化学镀镍范文
时间：2023-04-12 12:47:56
导语：如何才能写好一篇化学镀镍，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
前言
化学镀，相对于电镀而言不需要外加电源，是指在金属表面催化作用下通过化学还原法来沉积金属离子的过程。化学镀镍是材料科学的重要新兴领域，在近些年取得了快速的发展。化学镀镍技术具有镀层均匀、工业设备简单、结合力好等优点，在我国已被广泛运用于汽车、石油天然气、能源、机械、矿冶、化学化工、航空航天、印刷、模具、纺织、医疗器械、电子和计算机等工业部门当中。随着我国国民工业的不断扩大和镀镍技术的不断进步，化学镀镍技术必将取得更广泛的应用。
1 化学镀镍技术的发展历程
化学镀镍技术最早开始于十九世纪。在1845年，Wartz便发现：使用次亚磷酸盐还原金属镍的盐溶液中，可以沉积出粉末状的金属镍；1916年，Roux等人获得了光亮的金属镍镀层，但是没有实际应用价值；1946年，Riddell和Brenner把化学镀镍发展成了实用的技术；1955年，美国通用运输公司（GATC）在对化学镀镍溶液的组成和工艺参数进行系统研究之后，建成了第一条化学镀镍生产线；20世纪80年代，化学镀镍溶液的使用寿命不断延长，技术成本也不断下降，而且实现了镀液的自动控制，使得化学镀镍技术得到了大规模的工业化应用；20世纪90年代以来，许多国外公司推出了化学镀镍浓缩液商品和微机自动化管理系统，简化和方便了化学镀镍的工业化操作。如今，化学镀镍技术已经在各行各业获得了极为广泛的应用。
化学镀在我国的起步较晚，其工业应用方面也存在着诸如镀液不稳定、沉积速度慢、使用周期短且成本高等问题。近些年来，我国加快了化学镀镍技术的相关研究与发展，许多技术问题已经得到了解决，因而该技术的工业应用也日趋广泛。此外，国外知名的化学镀镍浓缩液也逐步进入中国市场，21世纪的化学镀镍技术将进入更加蓬勃发展的时期。
2 化学镀镍技术的原理及特点
2.1 原理
化学镀镍，是使用合适的还原剂把镀液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的基体表面上，并形成金属镍镀层的一种工艺。常用的还原剂包括硼氢化钠、水合肼和次亚磷酸钠等。以硼氢化钠为还原剂，得到的是镍—硼合金镀层；以水合肼为还原剂得到了纯镍镀层，但是由于镀液不稳定而较少使用；以次亚磷酸钠作还原剂，实际上得到了镍一磷合金镀层，镀层中磷的含量在一定程度上影响了镀层的磁性和硬度。这三种还原剂的反应机理如下：
（1） BH4- + 4Ni2+ + 80H-
B（0H）4- + 4H20 + 4Ni
（2） 2Ni+ + N2H4 + 40H-
2Ni + N2 + 4H20
（3） Ni2+ + H2PO2- + H20
Ni + H2P03- + 2H+
化学镀镍一硼合金的可焊性和耐蚀性较好，可以作为电子工业的代银镀层；通过对镍一磷合金中的磷含量及热处理条件进行改变，可以得到不同硬度、磁性、耐磨性和耐蚀性的镀层。在镍—硼、镍一磷合金中加入其它的元素，能够得到化学镀镍三元、多元或复合镀层。
2.2 特点
化学镀镍的工艺与配方虽然千变万化，但是它们有着许多共同的特点：发生Ni沉积的同时， H2也在析出；镀层中除了Ni以外还有与还原剂相关的N、P、B等元素；只在某些具有催化活性的金属表面上发生还原反应，但是沉积一定会在已沉积的镀层上继续进行；还原剂的利用率不超过100％；副产物H+会降低槽液的pH值；用硼化物或次磷酸盐做还原剂镀浴得到的是是Ni-B或Ni-P合金镀层，控制磷含量所得到的Ni-P非晶态结构镀层的无孔、耐蚀、致密性远比电镀镍更加优良，某些情况下甚至能够代替不锈钢；化学镀镍层不但硬度高，而且能够通过热处理调整再对硬度进行提高，所以有良好的耐磨性；根据镀层中磷的含量，可以控制为非磁性或磁性，因而具有某些特殊物理化学性能。
3 化学镀镍技术的应用
化学镀镍的镀层有着非常突出的特性：比如良好的耐磨性、耐蚀性、减摩性和电磁性等，因而在各行各业都得到极为广泛的应用。
3.1 石油化工工业
石油工业的工作条件恶劣，井下常常含有盐水、CO2、H2S等腐蚀介质，温度高达170至200℃，而且拌有泥沙及其它杂质的冲蚀与磨损，通常抽油泵的寿命小于6个月。然而，经过化学镀镍处理的抽油水泵，其使用寿命能够延长4倍，因而效果显著。
化工工业要接触大量的腐蚀介质，化工管道和各种反应釜内衬零件都很容易被腐蚀而失效，使用化学镀镍技术对这些设备进行处理后，有效的延长了其使用寿命。
3.2 模具工业
使用化学镀镍来强化模具，能够确保其耐磨性和硬度，还能降低摩擦系数和提高耐蚀性。塑料模具中常常接触到含氟和含氯的腐蚀性介质，而且要求模具表面光洁且耐腐蚀，化学镀镍技术正好符合要求。在化学镀镍基础之上，适当加入一些纳米级的硬微粒（如金刚石）或者金属氧化物，从而形成化学复合镀，能够得到更加耐磨且效果更好的镀层，此技术已经在模具上得到了成功的应用。
3.3 机械汽车工业
机床导轨关系着机床的加工精度，因而导轨要有良好的耐磨性、刚度和导向精度。耐磨性的提高通常采用表面淬火的方法，该方法的缺点是导轨的硬度不均且变形大。使用化学镀镍技术来强化导轨能够收到很好的效果。
在化学镀镍基础上加入一些纳米级的硬微粒（如金刚石）或者金属氧化物所形成的化学复合镀，进一步拓宽了化学镀镍的应用范围。比如，加入聚四氟乙烯（PTFE）形成的Ni-P/PTFE复合化学镀，能够使机床齿轮的表面摩擦系数降低到0.09；而加入其它物质所形成的复合镀，比如Ni-P/Al2O3、Ni-P/TiN、Ni-P/金刚石、Ni-P/SiC等，能够大大提高镀层硬度，其中Ni-P/金刚石的耐磨性最好，因而最适合于强化汽车齿轮轴。由于化学镀镍的优良耐磨性，汽车上的齿轮、喷油器、散热器、汽化器、球头螺栓等零件都可以用化学镀进行强化处理。
3.4 电子计算机工业
精密电子仪器设备要求能够防止电磁辐射的干扰，液便是电子仪器内外的电磁干扰屏蔽罩。当前大都使用塑料外壳，但是它的电磁干扰屏蔽能力较弱。现在，通常先在塑料外壳上化学镀铜，接着再化学镀镍，这种双金属覆层被认为是如今最有效的电磁屏蔽方法。
化学镀最为广泛的应用行业是计算机工业，这是由于计算机硬盘必须要经过化学镀镍，而且这是硬盘的关键技术。先用铝镁合金制成硬盘，接着在表面进行化学镀镍，作为后续真空溅射磁记录薄膜的底层，该层的要求是：表面光洁、均匀，应力低且非磁性，化学镀镍恰好满足此要求。因此，硬盘化学镀是典型的高技术代表。
4 结束语
化学镀镍技术是材料科学的重要新兴领域，由于以其工艺简单、成本低、镀层厚度均匀、可以大面积镀覆，因而日益受到人们的重视。近二十多年来，不但研制出了数十种化学镀镍层，而且有些镀层已经在实际生产中得到了广泛应用。虽然已经有很多人对化学镀镍的机理做了不少的研究，并提出了相关的理论，但是这些理论无法完全解释生产过程中出现的问题，因而对于化学镀镍技术的研究工作还在不断的继续。本文简单介绍了化学镀镍技术的发展历程、化学与热力学原理、特点以及工业应用，以供有关人士参考。
参考文献：
[1]黄天尉.化学镀镍技术应用研究.科技创新导报，2009（32）.
