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1、表面处理之塑料化学镀镍工艺的研究塑料的广泛应用,为人们的生活带来了极大的便利.但由于塑料本身耐磨性能差,不导电、易变形,其应用受到了一定的限制.为了满足特殊情况下对塑料性能的要求,采用化学镀的方法,在塑料表面镀上一层金属,改善塑料的性能以及加工特性,使塑料的应用范围更加广泛,同时也拓宽了化学镀的研究领域,具有一定的实用价值. 化学镀是利用强还原剂在非金属表面进行氧化还原反应,使金属离子沉积在非金属镀件上的过程.塑料经过预处理及敏化、活化处理后,使塑料表面具有催化活性中心.这样镍离子经过催化活性中心
2、的活化才能被还原剂还原而沉积在塑料表面,形成镀层.要使化学镀镍能够持续进行,所用还原剂的氧化还原电位必须比金属的氧化还原电位更低.还原剂的氧化还原电位值越负表明它的还原能力越强.因为φ0H3PO3H3PO2=-0.50V,φ0Ni2+Ni=-0.25V,所以可以选用次亚磷酸钠作还原剂来进行塑料化学镀镍. 塑料化学镀镍在催化剂条件下所发生的氧化还原反应为: Ni2++2e→Ni, H3PO2+H2O→H3PO3+2H++2e, 总反应:Ni2++H3PO2+H2O=Ni+H3PO3+2H+.
3、 以上氧化还原反应在塑料表面上进行,还原剂次亚磷酸钠被氧化,镍离子被还原.金属镍在塑料表面上不断析出,形成金属镍镀层. 镀件的预处理5 镀件的预处理包括化学除油和化学粗化.塑料进行化学镀以前,由于其表面存在油污及其它杂质,影响到镀层的质量,所以必须对镀件进行化学除油,即分别用碱液和酸液除去塑料表面的油污.然后进行粗化处理,粗化处理的实质是一种腐蚀作用.镀件表面经过腐蚀,变得微观粗糙,使非金属表面亲水化,这样就增大了镀件与镀层的接触面积,更便于镀件表面活性中心的沉积.化学除油时所用的溶液为1mol
4、／L的氢氧化钠溶液及1:1的盐酸溶液,将塑料分别放入碱液和酸液中煮沸并水洗干净.粗化处理液是将15gCrO3溶解于430mL浓硫酸,配成500mL溶液混合均匀.将塑料放入60～70℃的粗化液中,粗化处理50min即可,最后用蒸馏水冲洗干净,烘干并称重. 镀件的敏化及活化处理 塑料在进行化学镀时,其表面必须具有催化活性中心,这样在化学镀镍过程中,才能起到催化作用,以加速镍离子在塑料表面的沉积.要使塑料表面具有催化活性中心,必须对其进行敏化和活化处理.所谓敏化,就是使非金属表面吸附一些易氧化的物质,
5、在此后的活化处理时,该物质被氧化,塑料表面就形成活化层,即结晶核心. 敏化溶液:取5gSnCl2溶解于20mL浓盐酸中,然后加入蒸馏水稀释至500mL.为防止Sn2+被氧化成Sn4+,溶液中需放入一块锡条. 活化溶液:称取PdCl20.125g溶解于1.25mL浓盐酸,加蒸馏水稀释至500mL. 敏化处理是将预处理过的塑料放入敏化液中,并在25℃的恒温槽中恒温,搅拌20min,然后水洗干净.再进行活化处理,将镀件放入活化剂中,室温下浸泡5min,水洗干净即可. 塑料化学镀镍 化学镀镍液的配
6、制 镀镍液(A):分别称取NiCl215g,NaAc25g.用去离子水配制成250mL溶液. 镀镍液(B):称取NaH2PO2·H2O5g溶解于250mL去离子水中即可. 将经过活化处理的塑料置于一定温度的镀镍容器中,先倒入镀镍液 (A)30mL,再倒入镀镍液(B)30mL,镀镍反应即开始.镀镍过程中每隔 10min 搅拌一次,反应1h结束.取出镀件,经水洗后烘干称重.5 pH值的影响 实验结果表明,镀镍溶液的PH值对镍的沉积速度影响较大.随着镀液pH的增加,H2PO-2的还原能力增强
7、,因此镍在塑料表面的沉积速度加大,这可由表1中看出.随着pH值的升高,镀液容易分解,出现混浊,从而降低了次亚磷酸钠的还原能力,使镀层质量先增加后降低.实验发现,溶液的pH值过高时,镀层变得灰暗、粗糙,镀层结构松散,镀层与塑料之间结合力较弱,且镀层夹带着镀液的沉淀物共沉积,从而影响了镀层的质量.实验结果表明,塑料化学镀镍的最佳pH值应控制在5.1为宜.(pH用PHSJ-4APH计测定). 表1 35℃时不同pH值时镀件的实验结果5 pH值 3.519 4.071 5
8、.087 5.915 7.014 7.378 7.608 镀件质量w／g 1.5020 1.5325 1.7443 1.6187 1.7139 1.5926 1.7144 镀件增重△w／g0.0008 0.0014 0.0059 0.0047 0.0031 0.0018 0.0010 增重百分比(%) 0.053 0.091 0.34 0.29 0.18 0.11 0.058 镀层 不均匀 较好
