桐木板材表面化学镀镍工艺的研究.pdf

第44卷第10期
化工技术与开发
Vol 44 No10
2015年10月
Technology Development of Chemical Industry
Oct.2015
桐木板材表面化学镀镍工艺的研究
刘西德
(曲阜师范大学化学与化工学院,山东曲阜273165)
摘要:实验研究了桐木板材表面化学镀镍的操作方法和工艺条件,讨论了各种操作因素对镀层质量的影响,试
验了化学镀层与镀件基体的结合力,确定了桐木板材化学镀镍的工艺流程和控制条件。实验结果表明,桐木板材经
过预处理及敏化、活化处理后,化学镀镍溶液的pH值控制在8.0,镀镍温度控制在65℃,反应时间40min,桐木板材表
面可以得到较好的金属镀层。
关键词:桐木板材;化学镀;活化
中图分类号:"TQ153.12
文献识别码:A
文章编号:1671-9052015)10-0032-0
桐木板材作为普通的材料,在建筑、装饰等方面『。
有着广泛的用途,具有金属、塑料等其他材料无法比
拟的资源优势和环境友好特性。但由于木材自身交1实验部分
异性大,易腐,易燃,抗静电性能弱,不导电,电磁屏
1.1仪器与试剂
蔽效果差等特点,使得桐木板材的应用范围受到限
制。随着科学技术的发展,木材功能性表面改性技术
氯化镍,次亚磷酸钠,柠檬酸钠,氯化氨,氯化
也取得了较大的发展,由原来的阻燃、防虫蛀、抗裂、
钯,氯化亚锡,盐酸,锡粒,氨水,无水乙醇(均为分析
防变形等性能改良,逐渐发展为在此基础上注重赋予纯)。
木材某些特殊功能。利用化学镀技术在木材表面沉
JSM-6700F型冷场扫描电镜(FSEM),QZ77
101远红外辐射干燥箱,FA2004N光电天平,CSsO
积一层金属,改变木材表面的导电性能,制造木材
金属复合材料,不但可以保持木材本身所特有的表面
型超级恒温水浴器,PHSJ-4A型pH计。
装佈效果及温度调节、隔音、湿度调节等性能,还具
L.2桐木板材表面预处理
有令人满意的电性能,并具有很高的强重比。改变木
首先将桐木板材表面的木屑、灰尘清洗除去,由
材本身所不具备的屏蔽电磁波等性能,拓宽木材的于桐木板材表面存在一些脂溶性成分,会对镀层质
应用范围及利用效果,木材金属复合材料作为新一量及镀层与镀件之间的结合力产生不利影响,因此
代功能性材料必将具有经济价值和新的应用领域。施镀前需用溶剂将桐木板材表面的脂溶性物质除
化学镀主要是利用适宜的还原剂使溶液中的金去。使用苯醇混合溶剂(苯:乙醇=2:1)在室温条
属离子在催化剂活化表面还原析出成金属镀层的一件下浸泡桐木板材20min,将脂溶性成分溶解除去,
种化学处理方法。化学镀的沉积过程是液相离子通然后洗净、烘干,避免对镀层产生影响。
过溶液中的还原剂在金属或其他材料表面上的还原1.3敏化和活化处理
沉积。化学镀的关键是还原剂的选择和应用,最常
桐木板材在进行化学镀镍时,其表面必须具有
用的还原剂是次亚磷酸钠和甲醛,近年来又逐渐米催化活性中心,在化学镀镍过程中才能起到催化作
用其他多种还原剂如肼、硼氢化物、胺基硼烷和它们
用,加速镍离子在桐木板材表面的沉积。要使桐木
的衍生物等。实际上,化学镀是一种无外加电场的
板材表面具有催化活性中心,必须对其进行敏化和
电化学过程,由于具有镀层均匀、硬度高、耐磨、耐腐
活化处理间。敏化就是使非金属表面吸附一些易氧
蚀性好、操作方便等优良的特性,越来越被广泛应用