篇2
关键词： 碳纤维；场发射；化学镀
中图分类号：TN383文献标识码：A
Synthesis and Field Emission Properties of Electroless Nickel Film Deposition on Carbon Fibers in the FED Component
YANG Lan1, GUO Tai-liang2
(1. College of Science, Jimei University, Xiamen Fujian 361021, China; 2. College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University, Fuzhou Fujian 350002, China)
Abstract: Carbon fibers (CNFs) were surfacial metallized by electroless deposited with nickel, and their field emission properties were investigated by diode test. The results indicated that the CNFs owned better field emission properties after electroless depositing nickel for 30 min, pH=4.6, with nickel metal quality increment ratio ΔG/G as 49.5%. The morphology and composite of Ni-coated CNFs were characterized by scanning electron microscope (SEM) and the pectroscope (EDS), respectively. The results indicated nickel film on CNFs were amorphous and had better surface. The field emission tests showed when applied voltage was 832V, Ni-coated CNFs appeared bright dots, and the current density achieved 0.65mA, under applied voltage 1,456V. It was been calculated the field emission enchance factor β of Ni-coated CNFs as 1,376, that was 4.83 times as the CNFs'.
Keywords: CNFs; field emission; electroless
引 言
场致发射显示器（field emission display，FED）是一种主动发光型平板显示器件，它利用阴极发射电子轰击阳极荧光粉而发光[1]。FED显示器首先要求场致发射阴极材料具备良好的场致发射性能，即较低的工作电压、较高的场发射电流密度、优良的物理和化学稳定性，因此场发射阴极阵列（FEA）是整个FED的核心部分。场发射阴极阵列常采用碳基材料如类金刚石材料、金刚石材料、碳纤维、碳纳米管等。碳纳米管CNT及碳纤维CNFs拥有负电子亲和势，而大大降低场发射器件的工作电压，具备突出的场致发射性能。Y. Chen等在2.5V/μm外加电场E下获得了μA级别的场致发射电流J[2]。为了进一步改善碳纳米管CNT、碳纤维CNFs的电学和光学等诸多性能，针对碳纳米管CNT、碳纤维CNFs开展了各种表面修饰方法研究。颜士钦等[3]制备了碳纤维-石墨-银基复合材料，利用碳纤维CNFs良好的导电性和导热性，应用于雷达电刷传输电讯号。
目前对非金属材料表面修饰的方法主要有气相沉积（PVD和CVD）、磁控溅射、高能束流辐照、表面化学镀[4]等方法。通常溅射需要其基底材料形状规则、平整，而表面化学镀法因具有不受基底材料形状限制的优点，即无论基底材料形状如何特殊、复杂，只要技术适当，就可以在基底材料上完整镀上均匀镀层，而且镀层厚度比较均匀一致，效果好，尤其适合对碳纳米管CNT、碳纤维CNFs的表面金属化改性。
镍由于其导电性强，电阻率低，有稳定的物理、化学性质，在电学、光学和催化等众多领域应用广泛。化学镀是一个无外加电场的电化学反应过程，是在没有外电流通过的情况下，利用还原剂将溶液中的金属离子还原，在呈催化活性的物体表面形成金属镀层的一种镀覆技术[5]。目前对碳纳米管CNT、碳纤维CNFs表面化学镀镍的研究主要集中在军事领域高性能的电磁屏蔽效率（EMISE）[6]和CNT阴极场致发射显示器的研究[7]，对碳纤维CNFs表面化学镀镍的场发射性能研究不深入。
本文研究了碳纤维化学镀镍工艺的优化，通过场发射测试系统（Keithely 4200）测试碳纤维化学镀镍阴极材料场发射I-V特性，利用场发射F-N方程理论计算碳纤维化学镀镍的场增强因子β，说明碳纤维CNFs表面化学镀镍后，复合材料的场发射性能得到有效提高，为开发新型碳基场发射阴极材料提供了一个有效途径。
1实验
1.1碳纤维CNFs表面预处理
碳纤维CNFs采用东丽聚丙烯腈碳纤维（PANCF，苏州万凯贸易有限公司），每束3,000根，单丝直径7μm。其它试剂均为市售化学纯，未经特殊处理。碳纤维CNFs属于非金属材料，表面活化能很高，化学性能稳定，表面光滑，耐腐蚀，没有自催化本领，很难与铁、镍等金属原子或其它化合物浸润[8]，为了确保金属单质能沉积在碳纤维表面，化学镀反应持续稳定。
在进行碳纤维化学镀镍之前必须要对碳纤维表面进行预处理，预处理包括除油、粗化、敏化、活化、还原六个步骤。粗化是为了使碳纤维表面粗糙，化学刻蚀碳纤维表面，使碳纤维表面呈沟槽状，增大碳纤维CNFs表面与镀层金属原子之间的咬合力；敏化是在碳纤维表面形成催化功能的金属核结点，形成凝胶状络合物质[Sn(OH)3Cl]2-吸附在碳纤维的表面，保证化学镀能够在其表面上顺利进行；活化是进一步激活碳纤维表面催化活性金属中心[8]。本实验碳纤维活化是将敏化好的碳纤维CNFs加入到PdCl2溶液中，Pd2+被吸附在碳纤维表面上的亚锡离子（Sn2+）还原为单质钯原子（Pd），包覆在碳纤维CNFs表面上，形成了一定数目的催化活性金属Pd中心点。经过预处理的碳纤维用去离子水清洗后放入化学镀镍电解液中施镀。预处理工艺参数如表1所示。
1.2碳纤维CNFs表面化学镀镍过程
碳纤维CNFs表面化学镀镍是用还原剂次亚磷酸钠（NaH2PO4・H2O）把溶液中的镍离子Ni2+还原为单质镍Ni，并沉积在具有金属催化活性的碳纤维表面，其反应式为：
H2PO2-+H2OHPO32-+2Had+H+（1）
Ni2++2HadNi+2H+（2）
H2PO2-+H++Had2H2O+P（3）
影响碳纤维表面化学镀镍的因素复杂多样，除了主盐NiSO4和还原剂NaH2PO4的浓度比较关键外，PH值、温度、施镀时间等工艺参数对镍层厚度和均匀性都有影响。先用正交实验[9]初步确定最佳碳纤维化学镀镍配方和工艺参数，在保持配方和其它工艺参数不变的情况下，研究pH值对碳纤维表面化学镀镍增重率的影响。通过正交实验得到的配方和工艺参数如表2所示。
