 2 稀土化

稀土元素增强了热处理强化的效果，并使镀层与基体间产生新相，镀层与基体的结合力明显增强[13-15]。如添加Ce(SO4)2后，化学镀镍层的耐腐蚀性能和沉积速率总体提高，当其加入量为2 mg/L时，镀层具有最高的沉积速率；当其加入量为5 mg/L时，镀层耐蚀性能最佳。Ce(SO4)2能够在电极表面吸附，促进次磷酸根的氧化，从而增大氧化电流密度，并通过影响化学镀镍的阳极反应影响了化学镀镍的沉积速率；同时，Ce(SO4)2的加入增大了化学镀镍反应的活化能，提高了镀液的稳定性[16]。此外，加入复合稀土元素的镀层其耐磨性优于单一稀土镀层的耐磨性。

2. 3 添加剂复合化

要得到性能优良的化学镀镍磷合金镀层，添加剂(如配位剂[17-18]、增速剂、稳定剂和光亮剂等)是必不可少的。化学沉积金属镍时常用的配位剂有醋酸盐、甘氨酸、柠檬酸盐等。研究表明，加入配位剂会影响化学镀镍的速度，如醋酸盐能提高化学沉积速度，甘氨酸和柠檬酸盐会使化学镀镍速度明显下降，这可能与混合电位、空间位阻及化学键合力等有关。单一添加剂往往达不到工艺要求，复合添加剂将成为化学镀镍的主要研究方向。

3 生产工艺控制

3. 1 生产自动化

采用连续流动分光光度原理研制出的化学镀镍液中硫酸镍和次磷酸钠在线自动分析仪[19]是一种集镀液过滤、加热和副产物离子去除于一体的化学镀设备，能精准地控制成分和工艺，实现自动化生产及控制，能满足工业生产需要。

3. 2 环境友好化

随着人们的环境意识逐渐增强，化学镀废水处理已成为了必须面对的问题。目前典型的化学镀镍溶液的排放限制如下：镍0.5 mg/L，磷10 mg/L，COD 150 mg/L，含氮化物50 mg/L。欧盟RoHS和ELV的要求更高[13]。现阶段通常采用化学处理法、电解法、离子交换法、电渗法析及以上几种方法的联合使用[20-24]来进行控制。绿色环保的化学镀镍工艺必然是今后研究的方向。

3. 3 化学镀后处理

化学镀镍磷合金镀层有些时候也不尽如人意，为了达到理想的使用状态，一般采用热处理。在酸性镀液体系中获得的镍磷合金镀层呈典型的非晶态结构，300 °C热稳定性良好，345 °C开始晶化，400 °C时完全转化成亚稳相Ni5P2，440 °C时进一步转变成稳定的Ni和Ni3P相[25-26]。此外，为了提高镀层耐蚀性和美观程度，还可以采用由强氧化剂、成膜剂配制的溶液对镀层进行黑化处理。

4 结语

化学镀镍层具有优良的物理化学性能，但镀层较脆，并且随着镀层厚度的增大其脆性越来越大，在弹性元器件中无法得到应用[27]；另外，在化学镀镍过程中镀液成分无法精准控制。这些还有待进一步研究。

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Development tendency and application of electroless nickel plating//

YANG Dong-fang*, PEI He-zhong, YIN Zuo-sheng, ZHANG Guo-liang

The development tendency and application of electroless nickel plating were introduced, including addition of alloying elements, rare earth and composite additives in plating bath, automation of production and achievement of environmental friendliness.

electroless nickel plating; alloying; rare earth; automation; environmental protection

Faculty of Materials Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China

TQ153.12

A

1004 – 227X (2011) 02 – 0019 – 02

2010–09–03

杨东方（1980–），男，黑龙江人，在职硕士研究生，实验师，主要研究方向为快速原型和表面工程。

作者联系方式：(E-mail) hezuo13759489206@sina.com。

[ 编辑：吴定彦 ]