化学镀指不需要外加电源而在化学溶液中获得金属沉积层的过程。由于不使用外加电源,所以也被叫做无电解镀;由于化学镀过程有些是通过基体金属表面或添加的催化剂才能持续进行的,所以又被叫做自催化镀等。但是从总体上说,金属的沉积过程是在化学溶液中因化学动力学原因而产生的,因此称为化学镀较为准确。实际上化学镀因其金属离子还原的动因不同而可分为还原镀、置换镀和接触镀等三大类。
(1)还原镀
还原镀是通过化学镀溶液中的还原剂提供电子,而使被镀金属离子还原为金属的过程。由于还原剂与金属离子同时存在于溶液中,如果没有一定的控制,这种还原反应会迅速发生,直至反应物之一完全消耗。所得的金属将是粉末状的沉积物,而不具备镀层的实用价值。因此还原型化学镀需要添加稳定剂等控制沉积速度和改善镀层质量的添加物。还原型化学镀是化学镀的主流,无论是研究和应用,都最为广泛。
(2)置换镀
置换镀是利用化学中置换反应的原理,将具有还原性的基材浸入到氧化性强的金属盐溶液中,使金属离子在基材表面与基材金属置换而获得镀层的过程。而判断氧化性和还原性的依据,实际上就是金属的活泼性顺序,也即电极电位值由负到正的排序。典型的置换镀是铁基材在硫酸铜溶液中的置换,在我国古代文献中早就有关于这种技术的记载,这就是秦汉时期的《神农本草经》和西汉时期的《淮南万毕术》。据《神农本草经》记载:“石胆······能化铁为铜”。而《淮南万毕术》则说:“曾青得铁则化为铜”。这可以说是最早关于在铁上化学置换镀铜的记载。置换镀至今仍然是化学镀中一个重要分支。
(3)接触镀
接触镀顾名思义是通过两种金属的接触来构成获得镀层的要素。实际上是利用了与置换镀相同的原理,只不过是在体系的氧化还原顺序不同于置换镀时,镀液本身没有启动氧化还原反应的动力,这时借助另一种辅助金属材料来与基体材料接触,这种辅助金属材料的电位比基体金属的低,从而可以释放出电子供溶液中的金属离子在基体上还原出来。由于连续生产操作上困难,接触镀的应用并不多。但在某些还原性化学镀中,有时被用作触发还原反应的启动手段。
本文转载自《电镀添加剂技术问答》编著 刘仁志
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