取30g/L绿色硫酸镍溶液，不断搅拌下加入络合剂柠檬酸钠溶液，超声分散3分钟，再加入35g/L还原剂磷酸二氢钠溶液、30g/L缓冲剂氯化铵溶液和稳定剂醋酸钠，搅拌均匀后，用事先配好的2mol/L的NaOH溶液调节pH值，并不断搅拌得到蓝色镀液。将活化后的碳纤维CNFs加入化学镀电解液中，再加入痕量的表面活性剂，置于80℃水浴中手动不停机械搅拌。化学镀完毕后，用去离子水清洗干净，50℃烘干待用。
1.3测试及表征
用扫描电子显微镜SEM（HITACHIS-3000N型）对镀镍碳纤维进行形貌观察；采用英国Oxford公司的EDS能谱仪（Link-ISIS型）对镀镍碳纤维进行成分分析，能谱扫描范围为40×40μm的面扫描；用精度为10-4g的分析天平称出碳纤维化学镀镍前后的质量，计算增重率ΔG/G；用DT-830型数字万用电表测量碳纤维镀镍前后的电阻；将镀镍碳纤维阴极与涂有CRT高压绿色荧光粉的ITO基板构成二极结构，阴阳极间使用专用绝缘材料制成的支撑体组装成场发射FED显示器件，并将其放置于真空度高于5×10-5Pa场发射测试系统（沈阳天成真空科技）中进行场发射I-V特性测试；对镀镍碳纤维进行场发射I-V特性测试，隔离子高度为6mm，测试均采用相同的电极。
2实验结果与分析
2.1碳纤维表面化学镀镍增重率的测量
采用精度为10-4g的分析天平称出碳纤维化学镀镍前后的质量，计算增重率ΔG/G，其中增重率ΔG/G：
2.2PH值对碳纤维化学镀镍增重率的影响
PH值对碳纤维化学镀镍增重率的影响极大。本实验中选择主盐NiSO4・6H2O的浓度为35g/L，还原剂NaH2PO2・H2O的浓度为35g/L，即主盐与还原剂浓度比例是1:1，温度为80℃。在所有实验工艺参数确定的情况下，测量不同pH值（pH值范围为3.0～5.5）对碳纤维化学镀镍的影响。化学镀实验中pH值是一个重要控制指标，pH数值直接影响碳纤维表面化学镀镍增重率和化学镀反应的稳定性。实验结果如图1所示。
图1表明，碳纤维表面化学镀镍增重率受pH值的影响比较大。实验开始，当pH值小于3时，碳纤维表面几乎无镍金属析出，几乎没有化学镀反应；pH值较低（3～4）时，碳纤维增重率也较低；随着pH值的升高，增重率很快增加；当pH为4.6左右时，碳纤维增重率达到最大值，此时在实验中可以目测到化学镀反应比较平稳；随着pH值继续升高，碳纤维的增重率反而呈下降趋势，反应中镀液出现浑浊，说明有沉淀物析出；当镀液的pH值大于6.5时，镀液变得非常浑浊，有大量沉淀物析出，同时有大量气泡产生。这主要是由于随着pH值的升高，H2PO2-的还原能力急剧增强，尤其当pH大于6.5值时，镍的配合物被严重破坏，形成镍的氢氧化物，出现沉淀，溶液浑浊。这消耗了大量的镍离子态，使镀液中镍离子质量浓度急剧下低，镍单质的沉积速率也随之降低，镀液开始失效。因此镀液的pH选择在4.6左右比较适宜，其增重率为49.5%。
2.3碳纤维CNFs化学镀镍的成分分析
图2所示为碳纤维化学镀镍能谱EDS图。
从图2可以看到，碳纤维表面镀层薄膜材料的主要成分为Ni元素，有三个主要的Ni峰，此外，镀层薄膜材料中还包含少量O、P元素。这说明镍薄膜镀层确实在活性中心上成核生长起来了，而且镍成核过程中由于Ni本身就具有良好的催化活性，所以镍镀层得以不断地沉积镀层，不断增厚。在能谱EDS图中也可以看到有少量的磷（P）单质出现，这是由于碳纤维CNFs化学镀镍过程中置换出单质磷元素，说明碳纤维表面镀层薄膜材料的主要成分是非完全的镍单质颗粒，由于参杂磷的含量比较低，综合来看碳纤维表面化学镀镍金属纯度比较高。
2.4碳纤维CNFs化学镀镍的表面形貌SEM分析
图3所示为碳纤维CNFs化学镀镍前后的表面形貌SEM图。
从图3可以看出，碳纤维经化学镀处理后，碳纤维表面沉积了一层金属。图3（1）是敏化后的碳纤维CNFs表面形貌SEM图，从图3（1）可以看出，敏化后的碳纤维表面有一些凹槽，碳纤维表面并不是光滑的圆柱状，这些凹槽便于在后续的化学镀中首先形成镍结晶点，镍原子先部分填充在碳纤维凹槽中，随着镍原子堆积的增加，镍单质再逐渐覆盖到整个碳纤维上。图3（2）是施镀30分钟的镀镍碳纤维表面形貌SEM图，从图3（2）可以明显地看到，在碳纤维表面已经包覆了一层镍金属层，镍原子颗粒均匀地分布在碳纤维CNFs的整个表面上，颗粒的大小也比较均匀，因此整体金属镍层比较均匀，镀层连续，无气孔针孔，无漏镀现象，在镀镍碳纤维表面出现一些凸起瘤状物。目测其表面，呈金属银灰色，金属光泽性强，这说明碳纤维化学镀镍效果非常好。
2.5碳纤维CNFs化学镀镍场发射I-V测试与分析
将碳纤维CNFs和镀镍碳纤维放入真空干燥室适当温度下烘干10小时，保证了镍纳米材料与碳纤维基底材料接触性能更良好，有利于场发射的稳定性。图4所示为碳纤维CNFs和镀镍碳纤维为阴极的二级场发射FED器件在真空条件下的场发射I-V曲线图。
从图4可以看出，碳纤维表面化学镀镍后的场发射特性明显比未镀镍碳纤维要好，开启电压降低，亮点出现比较早，发射电流I增强，场增强因子β增大。场发射体的发射能力主要由两个因素决定：加在发射体表面的局域电场（βE，β为场增强因子，E为阴阳极间的宏观电场）和发射体的逸出功F[10]。碳纤维表面化学镀镍原子后，在镀镍碳纤维表面有许多凸起瘤状物，容易积累电荷，在碳纤维管壁形成较多的电子发射点，有效增加了发射体的局域电场，其场增强因子β增加很多。其次，碳纤维表面化学镀镍原子后降低碳纤维表面逸出功[10]，使电子更容易从碳纤维表面逸出，增强了发射电子的电流密度，整体上改善了材料的场发射性能。
从图4可得，电压为832V/μm时，出现亮点；当电压达到1,456V时，阳极峰值电流为0.65mA。图5所示镀镍碳纤维的FED发光效果图，可以看到，以镀镍碳纤维为阴极的二极结构场发射FED器件发光比较均匀，稳定性好。图6所示镀镍碳纤维场I-V曲线所对应的F-N计算机拟合曲线，该曲线近似为直线，说明碳纤维表面化学镀镍的电子发射机制是典型的场发射。
2.6化学镀镍碳纤维的场增强因子β的计算与分析
由半导体的场发射原理F-N方程[7]可以得到场发射电流I= V2exp(-b/V)，然后对其取对数可得公式：
I为发射电流，а为发射面积，V为电压，β为电场增强因子。考虑B=6.83×107，d是阴阳极间的距离，Ф是材料的逸出功，本实验中碳纤维的逸出功Ф=4.7eV，d=6mm，通过F-N曲线拟合（如图6所示），我们可以得到曲线斜率b=3,031，从而计算出镀镍碳纤维的场发射增强因子β2=1,376。同样，经过计算可得碳纤维的场发射增强因子β1=285，β2:β1=4.83:1，即碳纤维表面化学镀镍后其场增强因子β显著提高，镀镍后场发射因子是未镀镍碳纤维的4.83倍。
3结论
采用化学镀方法可以使碳纤维CNFs表面覆镀比较好的金属镍单质薄膜。SEM分析明显看到，采用本实验的化学镀工艺参数，在CNFs表面覆镀的镍金属薄膜表面完整，无针孔，致密，金属光泽性好。能谱仪DES测试证明镍薄膜杂质少，纯度高。对镀镍碳纤维进行场发射测试，通过场发射I-V测试表明，碳纤维被镍金属覆盖后，场发射特性明显优于未镀覆镍碳纤维，主要表现在：开启电压降低、发射电流增强、亮度增高。本实验中，碳纤维表面化学镀镍后的场发射特性明显提高，开启电压降低，亮点出现比较早，发射电流I增强，场增强因子β增大。当电压为832V/μm时，镀镍CNFs阴极的二极结构场发射FED器件出现亮点；当电压达到1,456V时，阳极峰值电流为0.65mA，发光比较均匀，稳定性好。由场发射I-V测试计算可知，其场发射增强因子β=1,376，是未镀镍碳纤维的4.83倍。
参考文献
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[9] 侯伟，潘功配，关华，杨莎. 碳纤维化学镀镍工艺参数的优化研究[J]. 热加工工艺，2007，36（12）：42-44.
