一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀方法技术

本发明专利技术公开了一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀新方法，包括表面调整、还原性水基溶液浴预热、化学镀施镀三个主要步骤。其中浴液为0.25-100.0g/L次亚磷酸钠水基溶液；预热用浴液的温度Tph与化学镀镀液温度TEP之间的关系为Tph在TEP-30℃~TEP+20℃区间取值。本发明专利技术技术具有预热期间及预热后转移途中对工件防护效果好、化学镀施镀时沉积诱导期短、镀层质量高且稳定等特点。本发明专利技术技术特别适用于难镀材料、高化学活性材料及其制品的高质量、高效率的化学镀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料表面加工工程、材料腐蚀与防护工程、再制造工程
，尤其涉及一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀新方法。
技术介绍
作为一种以“堆积成形、分层制造”为主要特征的低温液相成形技术，化学镀不仅条件温和，处理对象广，均镀、深镀能力强，仿形效果佳，工艺简便，节能、节材、环保，而且镀层与基体结合牢固，能显著改善材料的耐蚀性、硬度和耐磨性、可焊性、导电性、装饰性以及抗污阻垢性等诸多性能。因此，化学镀技术自诞生以来一直高速发展，在腐蚀与防护工程、表面工程以及绿色再制造工程等领域一枝独秀，成为研发和应用的热点之一。化学镀是一个由多工序环环相扣、有机复合的微系统工程。现有化学镀工艺主要由打磨、喷砂、抛光、脱脂（除油）、酸洗和/或活化及必要的水洗等预处理即表面调整工序，化学镀施镀工序，钝化和/或热处理等后处理工序组成。预处理结束后，现有工艺最常规的做法是将工件直接浸入镀液施镀，即预处理和化学镀施镀两道工序之间，工件无其它任何处理。如刘新民等在期刊《电镀与涂饰》2013年第32卷第4期第27-30页文章“MID工艺制程电路图案金属化工艺”中公开的工艺，工件在预处理结束后直接化学镀镍/金。黄燕滨等在期刊《中国表面工程》2003年第6期第13-15页文章“化学镀Ni-P复合覆层设计与耐蚀性能研究”中公开的工艺，试样预处理结束后直接进行化学镀施镀。上述常规做法虽然简化了工序，但至少存在两个方面的主要缺陷：其一，进入镀液前，工件或直接暴露于空气中，或仅覆盖非保护性薄液膜，实际处于未受保护的状态，因此不可避免遭受大气腐蚀，表面迅速自发生成对化学镀沉积反应的诱发、镀层/基体结合力以及镀层均匀性和致密度等具有致命危害的氧化物薄膜。工件基体的化学活性越高，自氧化薄膜的生成速度越快，其危害也越大。其二，由于预处理工序一般在室温下进行，工件进入高温镀液时两者之间存在较大温差。如以室温25℃及常用施镀温度90℃为例，实际温差高达65℃。即使预处理的最后一道工序即水洗使用的是热水，由于清洗时间短工件蓄热有限，以及转移过程中空气的冷却作用，工件/镀液间的实际温差也不容忽视。温差的客观存在势必造成工件入槽（化学镀镀液槽）后其附近镀液温度的降低，在工件面积/镀液体积之比即装载量较大和/或工件壁较厚的情况下，这种降温作用尤其明显。温度是影响化学反应动力学的重要因素，任何化学镀沉积反应的进行均以克服相应的活化能垒为必要条件。因此上述降温效应必然导致镀液活性随之降低，化学镀沉积反应诱导期延长，沉积速率降低。在此期间，基体遭受镀液侵蚀（包括但不限于自氧化）的风险增大，最终对镀层质量产生多方面的不利影响。另一方面，这种降温作用还会对其它工件的正常施镀造成冲击，主要包括镀速降低甚至沉积反应中止、镀层质量波动等。针对上述问题，李树明等在公开号为CN1485460A的专利“一种用化学镀镍修复轴承超差尺寸的方法”中，王花申在公开号为CN101392370A的专利“一种氧分离器制造方法”中，黄彦等在公开号为CN101418440的专利“一种在多孔基体上化学镀制备金属膜的方法”中，分别公开了化学镀之前对工件以“热水”进行预热处理的技术方案。张惠新在期刊《电镀与涂饰》2003年第22卷第3期第28-31页文章“化学镀镍在工业生产应用中的要素”中，公开了在化学镀镍之前以70-80℃、0.5%NaOH溶液进行“中和预热”的技术方案。赵予川在期刊《电镀与精饰》2010年第32卷第1期第29-30页文章“钢铁件化学镀镍-磷合金前处理工艺的改进”中，公开了以室温、0.3-0.5%氨水进行镀前“预浸”的技术方案。上述改进的技术方案在不同程度上克服了常规工艺的弊端，有效促进了化学镀施镀效果的改善。