化學(xué)鍍的應(yīng)用

1機(jī)械、汽車、電子、航空1946年，自赫里和里迪爾發(fā)現(xiàn)化學(xué)鉻以來，化學(xué)鉻廣泛應(yīng)用于化學(xué)、機(jī)械、汽車、電子、航空航天和其他工業(yè)部門。與電鍍相比,化學(xué)鍍不需要外加電源,利用溶液中的還原劑將金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面上形成鍍層,它操作方便,工藝簡(jiǎn)單,鍍層均勻、孔隙率小、外觀良好,而且能在塑料、陶瓷等多種非金屬基體上沉積。2化學(xué)鍍鍍層的制備化學(xué)鍍由于其獨(dú)有的特點(diǎn),所以從誕生之日起,就引起了各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注。迄今為止,化學(xué)鍍的研究焦點(diǎn)由當(dāng)初的化學(xué)鍍鎳已經(jīng)輻射到了多種金屬與合金的鍍覆工藝及原理的研究,如化學(xué)鍍Cu、Co、Pa、Au、Fe-W-B等。化學(xué)鍍液中采用的還原劑種類已由單一的次亞磷酸鈉發(fā)展到甲醛、硼氫化物、聯(lián)氨、乙酚酸、氨基硼烷及它們的衍生物等?；瘜W(xué)鍍液在使用過程中由于存在雜質(zhì)、固體微粒,所以很容易自然分解而失效,為了很好地解決這類問題,從而激起了許多研究者尋找及研制穩(wěn)定劑的興趣。目前所用的穩(wěn)定劑主要有三類:硫脲等含硫化合物;重金屬離子如Pb2+、Bi2+、Cd2+等;含氧酸鹽如鉬酸鹽等。隨著科技的發(fā)展,各種新材料層出不窮,化學(xué)鍍?yōu)榱诉m應(yīng)這種發(fā)展的需要,所涉及的基體材料已由鋼鐵擴(kuò)展到了不銹鋼、鋁及鋁合金、塑料、玻璃、陶瓷等,而且應(yīng)用的基體形狀由比較規(guī)則的塊體、板材發(fā)展到了各種不規(guī)則的微粒,從而進(jìn)一步地拓寬了化學(xué)鍍的研究領(lǐng)域。對(duì)化學(xué)鍍鍍層的前期研究主要著眼于耐磨及耐蝕性能,而現(xiàn)在有不少研究是針對(duì)其電學(xué)、磁學(xué)性能。隨著化學(xué)鍍?cè)诠I(yè)上的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大以及人們環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),化學(xué)鍍廢液所導(dǎo)致的環(huán)境污染已經(jīng)越來越受到人們的重視,所以研究化學(xué)鍍液的凈化和再利用就成了一個(gè)比較時(shí)新的研究方向,并且已取得了一些研究成果。3化學(xué)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用類型3.1學(xué)鍍鎳的用途化學(xué)鍍鎳通常是指酸性化學(xué)鍍Ni-P合金,而實(shí)際上化學(xué)鍍鎳是一個(gè)大家族的統(tǒng)稱,對(duì)于化學(xué)鍍層的選取取決于各種不同的用途?；瘜W(xué)鍍鎳合金層因種類與成分的差異,使其表現(xiàn)出各種不同的性能,大大地?cái)U(kuò)充了應(yīng)用的領(lǐng)域。3.1.1在電化學(xué)方面的應(yīng)用Ni-P合金鍍層隨著磷含量的不同(1%~14%)而分為低磷、中磷和高磷三種,其物理、電學(xué)性能以及表面特征差別很大。此外,對(duì)鍍層進(jìn)行不同條件下的熱處理也會(huì)使其性能有較大的改變。就物理性能來說,Ni-P合金的耐蝕性、耐磨性能優(yōu)良,因而使其在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、化學(xué)藥品運(yùn)輸槽車以及采礦和石油、天然氣等工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。在電學(xué)性能方面,含磷量在5%~15%的Ni-P合金鍍層呈現(xiàn)非晶型結(jié)構(gòu)狀態(tài),具有高電阻系數(shù)、低溫度電阻系數(shù)(TCR)和非磁性,使其在電子元器件行業(yè)得到了一定的應(yīng)用,而且利用高磷含量Ni-P合金鍍層的非磁性,大量用于鋁制硬盤的基底鍍層、電子儀器、半導(dǎo)體電子設(shè)備防電磁波干擾的屏蔽層等。化學(xué)鍍Ni-P合金在復(fù)合材料的制造上也有一定的應(yīng)用,如用粉末冶金方法制造的SiC/Fe金屬基復(fù)合材料,由于SiC粒子與Fe基體界面的物理、化學(xué)性質(zhì)差異太大,因而兩者的復(fù)合性能很差,可通過在粒子表面化學(xué)鍍覆Ni-P合金來改善兩者的復(fù)合性能。3.1.2ni-b合金鍍層和Ni-P合金鍍層一樣,Ni-B合金鍍層的性能隨硼含量的改變而變化,低硼含量(0.2%~3%)合金鍍層最適用于工業(yè)應(yīng)用。