篇3
关键词：塑胶电镀废水 分流治理 酸化--氧化反应 迷宫沉降池
1 引言
随着人类生活水平的提高及工业的高速发展，塑胶材料得到广泛的应用。在某些使用条件下，有时需在塑胶件表面镀覆一层金属物质（如铜、镍、铬等金属），以增强塑胶件的耐磨性、导电性或美观性等。鉴于塑胶材料不导电的特性，其主要以化学镀为主。
如以深圳某塑胶电镀厂为例：该厂专业从事塑胶制品的电镀。其生产工艺如下：塑胶件除油水洗酸洗水洗粗化沉钯水洗镀焦铜水洗化学镀镍水洗化学镀铜水洗电镀酸铜、酸镍水洗镀铬成品。
篇4
关键词：化学镀；铜接地线；弱酸性；土壤介质；耐蚀性
中图分类号：O69 文献标识码：A
Study of the Corrosion Resistance of Eletroless Amorphous
Ni-P and Ni-Sn-P Coatings in Weak Acidic Medium
ZHOU Hai-hui1， 2，ZHANG Cheng-ping1，2， FANG Chen-xu1，2， FENG Bing3，
XU Song3， LIAO Zuo-wei1，2， KUANG Ya-fei1，2
（1. State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics ， Hunan Univ， Changsha， Hunan 410082， China；
2. College of Chemistry and Chemical Engineering， Hunan Univ， Changsha， Hunan 410082， China；
3. State Grid Hunan Electric Power Corporation Electric Power Research Institute， Changsha， Hunan 410007， China）
Abstract： Amorphous Ni-P and Ni-Sn-P coatings were prepared on pure copper substrates by electroless plating. The structure， surface morphology and composition of the as-plated coatings were characterized by X-ray diffraction （XRD）， scanning electron microscopy （SEM） and energy-dispersive analysis （EDS）. The corrosion resistance behaviors of the as-plated Ni-P and Ni-Sn-P coatings were investigated by Tafel polarization， electrochemical impedance spectroscopy （EIS）， open circuit potential and accelerating corrosion indoors in wNaCl=3.5% solution at pH 5.5 and in soil with a water content of wS=20% at pH 5.5. The results indicate that electroless amorphous Ni-P and Ni-Sn-p plating of the corrosion current density is 4.5% and 1.2% of the bare copper and the two coatings offer better corrosion resistance than copper in weak acidic corrosive medium， while Ni-Sn-P coating exhibits the best corrosion resistance. Besides， the two coatings have a negative shift of self-corrosion potential when compared with Cu substrate， showing a good application prospect as anodic protective coatings for Cu ground wires in acidic or weak acidic soil medium.
Key words： electroless plating； copper ground wire； weak acidity； soil medium； corrosion resistance
随着经济的不断发展，电力系统容量不断增加，对接地装置的性能提出了更高的要求.由于电网腐蚀带来的电力事故逐渐增多，接地装置的耐腐蚀性问题日益受到人们的关注.日本、欧美等一些发达国家的接地线材料多采用铜金属[ 1]，而我国变电站多采用镀锌钢材料，但是镀锌层对酸性土壤的耐蚀性较差，通常在南方酸性土壤介质中运行1～2年后，镀锌层就会完全腐蚀[ 2].其它如：增大接地体截面、采用降阻剂、涂覆导电防腐涂料等保护手段也很难使接地网在腐蚀性较强的土壤中得到长期、有效的保护.目前，根据国际接地材料的发展趋势，国内部分地区已经开始采用铜或覆铜材料作为电网的接地材料.
铜接地材料的一次性投入成本是碳钢的5～6倍[ 2]，要大规模推广其在接地电网领域的应用，必须充分研究铜的耐蚀性能，并提出合理的保护方法以延长铜接地电网的使用寿命，降低运行成本.鉴于镍基合金在酸性或弱酸性介质中具有优异的耐蚀性能，在航空航天、石油化工、计算机、汽车、机械等行业有着广泛的应用.本文选择Ni-P和Ni-Sn-P非晶态合金镀层作为铜耐酸性土壤介质腐蚀的阳极保护性镀层，首次系统研究其在弱酸性介质中的耐蚀性能，为铜或覆铜材料在南方酸性或弱酸性土壤介质中的大面积推广使用提供理论依据.
湖南大学学报（自然科学版）2015年
第12期周海晖等：化学镀非晶态Ni-P及Ni-Sn-P镀层在弱酸性介质中耐蚀性研究
1 实 验
1.1 化学镀Ni-P，Ni-Sn-P合金镀层的制备
所用基体为30 mm×40 mm的紫铜，工艺流程为：热碱液除油去离子水洗化学抛光去离子水洗预镀镍活化去离子水洗化学镀.
碱性除油液、化学抛光液的组分及工艺条件见文献[3].由于紫铜在次磷酸钠镀镍体系中无自催化活性，因此必须对基体进行活化处理，本实验采用预镀镍活化，镀液组成为：NiCl2・6H2O：240 g・L-1，盐酸（36%～38%）：320 mL・L-1；工艺条件：以镍板做阳极，电流密度为5 A・dm-2，时间为2 min.化学镀镀液组成如表1所示.施镀工艺条件为：Ni-P，合金渡层pH为6.0，Ni-Sn-P合金渡层pH为5.0，二者的施渡温度为85 ℃±2 ℃，磁力搅件时间为1 h，经重量法估算，二者的镀速约为20 μm h-1.
3 结 论
1） 在pH = 5.5，wNaCl=3.5%溶液中，化学镀非晶态Ni-P及Ni-Sn-P镀层的自腐蚀电流密度是裸铜的4.5%和1.2%，均具有比裸铜更大的电荷转移电阻，且两种镀层的自腐蚀电位均负于裸铜，可作为阳极性镀层.
2） 在pH = 5.5，含水量为wS=20%土壤介质中，化学镀非晶态Ni-P及Ni-Sn-P镀层的电荷转移电阻约是裸铜的4～5倍，且其自腐蚀电位均比铜负.
3） 在pH = 5.5，含水量为wS=20%土壤介质中，室内埋片加速腐蚀试验发现，化学镀非晶态Ni-P及Ni-Sn-P镀层的腐蚀失重速率远小于裸铜，显示出优异的保护性能.
4） 化学镀非晶态Ni-P及Ni-Sn-P镀层可作为铜接地材料在酸性或弱酸性土壤介质中的阳极保护性镀层.