作者简介:刘西德(1960-),男,副教授,主要从事非金属材料表面改性的研究
收稿日期:2015-08-06
第10期
刘西德:桐木板材表面化学镀镍工艺的研究
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化的物质;活化处理就是将此吸附有还原剂的镀件工作距离7.0mm,分辨率为微米级。由图1可知,木
浸入含有氧化剂即贵金属离子的溶液中,使贵金属板表面形成了一层致密而且均匀的Ni-P合金镀层,
析出在镀件表面上形成催化活性中心
镀层结晶细致、平整光亮。在打描电镜下可以看到
敏化剂溶液:取10,2g氯化亚锡溶解于40mL浓桐木板材表面已经完全均匀地被金属包裹,表面形
盐酸中,然后加入蒸馏水稀释至100omL-。为防止成了光亮的金属镀层。
Sn2被氧化成Sn#,溶液中需放入一些锡粒。
活化液:取氯化钯0.22g溶解于2.5mL浓盐酸
中,并加蒸馏水稀释至1000oL
敏化处理是将预处理过的桐木单板放人敏化液
中,在30℃的恒温条件下,敏化处理10min,并不断
搅拌,然后水洗。将敏化处理过的镀件放入活化液
中,在30℃恒温条件下处理10min,并不断境拌,然
后水洗干净即可。
1.4桐木板材表面化学镀镍
图1桐木单板表面化学镀镍电镜扫描图
将经过敏化、活化处理的桐木板材置于一定温2.2液pH值对镀层质量的影响
度恒温槽内的镀镍容器中,倒人镀镍溶液并用氨水
镀镍溶液的pH值对镍的沉积速度影响较大。
调整镀液的pH值,化学镀镍即可开始。镀镍过程随着镀液pH的增加,H2PO2的还原能力增强,因此
中每隔10min搅拌1次,施镀时间控制在40min左镍在桐木板材表面的沉积速度加大,随着pH值的
右,然后取出镀件,经水洗后烘干并称重。
升高,镀层质量先增加后降低。实验结果表明,镀液
镀液组成:分别称取氯化镍(NiCl2?~6H2O)、次亚pH值过高,会使镀层变得灰暗、粗糙,镀层结构松
磷酸钠NaH2PO2H2の柠檬酸钠(CHNa-O1?2H2の)、散,镀层与基体之间结合力较弱,镀层易脱落。这是
氯化氨(NH4C),溶解于100mL蒸馏水中即可。
由于过高的pH值会使镀液分解,容易出现混浊,从
2结果与讨论
而降低了次亚磷酸钠的还原能力,且镀层夹带的镀
液沉淀物共沉积,影响了镀层的质量。桐木板材表
2.1桐木板材表面化学镀镍的结构表征
面化学镀镍的最佳pH值控制在8.0左右为宜。
实验条件:加速电压5.0kV,加速电流10μA,
表165℃时镀液不同pH值对镀件质量影响的实验结果
镀件质量镀后质量镀件增重增重百分比/院
镀层
5.50
0.1329
0.1453
0.0124
9.33
发黑
6.61
0.0961
0.1152
0.0191
19.88
不均匀
7.36
0.15
0.1833
0.0310
较好
8.02
0.0872
0.1090
0.0218
银白、光亮
8.62
0.0938
0.1175
0.0237
较好
9.52
0.0906
0.1097
0.0191
21.08
灰暗,不均匀
2.3镀液温度对镀层质量的影响
镍的沉积速度加快;若温度过高,镀层质量反而下
桐木板材表面化学镀镍过程中,温度对镀层质降。这是因为温度过高时,镀液挥发性增加,镀液不
量的影响较大。在敏化、活化、化学镀镍过程中,温稳定,容易氧化分解而出现浑浊。这时镀层变得粗
度都必须严格控制。经多次实验可知敏化、活化过糙,出现针孔和皱褶,金属