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1、 理論概述
化學(xué)鍍是不依賴外加電流，僅靠鍍液中的還原劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，在金屬表面的催化作用下使金屬離子不斷沉積于金屬表面的過程。由于化學(xué)鍍必須在具有自催化性的材料表面專題進(jìn)行，因而化學(xué)鍍又稱“自催化鍍”。由置換反應(yīng)或其他化學(xué)反應(yīng)，而不是自催化還原反應(yīng)獲得金屬鍍層的方法，不能稱為化學(xué)鍍。化學(xué)鍍是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，利用強還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。化學(xué)鍍常用溶液：化學(xué)鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。
化學(xué)鍍鎳是用還原劑把溶液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的表面上。化學(xué)鍍鎳可以選用多種還原劑，目前工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳工藝，其反應(yīng)機理普遍接受的是“原子氫理論”和“氫化物理論”。
化學(xué)鍍是一種新型的金屬表面處理技術(shù)，該技術(shù)以其工藝簡便、節(jié)能、環(huán)保日益受到人們的關(guān)注。化學(xué)鍍使用范圍很廣，鍍金層均勻、裝飾性好。在防護(hù)性能方面，能提高產(chǎn)品的耐蝕性和使用壽命;在功能性方面，能提高加工件的耐磨導(dǎo)電性、潤滑性能等特殊功能，因而成為全世界表面處理技術(shù)的一個發(fā)展。
化學(xué)鍍技術(shù)是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生金屬的沉積過程。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點。另外，由于化學(xué)鍍技術(shù)廢液排放少，對環(huán)境污染小以及成本較低，在許多領(lǐng)域已逐步取代電鍍，成為一種環(huán)保型的表面處理工藝。目前，化學(xué)鍍技術(shù)已在電子、閥門制造、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
化學(xué)鍍鎳技術(shù)在微電子器件制造業(yè)中應(yīng)用的增長十分迅速。據(jù)報導(dǎo)施樂公司在超大規(guī)模集成電路多層芯片的互連和導(dǎo)通孔(via-hole)的充填整平化工藝中，采用了選擇性的鎳磷合金化學(xué)鍍技術(shù);其產(chǎn)品均通過了抗剪切強度、抗拉強度、高低溫循環(huán)和各項電性能的試驗。實踐說明，化學(xué)鍍鎳技術(shù)的應(yīng)用提高了微電子器件制造工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品的可靠性。
2、項目開展方案
(1)鍍液的配制
(2)鍍液穩(wěn)定性的檢測
通過煎沸法測量化學(xué)鍍液的穩(wěn)定性，把200亳升的化學(xué)鍍鎳液放在電爐上煎沸，沸騰一定時間，考察鍍液是否分解。煎沸30分鐘也不分解，則說明鍍液的穩(wěn)定性好。否則，鍍液的穩(wěn)定性差。
鍍液的起鍍溫度為60℃。鍍層表面光亮度三級(半光亮),鍍層的附著力好;耐蝕性30~180s;孔隙率16cm²;使用化學(xué)沉淀法處理后，過濾出的水是無色的。從低溫逐漸提高鍍液溫度，當(dāng)鍍液加熱到某一溫度時，把制好的鐵試樣放進(jìn)鍍液中，如果有反應(yīng)(有氣泡外溢)，則說明在該溫度已經(jīng)開始發(fā)生化學(xué)鍍反應(yīng)，該溫度即為起鍍溫度。本項目，加熱溫度分為四個檔次50℃、60℃、70℃、80℃、90℃。
(3)樣品表面的預(yù)處理
用沙布把鋼，銅片進(jìn)行拋光處理，以除去其表面氧化物等雜質(zhì)
(4)化學(xué)鍍鎳
樣品準(zhǔn)備——機械拋光——有機溶劑除油——化學(xué)除油——熱水洗——冷水洗——活化——冷水洗——去離子水洗——化學(xué)鍍鎳——水洗——吹干
(5)鍍層性能檢測