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篇5
[关键词]冶金设备 防腐材料 防腐方法
中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0038-01
在湿法冶金行业里，各类设备在生产运行过程中，不同程度地受到各类酸、碱、盐、金属、大气、水等各种气相、液相、固相介质的作用而产生腐蚀，特别是在湿法冶金企业生产过程中，腐蚀更是无时无处不在。因此，加强设备设施的防腐蚀管理，对湿法冶金企业及工业化生产有着很大的意义。
为防止冶金设备的腐蚀，首先应考虑设备所处的工作环境和条件，从设备选材（结构材料自身防腐）、材料表面衬涂防腐层、电化学防腐等多方面采取措。
设备防腐方法一 ―― 结构材料自身防腐
结构材料自身防腐是设备防腐蚀的首要考虑手段，可使设备制作简化，无须单独进行防腐处理。 非金属耐腐材料因性脆（无机）或强度低（有机），仅用作部分非反应器类设备的结构材料。反应器类设备一般都用金属材料作为结构材料。1、结构材料选择的依据：（1）根据金属（合金）-腐蚀介质组合选择结构材料，例如：钢――浓硫酸，铝――非污染大气，铅――稀硫酸，钛――热的强氧化性溶液等。（2）根据材料-环境体系选用设备结构材料，例如：在还原性环境中选用镍、铜及其合金；对氧化性环境，采用含铬的合金；在氧化性极强的环境中宜选用钛及钛合金。2、选择时应遵循的原则：考虑腐蚀介质的性质、温度和压力；考虑设备的类型、结构：考虑对产品质量的要求；材料价格及来源等。选材时应立足国内资源，应大力推广耐腐蚀铸铁、低合金钢及无铬镍不锈钢的应用。高铬镍不锈钢尽可能少用。我国国内钛资源丰富，在钛材质量、价格均佳的前提下应提倡使用。
设备防腐方法二 ―― 材料表面衬涂防腐层
在金属结构材料表面衬、涂、镀防腐层，使金属设备与腐蚀介质隔开，是防止金属腐蚀的常用措施之一。采用机械或物理的方法将防腐层贴附于被保护设备的表面上。防腐层耐腐蚀材料分金属和非金属覆盖层。1、金属覆盖层：低熔点金属在钢表面热镀，如镀锌、镀铅；零部件表面渗镀，如渗铝、渗铬；电镀，如镀金、银、铜、镍、铬；喷镀；化学镀等。使耐腐蚀层牢固附着在主体金属表面上，保护主体设备免遭腐蚀破坏。金属涂层的方法有：（1）、电化学方法：利用电极反应，在工件表面形成镀层。主要的方法：①电镀：在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。②氧化：在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。（2）、化学方法：这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。主要是：①化学转化膜处理在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。②化学镀在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。（3）、热加工方法：在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。主要方法是：①热浸镀：金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。②热喷涂：将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。③热烫印：将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。④化学热处理：工件与化学物质接触、加热，在高温态下令某种元素进入工件表面的过程，称为化学热处理，如渗氮、渗碳等。⑤堆焊：以焊接方式，令熔敷金属堆集于工件表面而形成焊层的过程，称为堆焊，如堆焊耐磨合金等。（4）、真空法：在高真空状态下令材料气化或离子化沉积于工件表面而形成镀层的过程。主要是：①物理气相沉积：在真空条件下，将金属气化成原子或分子，或者使其离子化成离子，直接沉积到工件表面，形成涂层的过程，称为物理气相沉积，其沉积粒子束来源于非化学因素，如蒸发镀、溅射镀、离子镀等。②离子注入：高电压下将不同离子注入工件表面令其表面改性的过程，称为离子注入，如注硼等。③化学气相沉积：低压（有时也在常压）下，气态物质在工件表面因化学反应而生成固态沉积层的过程，称为化学气相镀，如气相沉积氧化硅、氮化硅等。（5）、其它方法：主要是机械的、化学的、电化学的、物理的方法。其中的主要方法是：①涂装：闲喷涂或刷涂方法，将涂料（有机或无机）涂覆于工件表面而形成涂层的过程，称为涂装，如喷漆、刷漆等。②冲击镀：用机械冲击作用在工件表面形成涂覆层的过程，称为冲击镀，如冲击镀锌等。③激光面表处理：用激光对工件表面照射，令其结构改变的过程，称为激光表面处理，如激光淬火、激光重熔等。④超硬膜技术：以物理或化学方法在工件表面制备超硬膜的技术，称为超硬膜技术。如金刚石薄膜，立方氮化硼薄膜等。⑤电泳及静电喷涂：工件作为一个电极放入导电的水溶性或水乳化的涂料中，与涂料中另一电极构成电解电路。在电场作用下，涂料溶液中已离解成带电的树脂离子，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这些带电荷的树脂离子，连同被吸附的颜料粒子一起电泳到工件表面，形成涂层，这一过程称为电泳。在直流高电压电场作用，雾化的带负电的油漆粒子定向飞往接正电的工件上，从而获得漆膜的过程，称为静喷涂。2、非金属覆盖层：非金属覆盖层具有优良的防腐蚀能力，在冶炼设备的防腐中占有重要的地位。非金属涂层应满足的条件：非金属涂层材料在腐蚀介质中非常稳定；涂层应完整无孔，不能透过介质；涂层与主体金属应粘结牢固，具有一定的机械强度和适当的硬度与弹性。非金属衬里保护是应用最广和最重要的防腐方法。衬里材料包括塑料板（硬、软聚氯乙烯，聚四氟乙烯）、橡胶板、瓷板（砖）、陶板、石墨板、玻璃钢等。
设备防腐方法三――电化学防腐
电化学防腐是根据金属电化学腐蚀机理发展起来的一类防止金属腐蚀的方法，可分为阴极保护和阳极保护两种。阴极保护是利用外接电源或活泼金属，往金属设备上输送电子，使腐蚀电池的阳极转变为阴极或阴、阳极电位差为零；阴极保护可以用来防止各种水溶液及土壤对钢、铁、铅与黄铜等金属的腐蚀，防止各种不锈钢或铝等可钝化金属的点腐蚀，防止黄铜、低碳钢的应力腐蚀开裂，防止金属的交变应力腐蚀。阳极保护是利用外电源使金属设备变为阳极，金属表面形成耐腐蚀薄膜而钝化，降低腐蚀速度：阳极保护可以用来保护阳极化后容易钝化的金属和合金（碳钢和不锈钢），但不能保护锌、镁、隔、银、铜或铜基合金。
冶金设备防腐没有一种万能的方法。为防止设备腐蚀，可采用多种措施，综合考虑设备选材、结构设计及设备所处的工作环境等各方面的因素，合理利用上述三种设备防腐方法，寻求最佳的防腐措施！
篇6
摘要:介绍了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层结构，包括金属基体、预镀层、中间镀层、镀镉层以及钝化层，其中所述金属基体为钢铁基体和铝合金基体。对镀层结构进行中性盐雾试验2064h其表面无白色腐蚀物生成，耐盐雾性能比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。这种保护层在耐腐蚀性上取得了重大突破，能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命。
关键词:航空航天零部件;无氰镀镉;镀层结构;高耐腐蚀性
引言
