I. Theoretischer Überblick Die chemische Beschichtung, auch bekannt als "autokatalytische Beschichtung", ist ein Verfahren, das nicht auf einen externen elektrischen Strom angewiesen ist. Stattdessen werden die Reduktionsmittel in der Beschichtungslösung genutzt, um eine Oxidations-Reduktions-Reaktion durchzuführen. Dieser Prozess wiederum führt zu einer kontinuierlichen Abscheidung von Metallionen auf der Metalloberfläche, die durch [...]
Die chemische Beschichtung, auch "autokatalytische Beschichtung" genannt, ist ein Verfahren, das nicht auf externen elektrischen Strom angewiesen ist.
Stattdessen werden die Reduktionsmittel in der Beschichtungslösung verwendet, um eine Oxidations-Reduktions-Reaktion durchzuführen.
Dieser Prozess wiederum führt zu einer kontinuierlichen Ablagerung von Metallionen auf der Metalloberfläche, die durch die katalytische Wirkung der Oberfläche begünstigt wird.
Da die chemische Beschichtung nur bei Materialien mit autokatalytischen Eigenschaften auftritt, werden Verfahren, bei denen Metallbeschichtungen durch Verdrängungsreaktionen oder andere chemische Reaktionen, nicht durch autokatalytische Reduktionsreaktionen, entstehen, nicht als chemische Beschichtung definiert.
Die chemische Beschichtung ist eine Technik, die auf dem Prinzip der Oxidations-Reduktionsreaktionen basiert und starke Reduktionsmittel in einer Lösung verwendet, die Metallionen enthält, um die Ionen zu Metall zu reduzieren und sie auf verschiedenen Materialoberflächen abzuscheiden, wobei eine dichte Beschichtungsschicht entsteht.
Bei der chemischen Beschichtung werden häufig Lösungen wie Silber, Nickel, Kupfer, Kobalt, Nickel-Phosphor und Nickel-Bor-Phosphor verwendet.
Beim chemischen Vernickeln wird ein Reduktionsmittel verwendet, um die Nickelionen in der Lösung zu reduzieren und auf einer katalytisch aktiven Oberfläche abzuscheiden.
Bei der chemischen Vernickelung können verschiedene Reduktionsmittel verwendet werden, aber das am häufigsten verwendete industrielle Verfahren verwendet Natriumhypophosphit als Reduktionsmittel.
Die weithin akzeptierten Reaktionsmechanismen sind die "atomare Wasserstofftheorie" und die "Hydridtheorie".
Chemische Beschichtung ist ein neuartiges Metall Oberflächenbehandlung Technologie. Ihre Einfachheit, Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit haben zunehmend Aufmerksamkeit erregt. Die chemische Beschichtung wird in großem Umfang eingesetzt und liefert gleichmäßige Goldschichten mit guten dekorativen Eigenschaften.
Es verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Lebensdauer der Produkte im Hinblick auf die Schutzleistung und erhöht die Verschleißfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Schmierung und andere spezielle Funktionalitäten der bearbeiteten Teile, was sie zu einem wachsenden Trend in der globalen Oberflächenbehandlungstechnologie macht.
Die chemische Beschichtungstechnik erleichtert die Metallabscheidung durch kontrollierbare Oxidations-Reduktionsreaktionen unter der Katalysatorwirkung des Metalls.
Im Vergleich zur galvanischen Abscheidung bietet die chemische Abscheidung Vorteile wie eine gleichmäßige Beschichtung, minimale Nadellöcher, keine Notwendigkeit einer Gleichstromversorgung, die Möglichkeit, auf Nichtleitern abzuscheiden, und bestimmte besondere Eigenschaften.
Aufgrund der geringeren Abfallmenge, der geringeren Umweltverschmutzung und der Kosteneffizienz ersetzt die chemische Beschichtung in vielen Bereichen allmählich die galvanische Beschichtung und wird zu einer umweltfreundlichen Alternative. Oberflächenbehandlungstechnik.
Derzeit wird es in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter Elektronik, Ventilherstellung, Maschinenbau, Petrochemie, Automobilbau und Luft- und Raumfahrt.
Die Anwendung der chemischen Vernickelungstechnologie in der mikroelektronischen Fertigungsindustrie nimmt rasch zu.
Berichten zufolge hat die Xerox Corporation die chemische Beschichtungstechnologie mit einer selektiven Nickel-Phosphor-Legierung für das Planarisierungsverfahren zum Füllen von Verbindungen und Durchgangslöchern in Multilayer-Chips für integrierte Schaltungen im Ultra-Großformat eingeführt. Ihre Produkte haben die Tests für Scherfestigkeit, Zugfestigkeit, Hoch- und Tieftemperaturzyklen und verschiedene elektrische Leistungen bestanden.
