化学镀镍及镀层性能测定:实验原理

化学镀是不用外加电流,而利用化学还原作用的镀法,它是在镀液中加入某种化学药品作为金属的还原剂。在一定的条件下,金属离子还原为金属,而作为还原剂的药品则被氧化,它也被称为自催化镀或无电镀。

与电镀相比,化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点,但成本比电镀稍高,主要用于不适于电镀的特殊场合。

化学镀溶液的成分一般包括金属盐、还原剂、络合剂、缓冲剂,pH调节剂、稳定剂、加速剂、润湿剂和光亮剂等。

以次亚磷酸钠为还原剂的化学镀镍应用最为广泛,这类镀层有着非晶态的层状结构,含有一定数量的NiP合金,抗蚀、硬度高、易于钎焊等特点,主要用于化工设备的抗蚀镀层,复杂机械零件的耐磨镀层,电子元器件的钎焊镀层,电子仪器的电磁屏蔽层及非导体材料的表面金属化等。其镀液又分为酸性溶液和碱性溶液,酸性溶液的特点是稳定易控制,沉积速度较快,镀层含磷量高(7%~11%)碱性溶液的特点是pH值范围比较宽,镀层含磷量低(3%~7%),操作温度低,稳定性差,难以维护。一般以工件的使用要求来确定化学镀液的工艺规范。

电镀层的防护能力,不仅取决于镀层的种类、性质和结构,而且与镀层的孔隙率有关,因此,在评定镀层质量时,孔隙率测定是镀层检测的主要项目之一。

孔隙率为单位面积上针孔的个数。孔隙是由于基体金属(或中间层)表面存在不导电的部分,镀不上镀层;或是由于氢气泡的滞留等原因所致。

测定电镀层孔隙率的方法较多,常用方法有贴滤纸法、涂膏法、灌注法,另外盐雾腐蚀或加速腐蚀试验等对测定阴极镀层孔隙率也是很有效的。这些方法的基本原理是相同的,即在试件的表面以专用试液做化学处理,试液通过镀层孔隙与基体或下层镀层金属起化学反应,生成有颜色的化合物,然后,根据有色斑点数目来确定试件的孔隙率。

湿润滤纸贴置法(简称贴滤纸法):将吸有一定化学试剂的滤纸贴在试样受测表面上,孔隙处滤纸上的试剂和底层金属作用,生成有色斑点。适用于测定外形简单的钢、铜和铜合金工件上镀铜、镍、镍铬、铜镍、铜镍铬和锡等单层或多层镀层的孔隙率,试验溶液可参阅有关手册。

测定方法一般是用浸过试验溶液的潮湿滤纸贴在经过清洁处理的试件表面上。滤纸与清洁表面之间应无气泡,必要时可用滴管向贴好的滤纸补加试液,使其在测定时间内保持湿润。到时间后,取下印有孔隙斑点的滤纸,用蒸馏水冲洗,放在清洁玻璃板上,干燥后计算斑点数目。

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