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化學(xué)鍍就是在不通電的情況下，利用氧化還原反應(yīng)在具有催化表面的鍍件上，獲得金屬合金的方法。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點。另外，由于化學(xué)鍍技術(shù)廢液排放少，對環(huán)境污染小以及成本較低，在許多領(lǐng)域已逐步取代電鍍，成為一種環(huán)保型的表面處理工藝。在美、英、日、德等國，其工業(yè)產(chǎn)值正以每年15%的速度遞增。它廣泛地應(yīng)用于機械、電子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工業(yè)部門，是一項很有發(fā)展前途的高新技術(shù)。
化學(xué)鍍是一種新型的金屬表面處理技術(shù)，該技術(shù)以其工藝簡便、節(jié)能、環(huán)保日益受到人們的關(guān)注。化學(xué)鍍使用范圍很廣，鍍金層均勻、裝飾性好。在防護性能方面，能提高產(chǎn)品的耐蝕性和使用壽命;在功能性方面，能提高加工件的耐磨導(dǎo)電性、潤滑性能等特殊功能，因而成為全世界表面處理技術(shù)的一個發(fā)展。
化學(xué)鍍是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，利用強還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。化學(xué)鍍常用溶液：化學(xué)鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。
目前以次亞磷酸鹽為還原劑的化學(xué)鍍鎳的自催化沉積反應(yīng)，已經(jīng)提出的理論有“原子氫態(tài)理論”、“氫化物理論”和“電化學(xué)理論”等。在這幾種理論中，得到廣泛承認(rèn)的是“原子氫態(tài)理論”。
化學(xué)鍍原理
M2++2e(由還原劑提供)--->M
在化學(xué)鍍中，溶液內(nèi)的金屬離子是依靠得到所需的電子而還原成相應(yīng)的金屬。例如，在酸性化學(xué)鍍鎳溶液中采用次磷酸鹽作還原劑，它的氧化還原反應(yīng)過程如下：
Ni2++2e--->Ni(還原)
(H2PO2)-+H2O--->(H2PO3)-+2e+2H+(氧化)
兩式相加，得到全部還原氧化反應(yīng)：
Ni2++(H2PO2)-+H2O--->(H2PO3)-+Ni+2H+
還原劑的有效程度可以用它的標(biāo)準(zhǔn)氧化電位來推斷。由上述可知，次磷酸鹽是一種強還原劑，能產(chǎn)生一個正值的標(biāo)準(zhǔn)氧化一還原電位。但不應(yīng)過分地信賴E°值，因為在實際應(yīng)用上，由于溶液中不同離子的活度、超電位和類似因素的影響，會使E°值有很大的差異。但氧化和還原電位的計算仍有助于預(yù)先估算不同還原劑的有效程度。若全部標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位太小或為負(fù)值，則金屬還原將難以發(fā)生。
化學(xué)鍍?nèi)芤旱慕M成及其相應(yīng)的工作條件必須是反應(yīng)只限制在具有催化作用的制件表面上進行，而溶液本身不應(yīng)自發(fā)地發(fā)生還原氧化作用，以免溶液自然分解，造成溶液很快失效。如果被鍍的金屬(如鎳、鈀)本身是反應(yīng)的催化劑，則化學(xué)鍍的過程就具有自動催化作用，使上述反應(yīng)不斷地進行，這時，鍍層厚度也逐漸增加，獲得一定的厚度。除鎳外，鈷、銠、鈀等都具有自動催化作用。
對于不具有自動催化表面的制件，如塑料、玻璃、陶瓷等非金屬，通常需經(jīng)過特殊的預(yù)處理，使其表面活化而具有催化作用，才能進行化學(xué)鍍。
化學(xué)鍍與電鍍比較，具有如下優(yōu)點：
①不需要外加直流電源設(shè)備。
②鍍層致密，孔隙少。
③不存在電力線分布不均勻的影響，對幾何形狀復(fù)雜的鍍件，也能獲得厚度均勻的鍍層;
④可在金屬、非金屬、半導(dǎo)體等各種不同基材上鍍覆。