Diese Praktiken zeigen, dass die Anwendung der chemischen Vernickelungstechnologie die technischen und wirtschaftlichen Aspekte der Mikroelektronikherstellung verbessert und die Zuverlässigkeit der Produkte erhöht.
| Zusammensetzung der Galvanisierungslösung und Prozessbedingungen | Inhalt |
| Nickel-Sulfat (NiSO4-7H2O) /g- L-1 | 26 |
| Natriumhypophosphit (NaH2PO2-H2O) /g- L-1 | 28 |
| Natriumacetat (CH3COONa) /g- L-1 | 10 |
| Propionsäure (CH3CH2COOH) /g- L-1 | 2 |
| Milchsäure (C3H6O3) /g- L-1 | 33 |
| Sulfa /mg.L-1 | 4 |
| pH-Wert | 4.5 |
| Temperatur /℃ | 85 |
| Ablagerungsrate /μm-h-1 |
Die Stabilität der chemischen Vernickelungslösung wird durch ein Siedeverfahren gemessen. Zweihundert Milliliter der Lösung werden auf einem Elektroherd gekocht. Nach einer gewissen Kochzeit wird die Lösung auf Zersetzung untersucht.
Tritt nach 30 Minuten Sieden keine Zersetzung auf, deutet dies auf eine gute Stabilität der Lösung hin.
Andernfalls ist die Stabilität der Lösung schlecht. Die anfängliche Beschichtungstemperatur der Lösung beträgt 60℃. Die plattierte Oberfläche hat ein Niveau drei Helligkeit (semi-bright). Die Haftung der Beschichtung ist gut, mit einer Korrosionsbeständigkeit von 30~180s und einer Porosität von 16cm².
Nach der Behandlung mit der chemischen Fällungsmethode ist das gefilterte Wasser farblos. Erhöhen Sie die Temperatur der Galvanisierungslösung schrittweise von einem niedrigeren Punkt aus.
Nach dem Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur wird eine vorbereitete Eisenprobe in die Beschichtungslösung getaucht. Wenn es zu einer Reaktion kommt (Blasen überlaufen), bedeutet dies, dass die chemische Beschichtungsreaktion bei dieser Temperatur, der Anfangstemperatur der Beschichtung, begonnen hat.
In diesem Projekt ist die Heiztemperatur in fünf Stufen unterteilt: 50℃, 60℃, 70℃, 80℃ und 90℃.
Stahl- und Kupferteile sind poliert mit Schleifpapier, um Oberflächenoxide und andere Verunreinigungen zu entfernen.
Probenvorbereitung - Mechanisches Polieren - Entfettung mit organischen Lösungsmitteln - Chemische Entfettung - Waschen mit heißem Wasser - Waschen mit kaltem Wasser - Aktivierung - Waschen mit kaltem Wasser - Waschen mit deionisiertem Wasser - Chemische Vernickelung - Waschen mit Wasser - Lufttrocknung
Leistung der Beschichtung:
Die Sichtprüfung der galvanischen Schicht auf Metallteilen ist die einfachste und am häufigsten verwendete Methode. Galvanisierte Teile, die die Sichtprüfung nicht bestehen, müssen keiner weiteren Prüfung unterzogen werden. Die Prüfungen werden visuell durchgeführt, und auf der Grundlage des Aussehens können die galvanisierten Teile als akzeptabel, mangelhaft oder Abfall eingestuft werden.
Zu den Oberflächenfehlern gehören Nadelstiche, Flecken, Pickel, Blasen, Abblättern, Ablösen, Schatten, Flecken, Verbrennungen, dunkle Bereiche, dendritische und schwammige Ablagerungen sowie Bereiche, die beschichtet sein sollten, es aber nicht sind.
Prüfung von Oberflächenfehlern der Beschichtung
Arten und Merkmale von Defekten: Die Oberfläche der Beschichtung darf keine Defekte wie Nadellöcher, Flecken, Abblätterungen, Grate, Blasen, Punkte, Noppen, Schatten, beschlagene Bereiche, Verbrennungen, dendritische und schwammige Beschichtungen aufweisen. Diese sollten bei der Prüfung streng unterschieden werden. Im Folgenden werden ihre Merkmale für die visuelle Beurteilung kurz vorgestellt.