鍍層性能：金屬零件電鍍層的外觀檢驗是最基本﹐最常用的檢驗方。外觀不合格的鍍件就無需進(jìn)行其它項目的測試。檢驗時用目力觀察﹐按照外觀可將鍍件分為合格的﹑有缺陷的和廢品三類。外觀不良包括有針孔﹐麻點﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脫落﹑陰陽面﹑斑點﹑燒焦﹑暗影﹑樹枝狀和海綿狀江沉積層以及應(yīng)當(dāng)鍍覆而沒有鍍覆的部位等缺陷。
鍍層表面缺陷檢測
缺陷類型及特征：鍍層表面不允許有針孔、麻點、起皮、毛刺、起泡、斑點、起瘤、陰陽面、霧狀、燒焦、樹枝狀及海綿狀鍍層等缺陷，檢測時應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分，下面簡要介紹一下其特征，以便目測評定。
鍍層孔隙率的檢測
鍍層耐蝕性檢測
(6)廢液處理(化學(xué)沉淀法)
量取廢液→加熱→添加濃度為15%的氫氧化鈉至廢液pH10~12→攪拌保溫1小時→添加沉淀劑→過濾→溫度下降到50攝氏度，用稀硫酸調(diào)節(jié)溶液pH-8.0→添加Ca(ClO)2粉末(W次氯酸鈣：W總p=3.5：1.0的比例)→攪拌2小時→添加適量沉淀劑→沉淀過濾。
化學(xué)沉淀法是常用的處理含重金屬廢水的方法，采用苛性鈉、石灰、純堿調(diào)節(jié)老化液的pH大于8，則可以生成Ni(OH)2，通過靜止后分離出沉渣、達(dá)到老化液中去除鎳的目的，另外，硫化亞鐵、不溶性淀粉黃源酸酯(ISX)等也可以作為沉淀劑用于含鎳廢水的處理，以上研究通常是處理鎳濃度小于500/mgL-1的含鎳廢水。化學(xué)鍍鎳?yán)匣褐械牧卓梢圆捎没瘜W(xué)氧化沉淀法處理，即利用高猛酸鉀、過氧化氫等氧化劑破壞鍍液中的鉻合劑和使次亞磷酸根等氧化成磷酸根，然后再用沉淀劑使磷酸鹽沉淀，從而減少廢液中總磷的排放量。化學(xué)沉淀法處理含鎳、磷廢水會產(chǎn)生大量沉渣，如處置不當(dāng)會產(chǎn)生二次污染，目前對沉渣的處理除填埋外沒有更好的方法。
化學(xué)鍍鎳的性能優(yōu)點：
1、鍍層的光亮度
l 與淡黃色的電鍍鎳相比，大多數(shù)化學(xué)鍍鎳層為銀白色，具有優(yōu)良的耐變色性能，亮度可以保持更長時間。對于鎳磷化學(xué)鍍層來說，隨著磷含量的增加，鍍層光亮度也增加，在化學(xué)鍍液中加入一定量的光亮劑后，鍍層的反光率可以達(dá)到80%以上。最近的研究表明，化學(xué)鍍鎳銅磷合金的光亮度好且具有更強的抗變色能力。
2、鍍層的硬度
電鍍硬鉻層的硬度為960HV，在加熱時，硬度急劇下降，經(jīng)400℃×1h熱處理的化學(xué)鍍鎳層硬度可達(dá)1100HV，且在室溫至400℃時，鍍層的硬度變化不大，因此，化學(xué)鍍鎳層是一種耐熱鍍層，適合于摩擦生熱的情形下使用，而電鍍硬鉻層只能適用于常溫下使用。
3、耐磨性能
對于中高磷鍍層而言，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅嚵缀辖疱儗拥膿碛休^好的自潤滑性能，而低磷鍍層擁有較高的硬度，但是在進(jìn)行的磨損性能試驗證明高磷鍍層的耐磨性能高于低磷合金鍍層。為了提高鎳磷鍍層的耐磨性，在鎳磷鍍層中加入硬度極高的W，形成三元合金鍍層，其耐磨性能大幅提高。
4、耐腐蝕性能
化學(xué)鍍鎳是一種均勻的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，它不存在晶界、位錯、層錯之類的缺陷，且各基體結(jié)合致密，腐蝕介質(zhì)難于通過結(jié)合界面而侵蝕到基體金屬，耐腐蝕性比電鍍鉻要好。另外，化學(xué)鍍鎳幾乎不受海水、鹽水、淡水的侵蝕，在HCL和硫酸中的耐腐蝕性比不銹鋼要好，它能耐多種介質(zhì)的侵蝕，例如高濃度燒堿、硫化氫、乳酸等。
5、可焊性
化學(xué)鍍鎳在電子工業(yè)中的應(yīng)用主要是在分立器件上，這不僅要求鍍層有良好的耐磨性、耐蝕性和電接觸性能，而且要求鍍層有較好的可焊性，例如，發(fā)電機中的鋁散熱片的可焊性較差，若在鋁基體表面鍍上一層7~8um的化學(xué)鍍鎳層，就能提高其可焊性，解決了鋁散熱片和晶體管的連接問題。另外，化學(xué)鍍鎳還可用于高能微波器件、接插件和潛水艇的通信元件上。在一般情況下，采用擴(kuò)展面積法來測量化學(xué)鍍鎳層的可焊性，即采用φ1.5mm的焊錫絲放在鍍層的表面上，在400℃和氫氮混合氣體中加熱30min，測定擴(kuò)展面積，就能得到可焊性與鍍層含磷量的關(guān)系，擴(kuò)散面積越大，鍍層的可焊性越好。