但亦存在不足之处，主要包括：由于使用热水或水基碱性稀溶液作为工作介质，因此工作介质及其液膜对工件基体并不能提供有效保护，在“预浸”、“预热”期间或之后的转移途中甚至促进基体的腐蚀溶解或钝化，如化学活性高的镁及镁合金在热水中的氧化，铝、锌等金属及其合金在碱液中的氧化，铁基材料在碱性介质中的钝化等，不利于正常施镀或导致镀层质量恶化。此外，热水或水基碱性稀溶液对起镀过程的“催化作用”，仅仅是基于工件镀前蓄热、酸碱中和放热及微区镀液pH值升高等产生的综合效应，对工件入槽后工件/镀液相互快速适应（包括但不限于镀液对工件表面的浸润过程以及沉积反应重要成分如还原剂的传质、吸附等过程）则并无益处，因此对镀层质量的改善效果有限。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀新方法。本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀方法，包括以下主要步骤：（1）表面调整：对工件欲处理表面进行表面调整；（2）溶液浴预热：控制还原性水基溶液即浴液的温度为Tph，将经步骤（1）处理过的工件浸入其中预热5-600s；（3）化学镀施镀：控制化学镀镀液的温度为TEP，将经步骤（2）处理过的工件浸入其中实施化学镀。上述步骤（2）所述浴液为以0.25-100.0g/L次亚磷酸钠为溶质的水基溶液。上述Tph取值区间为TEP-30℃~TEP+20℃。工件经上述步骤（2）预热之后直接浸入上述步骤（3）化学镀镀液进行施镀，中间无需任何其它处理。本专利技术化学镀新方法之步骤（1）表面调整包括打磨、喷砂、抛光、脱脂、酸洗和活化等工序中的一个或多个组合。表面调整的目的在于破坏并清除工件在成形及后续加工（如切削）、储运或使役期间表面残留或因腐蚀、污染等产生的毛刺、油脂、污垢、加工硬化层、腐蚀产物及腐蚀破坏层等，暴露完整、均匀、新鲜的基体组织，为后续沉积反应的顺利而均匀地进行创造有利条件，有利于厚度分布均匀、致密且与基体结合紧密的镀层的形成。对于自身并无催化活性的基体如陶瓷、塑料、纤维和木材等非金属材料以及Cu、Ag等金属材料而言，表面调整步骤还必须包括最后一道工序——敏化和活化，其目的在于在工件表面形成催化活性中心，以便在化学镀施镀阶段成功诱发沉积反应。表面调整可根据工件表面实际状态及其制备材料属性，以任何公知的或商业上可获得的技术进行。例如：砂轮/砂纸打磨；喷砂机喷砂；抛光布/油石抛光；硫酸、盐酸、硝酸或氢氟酸溶液化学抛光，电化学抛光；无水乙醇、丙酮或三氯乙烯等有机溶剂脱脂，碱洗脱脂，电解脱脂；盐酸或硫酸等溶液酸洗；酸性氯化亚锡（SnCl2）敏化、氯化钯（PdCl2）活化等。表面调整各工序结束后应对工件进行彻底水洗。本专利技术所述步骤（2）浴液预热的主要作用在于预热工件的同时有效保护工件。选用次亚磷酸钠水基溶液作为浴液，主要是利用次亚磷酸钠的还原特性，使工件预热（此时工件浸泡于还原性浴液中）及转移（此时工件表面被吸附的还原性浴液液膜所覆盖）过程均在还原性气氛中进行，有利于保护工件。将次亚磷酸钠的浓度控制在0.25-100.0g/L，原因在于：浓度过低，浴液失去预期的保护作用；浓度过高，原料成本增加，浴液的保护作用已趋于饱和。在浴液对工件不构成腐蚀及其它危害的前提下，可选择步骤（3）所用化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀方法，其特征在于包括以下主要步骤：（1）表面调整：对工件欲处理表面进行表面调整；（2）溶液浴预热：控制还原性水基溶液即浴液的温度为Tph，将经步骤（1）处理过的工件浸入其中预热5‑600s；（3）化学镀施镀：控制化学镀镀液的温度为TEP，将经步骤（2）处理过的工件浸入其中实施化学镀。

【技术特征摘要】
1.一种基于还原性水基溶液浴预热的化学镀方法，其特征在于包括以下主要步骤：
（1）表面调整：对工件欲处理表面进行表面调整；
（2）溶液浴预热：控制还原性水基溶液即浴液的温度为Tph，将经步骤（1）处理过的工件浸入其中预热5-600s；
（3）化学镀施镀：控制化学镀镀液的温度为TEP，将经步骤（2）处理过的工件浸入其中实施化学镀。
2.根据权利要求1所述的基于还原性水基溶液浴预热的化学镀方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永君，李茂东，吕旺燕，马括，刘世念，苏伟，钱艺华，倪进飞，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州特种承压设备检测研究院，广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44