化學(xué)鍍與電鍍相比，所用的溶液穩(wěn)定性較差，且溶液的維護、調(diào)整和再生都比較麻煩，材料成本費較高。
化學(xué)鍍工藝在電子工業(yè)中有重要的地位。由于采用的還原劑種類不同，使化學(xué)鍍所得的鍍層性能有顯著的差異，因此，在選定鍍液配方時，要慎重考慮鍍液的經(jīng)濟性及所得鍍層的特性。
目前，化學(xué)鍍鎳、銅、銀、金、鈷、鈀、鉑、錫以及化學(xué)鍍合金和化學(xué)復(fù)合鍍層，在工業(yè)生產(chǎn)中已被采用。
化學(xué)鍍發(fā)展史
化學(xué)鍍的發(fā)展史主要就是化學(xué)鍍鎳的發(fā)展史。雖然早在1844年A.Wurtz就發(fā)現(xiàn)次磷酸鹽在水溶液中還原出金屬鎳，但化學(xué)鍍鎳技術(shù)的奠基人是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的A.Brenner和G.Ridell。他們在1947年提出了沉積非粉末狀鎳的方法，弄清楚了形成涂層的催化特性，使化學(xué)鍍鎳技術(shù)工業(yè)應(yīng)用有了可能性。所以，化學(xué)鍍鎳技術(shù)的歷史還很短暫，真正大規(guī)模工業(yè)還是70年代末期的事。早期只有含磷5%-8%(重量)的中磷鍍層，80年代初發(fā)展出磷含量為9%-12%的高磷非晶結(jié)構(gòu)鍍層，使化學(xué)鍍鎳向前邁進一步。80年代末到90年代初又發(fā)展了磷含量為1%-4%的低磷鍍層。含磷量不同的鍍層物理化學(xué)鍍性能也不同。化學(xué)鍍鎳的最早工業(yè)應(yīng)用是二戰(zhàn)后在美國通用運輸公司(GATC)。他們在系統(tǒng)研究該技術(shù)后于1955年建立的第一條生產(chǎn)線，發(fā)展出的化學(xué)鍍鎳溶液商品名稱為"Kanigen"(是Catalytic Nickel Gene Ration學(xué)縮寫)。70年代又發(fā)展出仍以次磷酸鈉還原劑的Durnicoat工藝、用硼氫化鈉做還原劑Ni-B層的Nibodur工藝，以后又出現(xiàn)了用肼做還原劑的化學(xué)鍍鎳方法。
從1959年美國召開第一屆化學(xué)鍍鎳學(xué)術(shù)會議以后，陸續(xù)發(fā)表了大量的論文及專利，還出版了有關(guān)專著，如G.G.Gawrilov：Chemical(Electroless)Nickel-plating 1974;G.O.Mallory: Electroless Plating Fundmentals and Application 1990。美國電化學(xué)學(xué)會秋季年會(暨美國固體電路制造學(xué)會年會)，于1989年開始建立化學(xué)鍍學(xué)術(shù)研究報告專集，由此可見化學(xué)鍍學(xué)術(shù)研究的普遍性。
由于電子計算機、通信等高科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，為化學(xué)鍍技術(shù)提供了巨大的市場。80年代是化學(xué)鍍技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用飛躍發(fā)展時期，西方工業(yè)化國家化學(xué)鍍鎳的應(yīng)用，在與其他表面處理技術(shù)激烈競爭的形勢下，年凈增長速率曾在到15%;這是金屬沉積史上空前的發(fā)展速度。預(yù)期化學(xué)鍍技術(shù)將會持續(xù)高速發(fā)展，平均年凈增速率將降至6%，而進入發(fā)展成熟期。
