在日常生活中，我们随处都会见到一些精美的化学镀产品。这些化学镀产品镀层均匀、装饰性好；在防护性能方面，也能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨性、导电性、润滑性等特殊性能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展趋向。那么，你知道什么是化学镀，它是怎样的一种技术吗？

图2-13-1　化学镀产品

一、化学镀及其特点

1.化学镀

化学镀是在无电流通过（无外界动力）时，借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在自催化表面上的一种镀覆方法。

化学镀与电镀的区别在于不需要外加直流电源，无外电流通过，故又称为“无电解镀（ElectrolessPlating）”或“自催化镀（AutocatalyticPlating）”。所以化学镀可以叙述为“一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程”。

与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。

探究·发现

查阅资料，了解化学镀的具体化学原理。

2.化学镀的优点

化学镀镀层的性质与化学镀液的组成和配方、化学镀的工艺条件，以及镀层的化学组成和微观结构等皆有密切的关系。化学镀层具有高的致密度、良好的抗腐蚀性和耐磨损性，可焊性好，硬度高，摩擦系数低。

（1）耐腐蚀性强：该工艺处理后的金属表面为非晶态镀层，抗腐蚀性特别优良，经硫酸、盐酸、烧碱、盐水同比试验，其腐蚀速率低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。

（2）耐磨性好：由于催化处理后的表面为非晶态，即处于基本平面状态，有自润滑性，因此，摩擦系数小，非黏着性好，耐磨性能高，在润滑情况下可替代硬铬使用。

（3）光泽度高：催化后的镀件表面光泽度可与不锈钢制品媲美，呈白亮的不锈钢颜色。工件镀膜后，表面光洁度不受影响，无须再加工和抛光。

（4）表面硬度高：经化学镀技术处理后，金属表面硬度可提高一倍以上，工模具镀膜后一般寿命可提高3倍以上。

（5）结合强度大：化学镀技术处理后的合金层与金属基件结合强度增大，一般在~Mpa条件下不起皮、不脱落、无气泡，与铝的结合强度可达~MPa。

（6）仿型性好：在尖角或边缘突出部分，没有过分明显的增厚，即有很好的仿型性，镀后不需磨削加工，沉积层的厚度和成分均匀。

（7）工艺技术适应性强：在盲孔、深孔、管件、拐角、缝隙的内表面可得到均匀镀层，所以无论产品结构有多么复杂，化学镀技术处理起来均能得心应手，绝无漏镀之处。

（8）低电阻，可焊性好。

（9）耐高温：该催化合金层熔点为℃~℃。

交流·分享

目前中国化学镀技术在北方应用比较广泛，化学镀的企业占全国的1/3以上，其中一些上规模的企业，技术和价格具有相当的竞争力。查阅资料了解我国化学镀技术的发展状况，并与同学们交流分享。

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化学镀技术的发展

近年来，世界发达国家利用化学镀工艺技术进行材料表面镀覆平均每年以12%~15%的速度递增。起初化学镀只限于镀覆镍、铜和金，它们占表面镀覆的半数以上。现在多元合金、复合材料的化学镀，无论从种类范围和镀覆规模都在大力开发之中。鉴于化学镀具有众多的优越性，在发达国家中，化学镀工艺技术已经渗透到工农业生产和高科技的各个领域，应用十分广泛。

在我国，随着经济建设的高速发展，化学镀也在各个领域逐步推广开来，如塑料化学镀、电子工业中陶瓷化学镀镍电容器、石油仪器制造工业中化学镀镍内衬、耐酸泵中的耐酸部件及耐腐蚀的阀门化学镀等。