传统的氰化镀镉溶液性能稳定，镀层质量优良，因此，航空航天、航海以及一些特殊电子零部件采用氰化镀镉工艺制备防护层。氰化物是国家严令禁止使用的污染物之一，用无氰镀镉代替氰化镀镉已成为业内进行研究的热点课题。按照国家发展改革委员会《产业结构调整目录(2011年修改版)》的要求和贵州省经济和信息化委员会《关于淘汰部分含有毒有害氰化物电镀工艺专题会议纪要》(黔经信专议［2013］67号)工作部署，贵州省内电镀企业在2016年底前淘汰氰化物镀锌和氰化物镀镉有毒有害生产工艺。应贵州省装备制造业协会表面工程分会的要求，广州超邦化工有限公司开发了NCC-617无氰酸性镀镉工艺，提供了一种用于航空航天零部件的高耐腐蚀性镀镉层。NCC-617镀镉电镀废水用二甲基二硫代氨基甲酸钠沉淀处理后，镉离子的质量浓度小于0．01mg/L，满足GB21900-2008《电镀污染物排放标准》要求。
1镀镉工艺
无氰镀镉溶液成分及操作条件。
2制备流程
2．1钢铁基体镀镉钢铁基体镀镉具体操作如下:
1)前处理。对钢铁零部件进行碱性化学除油水洗碱性阳极电解除油水洗酸洗水洗阴极电解除油水洗活化水洗的工序。
2)镀镉。采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层，其δ为6～20μm，按GB/T13346-1992标准在200℃对镀件进行除氢处理20h。
3)钝化。镀镉层经2%～3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min，钝化层δ为0．3～0．5μm。
2．2铝合金基体镀镉铝合金基体镀镉具体操作如下:
1)前处理。对铝合金零部件进行化学除油水洗浸蚀水洗出光水洗的工序。
2)浸锌。第一次浸锌水洗退锌水洗第二次浸锌水洗。
3)化学预镀镍。在浸锌层上采用专用的碱性化学镀镍溶液制备化学预镀镍层。
4)镀镍。在化学预镀镍层上采用瓦特镀镍溶液制备镀镍层，其δ为5～10μm。
5)镀镉。在电镀镍上采用NCC-617无氰镀镉工艺制备镀镉层，其δ为6～20μm;然后200℃对镀件进行除氢处理20h。
6)钝化。镀镉层经1%～3%的硝酸出光水洗铬酸盐低铬彩色钝化水洗干燥60℃老化15min，钝化层δ为0．3～0．5μm。
3镀层性能
3．1耐腐蚀性
钢铁件按上述工艺制备的镀镉层，按照GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾试验。试验结果表明，采用NCC-617无氰镀镉工艺制备的镀镉层耐腐蚀性能明显高于氰化镀镉工艺，测试2064h镀件表面无白色腐蚀物生成，耐腐蚀性比航天工业部标准QJ453-1988《镀镉层技术条件》中96h中性盐雾试验的要求高21倍。
3．2柔软性
用弯曲法定性检验镀层的脆性，采用δ为0．2mm的黄铜片按NCC-617工艺镀镉，镀层δ为23．7μm，将试片弯曲180°，镀镉层无爆裂，镀层柔软性较好。
3．3结合力
按JB2111-1977《金属覆盖层的结合强度试验方法》，以热震试验法测定镀层结合力。将镀件放在烘箱中加热至190℃，然后取出放入室温水中骤然冷却，镀层没有起泡和脱落，结合力良好。
4结语
NCC-617无氰酸性镀镉工艺是为满足航空航天企业的要求而开发的，使用的添加剂与配位剂，克服了含EDTA无氰酸性镀镉工艺存在的镀层性能差和废水处理困难的缺点。在贵州省航空航天企业的应用表明，NCC-617无氰镀镉层耐蚀性、柔软性及结合力等性能均满足航空航天工业部标准的要求，并且废水处理能够达标排放，尤其是镀层的耐腐蚀性取得了较大的突破，能大幅度提高航空航天零部件的使用寿命，受到了航空航天企业的青睐。
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篇7
关键词：电镀废水， 分流处理工艺 ， 综述
Abstract: the article introduces the electroplating wastewater treatment process of diversion, after nearly two years of practical application shows that the technology can meet the national stable operation of the electroplating standards for pollutants discharge "(GB21900-2008) of the first grade level.
Keywords: electroplating wastewater, tap processing technology, and reviewed in this paper
中图分类号： V261.93+1文献标识码：A 文章编号：
1 引言
电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程利用电解工艺，将金属或合金沉积在镀件表面，形成金属镀层的表面处理技术。
1.1综合电镀废水的来源主要是因镀种不同而产生的不同重金属的电镀漂洗废水及电镀前对镀件进行酸洗或碱洗而产生的酸性或碱性废水。其成分复杂且污染较大；
1.2传统的电镀废水处理大多采用氢氧化物或者硫化物沉淀法，利用重金属的氢氧化物或硫化物溶度积较小的特性沉淀其中的重金属离子；
1.3由于电镀行业的飞速发展，近年来，电镀企业为了保证镀液的稳定性、使用寿命和镀层质量，在镀液中加入了很多的络合剂、稳定剂、加速剂、pH 缓冲剂和光亮剂，这些物质大部分为有机物，如铵盐、焦磷酸盐、EDTA、柠檬酸盐、乳酸、苹果酸、酒石酸、丁二酸等，这些物质与Cu2+、Ni2+具有极强的络合性，它们随镀件漂洗水排入酸碱综合废水中后容易与Cu2+、Ni2+形成非常稳定的络合物〔8-9〕，给废水的处理带来很大的困难。为此，笔者采用以下废水处理工艺方法处理电镀废水，有效解决了上述问题。
2 分流处理工艺
2.1工艺流程
以东莞某塑胶电镀厂为例：该厂专业从事塑胶制品的电镀。其废水处理工艺如下：
2.2 废水水量及水质
废水设计处理量为50m3/h，其中含铬废水（主要为粗化及镀铬环节产生的废水）20 m3/h，含络合物废水（主要为镀焦铜、化学镀铜、化学镀镍废水等含络合物的废水）10 m3/h，综合废水（即酸洗、除油及电镀类废水）20 m3/h。
2.3 排放水质要求
废水经处理后达到需达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）之一级标准。即六价铬≤0.2mg/l，总铜≤0.5mg/l，总镍≤0.5mg/l，化学需氧量≤80mg/l，悬浮物≤50mg/l等。
2.4工艺说明
含铬废水，络合废水，综合废水分别进入各自的调节池均质。含铬废水泵入还原中和池，先投加H2SO4及 Na2SO3进行还原（实际运行中，H2SO4极少加），还原后的废水再投加片碱溶液进行中和（pH=7～8），并投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。络合废水泵入破络反应池，先投加稀硫酸溶液调pH在3左右，再投加漂白粉溶液进行氧化，此过程的时间约1.5h，须长于普通的氧化反应。破络后的废水再投加片碱溶液调pH至10.5左右，同时投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。综合废水泵入中和反应池，先投加FeSO4，可起置换、还原及混凝作用，再投加片碱及石灰溶液调pH至10.5左右，同时投加有机高分子絮凝剂进行絮凝。以上三种废水进入各自的迷宫沉降池进行固液分离后，出水自流至中间池，再泵至砂滤罐过滤，过滤后的出水自流至pH回调池进行pH调整，出水自流至清水池后达标排放三个迷宫沉降池的污泥均排至污泥池，再泵至压力污泥罐，通过压缩空气的压力将污泥压至板框压滤机脱水，脱水后的干泥交专业公司回收，滤液回流至调节池。