化學(xué)鍍鎳技術(shù)的核心是鍍液的組成及性能，所以化學(xué)鍍鎳發(fā)展史中最值得注意的是鍍液本身的進步。在60年代之前由于鍍液化學(xué)知識貧乏，只有中磷鍍液配方，鍍液不穩(wěn)定，往往只能穩(wěn)定數(shù)小時，因此為了避免鍍液分解只有間接加熱，在溶液配制、鍍液管理及施鍍操作方面必須十分小心，為此制定了許多操作規(guī)程給以限制。此外，還存在沉積速度慢、鍍液壽命短等缺點。為了降低成本，延長鍍液使用周期，只好使鍍液“再生”，再生的實質(zhì)就是除去鍍液中還原劑的反應(yīng)產(chǎn)物，次磷酸根氧化產(chǎn)生的亞磷酸根。當(dāng)時使用的方法有棄去部分舊鍍液添加新鍍液、加FeCl3或Fe2(SO4)3以沉淀亞磷酸根(形成Na2[Fe(OH)(HPO3)2])·20H2O黃色沉淀)、離子交換法等，這些方法既麻煩又不適用。70年代以后多種絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑等添加劑的出現(xiàn)，經(jīng)過大量的試驗研究、篩選、復(fù)配以后，新發(fā)展的鍍液均采用“雙絡(luò)合、雙穩(wěn)定”、甚至“雙絡(luò)合、雙穩(wěn)定、雙促進”配方，這樣不僅使鍍液穩(wěn)定性提高、鍍速加快，更主要的是大幅度增加了鍍液對亞磷酸根容忍量，最高達(dá)600-800g/LNa2HPO3·5H2O，這就使鍍液壽命大大延長，一般均能達(dá)到4-6個周期，甚至10-12個周期，鍍速達(dá)17-25μm/h。這樣，無論從產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益角度考慮，鍍液已不值得進行“再生”，而直接做廢液處理。近來，為了改革鍍層質(zhì)量、減少環(huán)境污染，已改用新型有機穩(wěn)定劑，不再使用重金屬離子，從而顯著提高了鍍層的耐蝕性能。目前，化學(xué)鍍液均已商品化，根據(jù)用戶要求有各種性能化學(xué)鍍的開缸及補加濃縮液出售，施鍍過程中只需按消耗的主鹽、還原劑、pH調(diào)節(jié)劑及適量的添加劑進行補充，使用十分方便。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上至少有兩百種以上的成熟化學(xué)鍍鎳配方，一些有代表性出售鍍液的公司有：美國的M&T Chemicals Ltd., Allied-Kelite Div., Witco Chemical Corp., Enthone Inc., Shipley Company, Hidility Co. Wear-Cote International Inc.; 英國的W.Canning Materials Ltd., Harshaw Chemicals Limited; 德國的Friedr. Blasberg Gmbh.& Co.KG,Auto Tech;日本的上村株式會社、奧野株式會社等。
我國的化學(xué)鍍市場與國際相比起步晚、規(guī)模小，但近十幾年發(fā)展極期迅速，不僅有大量的論文發(fā)表，還舉行了全國性的專業(yè)會議，相信在今后幾年內(nèi)會越來越廣泛的應(yīng)用該項技術(shù)，并逐步走向穩(wěn)定和成熟。
鋁輪轂閃鍍化學(xué)鎳工藝流程
弱腐蝕—水洗—除垢—水洗—活化—閃鍍化學(xué)鎳—水洗—酸活化—水洗—鍍酸性亮銅或其它金屬
應(yīng)用鋁輪轂直接化學(xué)鍍鎳新技術(shù)的優(yōu)點是;可以省去二次鋅置換工藝，使技術(shù)管理、鍍液管理、廢水處理都簡單化。鋁輪轂經(jīng)活化后只需一次水洗或不經(jīng)水洗，直接化學(xué)鍍鎳或閃鍍化學(xué)鎳，可增強鍍層結(jié)合力，減少氣孔，改善耐腐蝕性。采用活化劑進行鋁輪轂直接化學(xué)鍍鎳或閃鍍化學(xué)鎳，完全克服了鋁輪轂工件表面的針孔、沙眼、小工藝孔、盲孔等部位因留有殘液引發(fā)的晶間腐蝕、表面無鍍層等缺點。使用鋁輪轂直接化學(xué)鍍鎳活化劑最大優(yōu)點就是：凡是活化劑浸到的部位既有鍍層。徹底解決了二次浸鋅工藝引起的基底與鍍層間橫向腐蝕，最終導(dǎo)致鍍層剝落的問題。
應(yīng)用鋁輪轂直接化學(xué)鍍鎳新技術(shù)、使用直接化學(xué)鍍鎳新工藝，操作流程簡單、使用方便、無技術(shù)上困擾。成品率高達(dá)98%以上。保護環(huán)境、利國利民。省時、省力、極大的提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量的資金，降低了企業(yè)的運行成本，給企業(yè)帶來了不可估量的綜合經(jīng)濟效益。使企業(yè)在世界經(jīng)濟全面復(fù)蘇，汽車鋁輪轂電鍍行業(yè)激烈的競爭大潮中與時俱進、與知識創(chuàng)新共存。