化学镀工艺的形成与理论的完善也只有二三十年的历史。年在美国电化学协会（AES）第34届年会上，Abneor和GraceRiddell报告了他们在电镀镍时，为了避免惰性阳极发生氧化而在镀槽内加入还原剂次亚磷酸钠，发现阴极沉积的镍量多于按照法拉第（M.Faraday）电解定律所计算的量。一年以后的另一次年会上，他们首次较全面地报告了利用还原剂还原镍离子的化学方法镀覆镍，以及温度、镀液的化学组成和pH等各种参数与所得镀覆层组成间的关系。此后，该领域的新观点、新工艺不断涌现，由此也产生了许多专利。为了区别于电镀而将该工艺起名为化学镀或无电镀、自催化镀。从那以后，化学镀和电镀并驾齐驱，两种工艺技术相辅相成。

20世纪80年代，欧美等工业化国家在化学镀技术的研究、开发和应用方面得到了飞跃发展，平均每年有15%~20%表面处理技术转为使用化学镀技术，使金属表面处理得到更大的发展，并促使化学镀技术进入成熟时期。为了满足复杂的工艺要求，解决更尖端的技术难题，化学镀技术不断发展，引入多种合金镀层的化学复合技术，即三元化学镀或多元化学镀技术，并取得一些成果。

例如，在Ni-P（镍-磷）镀层中，引入SiC或PTFE的复合镀层比单一的Ni-P镀层有更佳的耐磨性及自润滑性能；在Ni-P（镍-磷）镀层中引入金属钨，使得Ni-W-P（镍-钨-磷）镀层的硬度进一步得到提高，在耐磨性能方面取得很好的效果；还有Ni-Fe-P（镍-铁-磷）、Ni-Co-P（镍-钴-磷）、Ni-Mo-P（镍-钼-磷）等镀层，在电脑硬碟、磁声记录系统中及感测器薄膜电子方面得到广泛应用。

化学镀技术由于工艺本身的特点和优异性能，用途相当广泛。我国在20世纪80年代才开始在化学镀方面进行探讨，我国于年颁布了国家标准（GB/T-92），称之为自催化镍-磷镀层。我国已将化学镀技术广泛应用在汽车、石油化工、机械电子、纺织、印刷、食品机械、航空航天、军事等各种行业。电子、电脑、通讯等高科技产品的应用和迅速发展，为化学镀提供了广阔的市场。

年以后，一方面由于国家注重环保，另一方面由于我国的工业发展对金属表面处理的要求提高了，从而加快了化学镀这一技术的发展，国家的高新技术目录中也新增了化学镀。化学镀虽然在我国起步较晚，但近年发展相当快，有些性能的技术指标完全可以与欧美的化学镀相媲美，加上价格低、适应我国企业的工艺流程，发展前景十分诱人。

二、化学镀铜

铜是人类最早发现的古老金属之一，早在多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿三大类型。现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。这种矿石的含铜量极低，一般为2%~3%。铜具有许多可贵而优异的物理特性、化学特性和奇妙的功能，不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献，而且随着人类文明的发展不断被开发出新的用途。

金属铜广泛应用于电路板制造，化学镀铜则是其中的一种工艺，通常也叫作沉铜或孔化（PTH），是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子，这种粒子通常是金属钯粒子（钯是一种十分昂贵的金属，价格高且一直在上升，为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行）。铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜离子的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。

在化学镀铜过程中铜离子得到电子还原为金属铜，还原剂放出电子本身被氧化；其反应实质和电解过程相同，只是得失电子的过程是在短路状态下进行的，在外部无电流产生。因此，化学镀是一种非常节能、高效的电解过程，因为它没有外接电源，电解时没有电阻压降损耗。化学镀铜可以在任何非导电的基体上进行，应用最多的是进行孔金属化，可实现双面或多层印制板层间导线的联通。

化学镀铜操作简单，可大型流水线操作，设备较差的小工厂也可以开展其工艺操作；化学镀铜稳定性高，工作温度和溶液浓度适用范围较宽，铜层致密且有极佳的结合力，因此化学镀铜广泛应用于各行各业，如电子电器、五金工艺、工艺品、家具装饰等，适用于所有金属及非金属表面镀铜。

探究·发现

查阅资料，了解化学镀铜的具体方法。