2.5废水处理设备
由于电镀废水中含有多种金属离子，通常采用氧化还原等方法处理含氰、六价铬离子废水，采用中和、沉淀、絮凝的方法处理废水中的酸碱、重金属离子，最终达到污泥收集和污水回用的目的，提高水的循环利用率，排放废水达到国家污水综合排放标准。设用范围：含铬、镍、铜、锌、铁等重金属的电镀废水处理设备自动化操作系统。
3 设计参数
表1主要构筑物及设计参数
4 工程调试及运行
4.1调试过程
4.1.1 在调试过程中发现, pH是控制Cr6+还原反应的关键因素, pH大于3 时,反应缓慢。因此在反应之前, 要先根据废水状况调节废水的pH为2.5～3,再投加化学还原剂,经充分混合、完全反应后,Cr6+大部分转化为Cr3+；
4.1.2 在混合反应池中投加Ca(OH)2 与投加NaOH 相比要便宜得多,但是,最终形成的微溶性钙盐在一定程度上会影响出水水质。调试发现在混合反应池中加入少量的混凝剂聚氯化铝(50 mg/ L) 可使出水清澈,且总运行费用仍然较直接投加NaOH低。投加顺序为Ca(OH)2 聚氯化铝PAM。悬浮颗粒借助聚氯化铝形成微絮体。最后投加少量PAM ,即可形成淡黄色的大颗粒絮体沉淀物,通过沉淀去除,而使上清液清澈。由于聚氯化铝的加入会使废水的pH有所下降,因此投加Ca(OH) 2 时应适当提高废水的pH,使其维持在10～15左右；
4.1.3 该项目的水量较小,水质和水量较为稳定,采用人工控制进水、排水和加药系统,使设备投资有所减少。
4.2 处理效果
该工程于2010年6月竣工并进行调试,2011年3月投产运行。根据现场调试的检测结果经本工艺处理后,各种污染物的去除率均在90%以上,处理后出水水质全部达标,具体数据见表2。
表2处理后出水水质及排放标准
5主要技术经济指标
该工程设计处理量为50m3/h，占地面积约380m2，工程总投资约80万元。其中设备费用37.5 万元,土建费用29 万元,其他费用8.5 万元,水处理成本为2.58 元/m3 , 其中运行成本为2.27 元/m3，日常运行费用约4.0～5.0元/m3废水（不计设备折旧费）。
6 综述
6.1该工程投资少,占地面积小,运行费用低,技术成熟,运行稳定可靠,且操作方便、易于管理,适用于不同规模电镀生产企业；
6.2废水处理效果好,出水清澈,部分可回用至水质要求不太高的生产清洗工序或作为生活杂用水(如冲厕、绿化等) ,节约水资源,减少污染物总排放量；
6.3电镀废水中含有较多的贵重金属离子,建议研制和采用新的处理工艺,实现废水重金属离子的回收利用。采用无或少排废水的自动电镀生产线,减少用水量和废水排放量。提高电镀车间的管理水平,简化废水处理工艺,降低处理成本,做到清洁生产。
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篇8
关键词：ABS 电镀 粗化工艺
一、前言
ABS相对于PS在耐冲击强度、抗张力、弹性模量等方面均有明显改善，且无负荷时热变形温度高，线胀系数小，因而加工成型后收缩小、吸水率低，适合制作精密的结构制品，在工业领域特别是电子仪器仪表等产业中得到广泛应用。而使得ABS塑料的应用进一步扩大的最主要原因，就是它最先开发出了能够工业化电镀加工的性能，使得产品的外观具有更丰富的表达，至今仍然是最适合电镀的工程塑料。
小家电、洁具领域的塑料电镀因为考虑成本及实际使用情况多采用通用ABS而非专业电镀级ABS材料，因此向客户提供合适的电镀工艺指导成为提高产品市场占有率的一个重要因素。
二、电镀前处理工艺介绍
塑料制品一般为非导电体材料，在镀前必须进行一系列的预处理，使其表面金属化，成为导体，才能进行电镀。塑料电镀质量优劣的关键是严格掌握镀前处理。同时不同配方ABS对镀层质量的影响也主要在前处理阶段体现。 具体步骤如下：
1.化学除油
清除塑料制品表面油脂的目的是为了下一道粗化处理时能够被溶液所润湿，使其表面得到均匀的粗化层，以提高表面与金属的结合力。
塑料制品进行化学除油，通常采用有机溶剂、热碱溶液或者酸性溶液。ABS塑料制品的化学除油一般多采用热碱溶液，处理过程中应控制温度为50-55℃。温度过高会引起制品变形。许多中小电镀厂均将除油此步骤与后段粗化合并来节约成本。
2.粗化
塑料制品表面粗化的目的，是改善其表面憎水性质。经过粗化处理后的塑料表面，将呈现微观粗糙状态，从而增强了亲水性，这样能保证镀层具有良好的结合力。ABS塑料表面的粗化方法，最常见的是铬酸-硫酸溶液处理。见表2-1
三、 中和处理
中和处理一般是利用碱溶液或酸溶液来清除制品表面残留的粗化液。此外。还要将铬酸进行还原，防止有害残留物质污染敏化溶液和活化溶液。
四、活化处理
现洁具电镀多采用化学镍，一般除了化学镀银可在敏化后直接进行外，其他化学镀都需要进行活化处理。活化处理后的塑料表面将吸附一层有活性的金属微粒，能使化学镀正常进行。现通常使用一步活化法进行化学镀镍。也就是采用胶体钯法一步活化。并且由于表面活性剂技术的进步，在商业化活化剂中，金属钯的含量已经大大降低，0.1g/L的钯盐就可以起到活化作用。
Sn2+（吸附物质） + Pd2+ = Pd +Sn4+（可溶性物质）
5.解胶处理
应用胶体钯活化的塑料表面，因吸附的是胶体钯微粒，其本身没有催化活性，所以还必须用酸溶液或碱溶液进行解胶处理。
三、影响镀层结合力的因素
镀层结合力检测标准主要是划格法测剥离力，评判标准如下：
从表上可知：划格法测剥离力时剥离面积越大则镀层结合力越差。
1.ABS塑料组成结构的影响
ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚得到的聚合塑料。其名称代号ABS正是这三种单体英文名的第一个字母的组合。
在这个共聚体中，A成份和S成份构成骨架，而B成份也就是丁二烯是以极细微的球状分散在这个架构中。这种结构使得ABS塑料具有一定硬度、韧性和强度，且收缩性小。
根据镀层物理结合力理论，镀层与塑件的结合力直接跟粗化后表面形成的微孔数量及孔径有关。通过实验得出粗化后微孔数量除了与粗化工艺有关外，同时与ABS材料中丁二烯含量及丙烯腈含量存在正比关系。见表3-1
表3-1
从试验可知，ABS中丁二烯含量达到21.0%时，丙烯腈含量达到22.62～25.34%时最有利于提高镀层的质量。
2. 成型条件的影响
丁二烯既然是分散在ABS本体中的，那么在成型过程中就会受到成型条件的影响。并将因成型条件的不同而呈现出不同的形状，比如是球形或者扁平状，也可能是流体状等，其每个球形的粒径大小也不可能是完全一致的。
使用电子显微镜可以观察到表面上平均直径在1μm以下的凹孔。根据机械结合力理论，孔部的剖面呈球形最好，这时的结合力是最高的。
材料流动性差异导致熔融塑料在充模过程中其内部橡胶颗粒产生不同的形变。流动性低的产品橡胶颗粒形变大，相应产品冷却后内应力大，镀层结合力会下降。如下图所示。
3.粗化工艺条件的影响
实验采用了不同的粗化对比，寻找达到通用ABS材料最佳粗化效果的工艺条件。
从上述实验结果可以看出提高CrCO3浓度、粗化温度及延长粗化时间均可以提高塑件表面微孔数量，但过度的粗化工艺不但带来经济效率的降低同时也使镀层剥离强度下降；通过实验得出最佳的ABS粗化工艺范围如表3-4所示：
表3-4 最佳粗化工艺
四、结论
合理的粗化工艺不但能节省药剂、电力及时间，而且能为后续电镀创造更有利的条件，得到的制品质量也有保证。通过一系列的实验我们得出了通用ABS较好的粗化工艺，为生产及研究试验提供了一定的参考价值。
参考文献：
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材料科学与工程
