表面处理系列之三：化学镀、合金催化

         化学镀一般通过三种方法实现：（1）置换法又称为浸镀；（2）接触法；（3）还原法。其中只有还原法才能称得上真正意义上的化学镀。所以化学镀的本质是还原反应。

         常见的化学镀包括：化学铜、化学镍、化学复合镀以及近几年兴起的合金催化。

化学镀铜的重要应用体现在电子工业中，利用化学镀铜活化后的非导体表面导电后制备双面板或者多层印制线路板。

化学镀铜是利用铜离子在还原剂的条件下还原为金属铜单质的原理。其过程可以分为三个步骤：沉铜前处理、活化和沉铜。

         具体的工艺流程：除油——蓬松——粗化——中和——整孔——水洗——微蚀——水洗——预浸——活化——水解——促化——水洗——沉铜——水洗

         化学镀铜液的基本组成包括：铜盐、络合剂、还原剂、pH调节剂以及添加剂。其中常见的还原剂有甲醛、二甲基氨基硼烷、次亚磷酸盐、水合肼、低价金属盐、还原性糖类等。其中甲醛价格低廉且所得镀层中的铜相对含量较高，因此使用相当多，相当广。但是甲醛有易挥发，不稳定等缺点，近些年如何替代甲醛也是研究的重点。络合剂是化学镀铜的关键成份之一，可以使铜离子极化增大，达到结晶细致光亮的    镀层；另一方面可以使镀液稳定，防止沉淀。常见的有酒石酸、EDTA、三乙醇胺、三异丙醇胺等。

         禾川化学经过研究，开发出一款化学铜药水，具有以下特点：

         （1）可用于PCB的孔金属化处理；

         （2）具有良好的稳定性，且沉积速率较高；

         （3）形成的铜层结晶致密，结合力好，镀层为粉红色；

         （4）背光等级好（9.5级以上）。

图1化学铜镀层颜色（左）以及孔背光（右）

化学镍是化学镀中应用相当广的方法。化学镀镍的溶液组成包含：镍离子；络合剂；缓冲剂；加速剂；还原剂；稳定剂；润湿剂；光亮剂；去应力剂；pH调整剂等。其中镍离子主要采用硫酸镍。

         禾川化学经过研究，开发出一系列化学镍药水，包括酸性低磷化学镍；中磷化学镍；高磷化学镍和碱性化学镍。其中的中磷化学镍在电子化学品行业具有很好的应用，是化学镍金的前部工作。其工作液稳定性较好；化学镍速率良好，无黑镍；镀层白亮、细致，特别适合FPC化镍，耐腐蚀、耐弯折等信赖性符合FPC标准。

图2 FPC板化镍前后图片对比

         对于基材不能耐受酸性化学镍时，往往需要使用碱性化学镍，如钢铁、铝合金等基材表面的化学镍。我司研制的碱性化学镍在碱性条件下具有很好的耐腐蚀性能，且镀层具有耐弯折性能好、电阻率低、导电性好、可焊性好等特点。

图3 铝合金表面碱性化学镍效果图

         为了满足各个行业对化学镀镀层不同性能的要求，国内外科学工作者深入研究在化学镀Ni-P合金的基础上添加某些固体微粒，获得具有某种特性的化学复合镀。如：提高镀层硬度、耐磨性的N i-P-SiC、Ni-P-WC、N i-A l2O3、N i-P-金钢石、N i-P-Si3N4、Ni-P-MoS2等；具有软磁性能的Ni-Fe-P镀层、磁盘内记录媒体的Co-Ni-P镀层以及垂直记录媒体的Co-Ni-Fe-P镀层；具有优良耐蚀性、耐磨性、 抗磁性以及低电阻抗的Ni-Cu-P镀层等；提高自润滑能力的Ni-P-CuF2-N i-P-PTFE、Ni-P -(CF)n、Ni-P-MoS2 等。我司在化学镀方面拥有多年研发经验，对于特定性能镀层，我司可以根据客户要求，定制化学复合镀。

合金催化是指在金属或合金的催化作用下，用控制的化学还原将金属合金沉积在基材表面，形成镀层的一种表面加工方法。虽然美国材料试验协会（ASTMB-347）已推荐使用自催化镀（Autocatalytic Plating）代替化学镀或不通电镀，但是，习惯上，仍称自催化镀为化学镀。我司经过研究发现，在化学镍的基础上添加其他微量催化剂，可以使酸性化学镍通过自催化作用直接在钢铁表面进行化学镀处理，因此，可以解决合金催化问题。