低硼含量的合金鍍層具有高的電導(dǎo)率、低的接觸電阻以及良好的釬焊性能,所以Ni-B合金鍍層特別適合在電子元器件行業(yè)的應(yīng)用,而且Ni-B合金鍍層在不少場(chǎng)合已經(jīng)部分或全部代替了金的使用。含硼量偏高的Ni-B合金鍍層具有很高的硬度,當(dāng)對(duì)其進(jìn)行熱處理還會(huì)進(jìn)一步地提高其硬度,如含硼2%的Ni-B合金鍍層,其努氏硬度大約為750Knoop,而將其進(jìn)行250℃×1h的熱處理,可將其硬度提高到約1150Knoop。Ni-B合金還可以實(shí)現(xiàn)Ni-B-Al2O3、Ni-B-SiC化學(xué)復(fù)合鍍,能獲得耐磨、減摩以及附著強(qiáng)度優(yōu)良的鍍層,所以被大量的應(yīng)用于各種機(jī)械的耐磨零部件、模具等,從而延長(zhǎng)了各種機(jī)械以及模具的使用壽命。3.1.3-p-sic等其它種類的化學(xué)鍍鎳有:Ni-P合金的化學(xué)復(fù)合鍍,如Ni-P-MoS2、Ni-P-SiC等,其主要應(yīng)用在耐磨性要求較高的場(chǎng)合;具有軟磁性能的Ni-Fe-P鍍層、磁盤內(nèi)記錄媒體的Co-Ni-P鍍層以及垂直記錄媒體的Co-Ni-Re-P鍍層;具有優(yōu)良耐蝕性、耐磨性、抗磁性以及低電阻抗的Ni-Cu-P鍍層等。3.2醛替代物的化學(xué)鍍覆化學(xué)鍍銅自1947年HNarcus首次報(bào)導(dǎo)以來,已形成了比較成熟的工藝。但以往的研究在還原劑的選擇上始終局限于甲醛(HCHO),因甲醛有令人難以忍受的氣味,并且在鍍覆過程中還會(huì)釋放有害氣體,所以很有必要尋求一種新型的還原劑。目前,在甲醛的替代物的研究上已取得了較大的進(jìn)展,已報(bào)導(dǎo)的替代物有次亞磷酸鹽(如NaH2PO2)、乙酚酸、DMAB(二甲基乙酰胺酸)等。其中以次亞磷酸鹽作為還原劑的化學(xué)鍍銅液,其鍍層表面要比用甲醛作還原劑而獲得的鍍層更光滑,且前者在鍍速及鍍層組成、結(jié)晶形態(tài)方面也顯示出后者所不具有的優(yōu)勢(shì)。表1是以次亞磷酸鈉作為化學(xué)鍍銅還原劑的兩種鍍覆工藝。化學(xué)鍍銅層由于其良好的延展性、電學(xué)特性以及無(wú)邊緣效應(yīng),使其在塑料金屬化,特別是在電子工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。采用次亞磷酸鈉作還原劑的化學(xué)鍍銅新工藝可獲得針狀結(jié)晶的鍍銅層,如果將其應(yīng)用在多層印刷電路板的制造上,與各種樹脂基體有很高的附著強(qiáng)度;并且將化學(xué)鍍銅與化學(xué)鍍鎳結(jié)合起來應(yīng)用時(shí),可以制造各種對(duì)電磁波屏蔽要求較高的場(chǎng)合。而且化學(xué)鍍銅也可以用來包覆粉末并結(jié)合粉末冶金方法來制造復(fù)合材料。3.3其他抗污染技術(shù)的應(yīng)用3.3.1在其他方面的應(yīng)用化學(xué)鍍鈀及鈀合金在某些應(yīng)用上已經(jīng)發(fā)展成了化學(xué)鍍金的一種更經(jīng)濟(jì)的代替工藝。鈀與金有著不同的沉積硬度與熔點(diǎn),但是兩者都有優(yōu)越的抗氧化性能、在高溫高濕的氛圍中性能穩(wěn)定?；瘜W(xué)鍍鈀主要應(yīng)用于雙列式封裝電路(DIPs)以及其它的各種混合電路中,但隨著科技的發(fā)展,電路以及各種儀器會(huì)更加復(fù)雜化、微型化,化學(xué)鍍鈀由于其釬焊性以及其它某些性能遜色于化學(xué)鍍金,所以在這些場(chǎng)合化學(xué)鍍金仍占有不可替代的地位。但由于化學(xué)鍍金成本高昂,所以尋求高效以及在滿足性能的條件下獲得盡可能薄的鍍金層的工藝將是一個(gè)很好的發(fā)展方向。3.3.2金屬基復(fù)合材料化學(xué)鍍鉑層均勻、內(nèi)應(yīng)力很小,可在很小或很復(fù)雜的基體表面沉積?？梢岳没瘜W(xué)鍍鉑對(duì)非金屬基體進(jìn)行鍍覆,鍍層具有很高的耐用性,該工藝甚至還用在鑲牙技術(shù)上。化學(xué)鍍銀是工業(yè)上應(yīng)用最早的一種化學(xué)鍍,主要用于制鏡工業(yè),熱水瓶?jī)?nèi)膽等輕工業(yè)產(chǎn)品,同時(shí)在某些形狀復(fù)雜難以應(yīng)用電沉積方法和某些非導(dǎo)體工件的金屬化也應(yīng)用到化學(xué)鍍銀。4其他方面的研究化學(xué)鍍可實(shí)現(xiàn)各種材質(zhì)表面的化學(xué)鍍覆,且鍍覆層因種類與成分的不同而使其能滿足各種不同性能的要求,因此化學(xué)鍍?cè)趲缀跛械墓I(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。但化學(xué)鍍作為一種優(yōu)良的表面處理技術(shù),還有很多方面需進(jìn)一步的研究與開發(fā),主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):(1)化學(xué)鍍液穩(wěn)定性的深入研究以及穩(wěn)定劑的發(fā)現(xiàn)與研制;(2)