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表面處理系列之三：化學(xué)鍍、合金催化
化學(xué)鍍是指在沒有外電流通過的情況下利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法，也叫不通電鍍（Electroless Plating）。化學(xué)鍍由于其工藝簡便、節(jié)能環(huán)保，日益受到人們的關(guān)注。
化學(xué)鍍一般通過三種方法實(shí)現(xiàn)：（1）置換法又稱為浸鍍；（2）接觸法；（3）還原法。其中只有還原法才能稱得上真正意義上的化學(xué)鍍。所以化學(xué)鍍的本質(zhì)是還原反應(yīng)。
常見的化學(xué)鍍包括：化學(xué)銅、化學(xué)鎳、化學(xué)復(fù)合鍍以及近幾年興起的合金催化。
（1）化學(xué)銅：化學(xué)鍍銅的重要應(yīng)用體現(xiàn)在電子工業(yè)中，利用化學(xué)鍍銅活化后的非導(dǎo)體表面導(dǎo)電后制備雙面板或者多層印制線路板。
化學(xué)鍍銅是利用銅離子在還原劑的條件下還原為金屬銅單質(zhì)的原理。其過程可以分為三個(gè)步驟：沉銅前處理、活化和沉銅。
具體的工藝流程：除油——蓬松——粗化——中和——整孔——水洗——微蝕——水洗——預(yù)浸——活化——水解——促化——水洗——沉銅——水洗
化學(xué)鍍銅液的基本組成包括：銅鹽、絡(luò)合劑、還原劑、pH調(diào)節(jié)劑以及添加劑。其中常見的還原劑有甲醛、二甲基氨基硼烷、次亞磷酸鹽、水合肼、低價(jià)金屬鹽、還原性糖類等。其中甲醛價(jià)格低廉且所得鍍層中的銅相對(duì)含量較高，因此使用最多，最廣。但是甲醛有易揮發(fā)，不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，近些年如何替代甲醛也是研究的重點(diǎn)。絡(luò)合劑是化學(xué)鍍銅的關(guān)鍵成份之一，可以使銅離子極化增大，達(dá)到結(jié)晶細(xì)致光亮的鍍層；另一方面可以使鍍液穩(wěn)定，防止沉淀。常見的有酒石酸、EDTA、三乙醇胺、三異丙醇胺等。
禾川化學(xué)經(jīng)過研究，開發(fā)出一款化學(xué)銅藥水，具有以下特點(diǎn)：
（1）可用于PCB的孔金屬化處理；
（2）具有良好的穩(wěn)定性，且沉積速率較高；
（3）形成的銅層結(jié)晶致密，結(jié)合力好，鍍層為粉紅色；
（4）背光等級(jí)好（9.5級(jí)以上）。
圖1 化學(xué)銅鍍層顏色（左）以及孔背光（右）
（2）化學(xué)鎳：化學(xué)鎳是化學(xué)鍍中應(yīng)用最廣的方法。化學(xué)鍍鎳的溶液組成包含：鎳離子；絡(luò)合劑；緩沖劑；加速劑；還原劑；穩(wěn)定劑；潤濕劑；光亮劑；去應(yīng)力劑；pH調(diào)整劑等。其中鎳離子主要采用硫酸鎳。
禾川化學(xué)經(jīng)過研究，開發(fā)出一系列化學(xué)鎳藥水，包括酸性低磷化學(xué)鎳；中磷化學(xué)鎳；高磷化學(xué)鎳和堿性化學(xué)鎳。其中的中磷化學(xué)鎳在電子化學(xué)品行業(yè)具有很好的應(yīng)用，是化學(xué)鎳金的前部工作。其工作液穩(wěn)定性極佳；化學(xué)鎳速率良好，無黑鎳；鍍層白亮、細(xì)致，特別適合FPC化鎳，耐腐蝕、耐彎折等信賴性符合FPC標(biāo)準(zhǔn)。
圖2 FPC板化鎳前后圖片對(duì)比
對(duì)于基材不能耐受酸性化學(xué)鎳時(shí)，往往需要使用堿性化學(xué)鎳，如鋼鐵、鋁合金等基材表面的化學(xué)鎳。我司研制的堿性化學(xué)鎳在堿性條件下具有很好的耐腐蝕性能，且鍍層具有耐彎折性能好、電阻率低、導(dǎo)電性好、可焊性好等特點(diǎn)。
圖3 鋁合金表面堿性化學(xué)鎳效果圖
（3）化學(xué)復(fù)合鍍
為了滿足各個(gè)行業(yè)對(duì)化學(xué)鍍鍍層不同性能的要求，國內(nèi)外科學(xué)工作者深入研究在化學(xué)鍍Ni-P合金的基礎(chǔ)上添加某些固體微粒，獲得具有某種特性的化學(xué)復(fù)合鍍。如：提高鍍層硬度、耐磨性的Ni-P-SiC、Ni-P-WC、Ni-Al2O3、Ni-P-金鋼石、Ni-P-Si3N4、Ni-P-MoS2等；具有軟磁性能的Ni-Fe-P鍍層、磁盤內(nèi)記錄媒體的Co-Ni-P鍍層以及垂直記錄媒體的Co-Ni-Fe-P鍍層；具有優(yōu)良耐蝕性、耐磨性、抗磁性以及低電阻抗的Ni-Cu-P鍍層等；提高自潤滑能力的Ni-P-CuF2-Ni-P-PTFE、Ni-P-(CF)n、Ni-P-MoS2等。我司在化學(xué)鍍方面擁有多年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于特定性能鍍層，我司可以根據(jù)客戶要求，定制化學(xué)復(fù)合鍍。
（4）合金催化
合金催化是指在金屬或合金的催化作用下，用控制的化學(xué)還原將金屬合金沉積在基材表面，形成鍍層的一種表面加工方法。雖然美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTMB-347）已推薦使用自催化鍍（Autocatalytic Plating）代替化學(xué)鍍或不通電鍍，但是，習(xí)慣上，仍稱自催化鍍?yōu)榛瘜W(xué)鍍。我司經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)鎳的基礎(chǔ)上添加其他微量催化劑，可以使酸性化學(xué)鎳通過自催化作用直接在鋼鐵表面進(jìn)行化學(xué)鍍處理，因此，可以解決合金催化問題。
禾川化學(xué)是一家專業(yè)從事精細(xì)化學(xué)品分析、研發(fā)的一家公司，具有豐富的分析、研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，可以運(yùn)用尖端的科學(xué)儀器、完善的標(biāo)準(zhǔn)圖譜庫、強(qiáng)大原材料庫，為客戶解決在研發(fā)中遇到的問題：產(chǎn)品分析、配方還原、新產(chǎn)品研發(fā)、工業(yè)診斷、化合物檢測等。
通過對(duì)化工產(chǎn)品的配方分析還原，有利于企業(yè)了解現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)知己知彼；有利于在現(xiàn)有產(chǎn)品上進(jìn)行自主創(chuàng)新，獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)；有利于在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。通過對(duì)化工產(chǎn)品的配方改進(jìn)，配方研發(fā)，可以加快企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，提升市場競爭力，因此，對(duì)于化工產(chǎn)品的分析、研發(fā)已變得刻不容緩！