Prüfung der Porosität der Beschichtung
Prüfung der Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung
Abfallflüssigkeit auffangen → erhitzen → 15% Natriumhydroxid zugeben, bis der pH-Wert der Abfallflüssigkeit zwischen 10 und 12 liegt → umrühren und 1 Stunde lang die Temperatur aufrechterhalten → Fällungsmittel zugeben → filtrieren → auf 50 Grad Celsius abkühlen, dann verdünnte Schwefelsäure verwenden, um den pH-Wert der Lösung auf 8,0 einzustellen → Ca(ClO)2-Pulver zugeben (das Verhältnis von Ca(ClO)2 zu Gesamt-P beträgt 3,5:1,0) → 2 Stunden lang umrühren → entsprechende Menge Fällungsmittel zugeben → ausfällen und filtrieren.
Die chemische Ausfällung ist eine gängige Methode zur Behandlung von Schwermetallabwässern. Wenn der pH-Wert der Alterungsflüssigkeit mit Natronlauge, Kalk oder Soda auf über 8 eingestellt wird, wird Ni(OH)2 gebildet werden kann. Nach dem Absetzen kann der Rückstand abgetrennt werden, wodurch der Zweck der Entfernung von Nickel aus der Alterungsflüssigkeit erreicht wird.
Darüber hinaus können auch Eisensulfid, unlösliches gelbes Stärkexanthat (ISX) und andere als Fällungsmittel für die Behandlung von Nickelabwässern verwendet werden. Die oben genannten Untersuchungen beziehen sich in der Regel auf die Behandlung von Nickelabwässern mit einer Nickelkonzentration von weniger als 500/mg L-1.
Der Phosphor in der Alterungsflüssigkeit der stromlosen Vernickelung kann durch die chemische Oxidationsausfällungsmethode behandelt werden, d.h. Oxidationsmittel wie Kaliumpermanganat und Wasserstoffperoxid werden verwendet, um den Chromkomplex in der Beschichtungslösung zu zerstören und Hypophosphit und andere zu Phosphat zu oxidieren.
Anschließend wird das Phosphatsalz mit einem Fällungsmittel ausgefällt, um den Gesamtphosphoreintrag in das Abwasser zu verringern. Bei der Behandlung von nickel- und phosphorhaltigen Abwässern durch chemische Fällung fällt eine große Menge an Rückständen an.
Bei unsachgemäßer Behandlung kommt es zu einer Sekundärverschmutzung. Derzeit gibt es keine bessere Methode für die Behandlung der Rückstände als deren Vergraben.
1. Helligkeit der Beschichtung
Im Vergleich zu hellgelbem galvanisch abgeschiedenem Nickel sind die meisten stromlosen Nickelbeschichtungen silbrig-weiß, mit hervorragender Verfärbungsbeständigkeit, und der Glanz kann länger beibehalten werden.
Bei der stromlosen Nickel-Phosphor-Beschichtung steigt der Glanz der Beschichtung mit zunehmendem Phosphorgehalt.
Nach Zugabe einer bestimmten Menge an Aufheller zur stromlosen Beschichtungslösung kann das Reflexionsvermögen der Beschichtung mehr als 80% erreichen. Jüngste Studien zeigen, dass der Glanz der stromlosen Nickel-Kupfer-Phosphor-Legierung gut ist und sie eine höhere Verfärbungsbeständigkeit aufweist.
2. Härte der Beschichtung
Die Härte von galvanisiertem Hartchrom beträgt 960HV. Bei Erwärmung nimmt seine Härte stark ab. Die Härte einer chemisch abgeschiedenen Nickelschicht kann nach einer einstündigen Wärmebehandlung bei 400°C 1100HV erreichen.
Darüber hinaus ändert sich die Härte der Beschichtung zwischen Raumtemperatur und 400 °C kaum.
Daher ist chemisch beschichtetes Nickel eine hitzebeständige Beschichtung, die sich für den Einsatz unter Bedingungen eignet, bei denen Reibung Wärme erzeugt, während galvanisch beschichtetes Hartchrom nur bei Raumtemperatur verwendet werden kann.
3. Abnutzungswiderstand
Bei Beschichtungen mit mittelhohem Phosphorgehalt, nach entsprechender WärmebehandlungBeschichtungen aus Nickel-Phosphor-Legierungen haben gute selbstschmierende Eigenschaften. Beschichtungen mit niedrigem Phosphorgehalt haben eine höhere Härte.
Tests zur Verschleißfestigkeit zeigen jedoch, dass die Verschleißfestigkeit von Beschichtungen mit hohem Phosphorgehalt höher ist als die von Beschichtungen aus einer Legierung mit niedrigem Phosphorgehalt.
Um die Verschleißfestigkeit von Nickel-Phosphor-Beschichtungen zu verbessern, werden hochharte Wolfram (W) wird der Nickel-Phosphor-Beschichtung hinzugefügt, um eine ternäre Legierungsschicht zu bilden, die die Verschleißfestigkeit erheblich verbessert.