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无
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“就是这么小的一个产品吗？”在锦州韩华电装有限公司的会议室里，记者看着眼前这个设备有点不敢相信――这个设备的大小形状和儿童玩具赛车中的电机差不多，没有任何科技感，似乎只是一个普通的电子元器件。
韩华电装有限公司的员工孟磊用手掂着这个小小的设备，笑着点头，说：“这个叫电枢，是用在汽车油泵上的，我们整个项目组搞的创新，就是在电枢上面镀了镍。”
这句话说得轻飘飘，给人感觉很容易，但谁能想到，这种电枢镀镍技术是整个项目组经过无数不眠之夜、耗费了无数心血才获得的成果。而这个看似轻飘飘的成果，仅投产半年时间，就为这家企业创造了7600万元的收入。
这是一次在工会主导下、通过职工合理化建议模式而造就的优秀案例。
诱人的巨额订单
2015年，为进一步应对经济下行压力，辽宁省总工会了《省总工会关于在应对经济下行压力中充分发挥工会组织作用的意见》，并随后实施办法。《意见》中提出办好10件实事，助力辽宁振兴，其中第一件就是组织开展 “百万职工技术创新”立功竞赛活动。省总工会将对一次性创造价值500万元或年创价值1000万元以上的职工创新成果给予即时表彰，评选年度全省职工“十大创新成果”“十大创新能手”“十大技能标兵”“十佳合理化建议”和50个省级示范性劳模创新工作室，完善并运用常态化的激励机制。
引领一线工人的技改发明、创新创造，为企业节约成本或增加效益，这本是工会的传统项目。但值得注意的是，随着“大众创业、万众创新”的浪潮兴起，社会层面的关注度开始出现变化，新时代的“万众创新”包含了“体制机制创新、管理创新、模式创新、技术创新”等多项内容，而社会层面更愿意关注体制机制、商业模式方面的新意和变化，技术层面则只愿关注高科技领域的突破和应用，对生产一线中的技改项目关注度反而有所降低。但辽宁省总工会在倡导大众创业、万众创新的前提下，仍继续将生产一线员工的技改创新创造作为首要推进内容。
而韩华电装的这一重大技术突破，也恰恰得益于工会对职工技改创新的坚持和鼓励。2015年年初，来自巴西的汽车零部件采购商反馈了一种情况――电枢是汽车油泵的核心部件，巴西已经大范围推广纯乙醇汽油（乙醇占比超90%），由于乙醇对金属的腐蚀性远超传统汽油，导致常规油泵的电枢在巴西使用寿命大大缩短，甚至无法达到应用标准。
韩华电装这家公司的主营产品就是电枢，如果能攻克这个难题，就能够获得来自巴西的巨额订单。
研发过程一波三折
汽车零部件是全球采购模式，也就是说，全球所有生产电枢的企业都在盯着这订单，寻找技术攻关途径。为抓住机遇，韩华电装有限公司上下集体动员，公司工会更面向全体职工征集合理化建议。
这期间，公司一位叫马立的员工提出了在电枢上镀耐腐蚀金属的设想，并提出了初步的操作方案。公司总经理马俊阳以及工会主席羿红娟对这一建议高度重视，随即成立了以羿红娟、孟磊、马立等员工组成的项目组，沿着这一思路展开攻关。
客观讲，在电枢上电镀金属表层并不是没有先例，但普通金属难以担当耐腐蚀的重任，例如镀铜在使用过程中容易上锈，而且锈点脱落后会随燃料进入发动机造成危害，而且，镀铜通常采用化学镀的方式，操作过程需要使用剧毒氰化物，潜在危害极大。
另一种思路是在电枢上电镀锡，项目组成员一度沿着这一思路实践，但随后发现锡的熔点低，而且硬度低，电枢电镀后附着在铁芯表面锡层受到摩擦容易锡粒掉落，受到磕碰也会产生凹陷，电枢的使用寿命会缩短。
项目组经过反复实验，最终仍无法在电镀锡的方向上获得突破，不得不重新寻找材料。相应模具需要重新制作，形成一笔不小的开支。但韩华电装有限公司领导以及公司工会都给予支持，在投入上毫不吝啬。项目组排除研发成本的担忧后，几经筛选，又将目标锁定在了镍上。
孟磊介绍，镍金属与电枢表面的铁金属结合力更强，熔点、硬度都比锡更高，受到摩擦或磕碰不易产生镍粒脱落或凹陷，而且镍同样具有极强的抗乙醇腐蚀能力。
但是电镀镍在操作环节上很难把握精度，电枢的铁芯片与片之间间隙必须保持在0.01毫米以下，在如此细微的间距做两次电镀对工艺和模具都提出了极高要求。项目组首先尝试先镀铜再镀镍，效果并不理想，继而对整个研发思路做出大的修改，提出在电镀前对电枢铁芯进行涂油工序，随后又引进超声波设备，在容器内添加去油粉混合液，去除表面及铁芯片间的杂质/油污及锈蚀等，再用超声波水洗、再去除氧化皮，然后再进行电镀，终于实现了在铁芯上不镀铜，而是连续两次镀镍，让镍层厚度达到标准，同时铁芯片与片的间隙降低到了0.01毫米以下。
这个过程中经历了多次重改模具，更新设备。公司工会主席、该提案的提案人之一羿红娟对记者说，当研发费用超过100万元时，项目组的心理压力非常大，拿着增加设备的申请单，站在公司领导办公室外都不好意思进去，但马俊阳等公司领导接过新的费用申请时却毫不犹豫地签字，对员工的技改创新始终充满信心。
合理化建议“亮了”
在经历了100多个日夜的煎熬与探索后，电枢镀镍技术终于成熟。2015年7月，全球著名汽车部件供应商博世公司将韩华电装公司项目组研发的镀镍电枢拿到总部进行升温耐用测试，在乙醇汽油环境下工作寿命超过6000小时，一举超越所有同类型产品。博世公司用最快的速度和韩华电装签订供货合同，每月最低供货量也达到3万台。
值得一提的是，在全球经济低迷、汽车零部件采购价格普遍下滑的情况下，韩华电装的镀镍电枢却实现了涨价销售。韩华电装相关负责人介绍：“外商对原材料价格上涨导致的产品涨价一般而言是不买账的，但如果是产品有技术革新，这种涨价他们非常认可，甚至认为是理所当然。”
仅2015年下半年，镀镍电枢就为韩华电装创造了7600万元收入。而且，由于该工艺已经领先全球同行业所有企业，目前韩华电装正在积极申请专利。而这个由员工合理化建议推动诞生的重大技术革新也迅速得到锦州市总工会的重视，在锦州市总工会的大力推荐下，韩华电装上报的“镀镍新工艺创新”提案，在辽宁省总工会公示的“全省最佳合理化建议”“优秀合理化建议”推荐名单中位列前茅，最终被评为 “最佳合理化建议”优秀提案，全省仅有6项提案获此殊荣。省总工会、市总工会分别向该提案的项目组发放奖金。
锦州市总工会相关负责人介绍：锦州市总一直把做好职代会提案工作作为省总基层工会活力建设项目和市总建设和谐职工之家的重要内容，在落实过程中把提案工作报告作为职代会的必备项，鼓励、引导企业和基层工会通过民主议事、民主恳谈、民主协商等形式，针对企业生产经营难题、制约企业发展瓶颈、影响企业效益因素等问题，广泛征集职工代表提案，并建立优秀提案奖励机制，充分调动了职工群众的积极性。通过开展合理化建议活动，企业经营者看到了职工的智慧和力量，职工找到了价值感和认同感。省总工会开展的合理化建议评选活动为基层工会职代会提案工作提供了一个很好的展示和交流平台。在这次评选中，除了韩华电装上报的“镀镍新工艺创新”获得最佳外，锦州市总工会选送的其他7项合理化建议也全部榜上有名，锦州市总将借此次评选的有利契机继续推动锦州工会职代会提案工作向着规范化、常态化、标准化的目标迈进。
小技改大财富
今年6月23日，辽宁省总工会巡视员闫万达率领省总工会调研组赴锦州市调研。调研组听取了多家企业关于一线职工高技能人才建设情况的汇报。调研组指出， “十大合理化建议”和“百佳合理化建议”优秀提案评选表彰作为省总工会的一项重要工作，对于深化企业民主管理，紧紧围绕企业转型升级、激发活力等具有重要意义，高技能人才是企业发展的重要动力，相关部门要进一步健全高技能人才激励保障机制，出台扶持培养政策，加快人才培养平台建设，企业也要积极出实招、想办法，从待遇上、事业上、生活上稳定和留住高技能人才，形成人才兴企、人才辈出的良好环境。