4. Korrosionsbeständigkeit
Chemisch beschichtetes Nickel weist eine einheitliche amorphe Struktur auf. Es weist keine Defekte wie Korngrenzen, Versetzungen und Stapelfehler auf. Die einzelnen Substrate sind dicht miteinander verbunden, so dass es für korrosive Medien schwierig ist, die Verbindungsstelle zu passieren und das Substratmetall anzugreifen, was zu einer besseren Korrosionsbeständigkeit als bei einer Verchromung führt.
Darüber hinaus ist chemisch beschichtetes Nickel nahezu unempfindlich gegen Korrosion durch Meer-, Salzwasser und Süßwasser. Seine Korrosionsbeständigkeit in HCL und Schwefelsäure ist besser als die von rostfreiem Stahl, und es widersteht der Korrosion durch verschiedene Medien, wie hochkonzentrierte Natronlauge, Schwefelwasserstoff, Milchsäure und mehr.
Die Hauptanwendung von chemisch beschichtetem Nickel in der Elektronikindustrie sind diskrete Geräte. Hier muss die Beschichtung nicht nur eine gute Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und elektrische Kontaktfähigkeit aufweisen, sondern auch gut schweißbar sein.
Zum Beispiel, die Schweißbarkeit von Aluminium Kühlkörpern in Generatoren ist schlecht. Durch Aufbringen einer 7-8 μm dicken Schicht aus chemisch abgeschiedenem Nickel auf die Oberfläche des Aluminiumsubstrats kann jedoch die Schweißbarkeit verbessert werden, wodurch das Verbindungsproblem zwischen dem Aluminiumkühlkörper und dem Transistor gelöst wird.
Darüber hinaus kann chemisch beschichtetes Nickel für Hochenergie-Mikrowellengeräte, Steckverbinder und U-Boot-Kommunikationskomponenten verwendet werden. Im Allgemeinen wird die Lötbarkeit von chemisch beschichtetem Nickel mit der Methode der erweiterten Fläche gemessen. Ein φ1,5 mm langer Lötdraht wird auf die Oberfläche der Beschichtung gelegt.
Nach 30-minütigem Erhitzen auf 400 °C in einem Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch wird die ausgedehnte Fläche gemessen, um den Zusammenhang zwischen Lötbarkeit und Phosphorgehalt in der Beschichtung zu ermitteln. Je größer die Diffusionsfläche ist, desto besser ist die Lötbarkeit der Beschichtung.
Ein Zweiloch-Wasserbad mit konstanter Temperatur, vier 100-mL-Bechergläser, drei 200-mL-Bechergläser, ein 500-mL-Becherglas, je ein 10-mL- und 50-mL-Messzylinder, eine elektronische Waage mit 0,001 g (oder 0,0001 g), eine 0.2-Gramm-Waage, ein Mikrometer, ein pH-Meter, ein 1000-Watt-Elektroofen, zwei Thermometer, eine Waschflasche, ein Satz Pinzetten, Filterpapier, Eisenringe für Stativ und Retortenständer, Glastrichter, Glasstab, Medizinlöffel, halbautomatische Bürette, Pipette, Ohrstäbchen, Reagenzglasbürste, säurefeste Handschuhe, ein Sägeblatt, je ein halbes Blatt Schleifpapier (Nr. 100~800), vier Trockenbatterien Nr. 1.
Chemikalien: Ammoniumpurat, Natriumchlorid, Natriumhydroxid, EDTA, Natriumcarbonat, Natriumphosphat, OP-10, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Nickelsulfat, Mononatriumphosphat, Propionsäure, Natriumacetat, Milchsäure, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Thioharnstoff, Kaliumferricyanid, Kalziumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Natriumwolframat, Koagulationsmittel wie Polyaluminiumchlorid, verschiedene Stahl- und Kupferproben.
Die Grundprinzipien und das Verfahren der Chemisch-Nickel-Beschichtung wurden zusammengefasst. Die Stabilität der Chemisch-Nickel-Beschichtungslösung und die Anfangstemperatur der Beschichtung wurden getestet.
An den Oberflächen von Stahl- und Kupferproben wurden Tests zur stromlosen Vernickelung durchgeführt; geprüft wurden Aussehen, Porosität, Korrosionsbeständigkeit, Dicke, Haftung, Sprödigkeit, Härte und andere Eigenschaften der stromlosen Vernickelungsschicht.
Die chemisch vernickelte Abfalllösung wurde mit der chemischen Fällungsmethode behandelt. Der Versuchsablauf und die Ergebnisse zeigen, dass die in diesem Versuch verwendete chemisch vernickelte Lösung eine ausgezeichnete Stabilität aufweist und sich selbst im kochenden Zustand 30 Minuten lang nicht zersetzt.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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