化學(xué)鍍是利用強(qiáng)還原劑在非金屬表面進(jìn)行氧化還原反應(yīng),使金屬離子沉積在非金屬鍍件上的過(guò)程.塑料經(jīng)過(guò)預(yù)處理及敏化、活化處理后,使塑料表面具有催化活性中心.這樣鎳離子經(jīng)過(guò)催化活性中心的活化才能被還原劑還原而沉積在塑料表面,形成鍍層.要使化學(xué)鍍鎳能夠持續(xù)進(jìn)行,所用還原劑的氧化還原電位必須比金屬的氧化還原電位更低.還原劑的氧化還原電位值越負(fù)表明它的還原能力越強(qiáng).因?yàn)棣?H3PO3 H3PO2=-0.50V,φ0Ni2+ Ni=-0.25V,所以可以選用次亞磷酸鈉作還原劑來(lái)進(jìn)行塑料化學(xué)鍍鎳.

　　塑料化學(xué)鍍鎳在催化劑條件下所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為:
　　Ni2++2e→Ni,
　　H3PO2+H2O→H3PO3+2H++2e,
　　總反應(yīng):Ni2++H3PO2+H2O=Ni+H3PO3+2H+.
　　
　　以上氧化還原反應(yīng)在塑料表面上進(jìn)行,還原劑次亞磷酸鈉被氧化,鎳離子被還原.金屬鎳在塑料表面上不斷析出,形成金屬鎳鍍層.

　　鍍件的預(yù)處理

　　鍍件的預(yù)處理包括化學(xué)除油和化學(xué)粗化.塑料進(jìn)行化學(xué)鍍以前,由于其表面存在油污及其它雜質(zhì),影響到鍍層的質(zhì)量,所以必須對(duì)鍍件進(jìn)行化學(xué)除油,即分別用堿液和酸液除去塑料表面的油污.然后進(jìn)行粗化處理,粗化處理的實(shí)質(zhì)是一種腐蝕作用.鍍件表面經(jīng)過(guò)腐蝕,變得微觀粗糙,使非金屬表面親水化,這樣就增大了鍍件與鍍層的接觸面積,更便于鍍件表面活性中心的沉積.化學(xué)除油時(shí)所用的溶液為1mol／L的氫氧化鈉溶液及1:1的鹽酸溶液,將塑料分別放入堿液和酸液中煮沸并水洗干凈.粗化處理液是將15gCrO3溶解于430mL濃硫酸,配成500mL溶液混合均勻.將塑料放入60～70℃的粗化液中,粗化處理50min即可,最后用蒸餾水沖洗干凈,烘干并稱(chēng)重.

　　鍍件的敏化及活化處理

　　塑料在進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí),其表面必須具有催化活性中心,這樣在化學(xué)鍍鎳過(guò)程中,才能起到催化作用,以加速鎳離子在塑料表面的沉積.要使塑料表面具有催化活性中心,必須對(duì)其進(jìn)行敏化和活化處理.所謂敏化,就是使非金屬表面吸附一些易氧化的物質(zhì),在此后的活化處理時(shí),該物質(zhì)被氧化,塑料表面就形成活化層,即結(jié)晶核心.
　　敏化溶液:取5gSnCl2溶解于20mL濃鹽酸中,然后加入蒸餾水稀釋至500mL.為防止Sn2+被氧化成Sn4+,溶液中需放入一塊錫條.
　　活化溶液:稱(chēng)取PdCl20.125g溶解于1.25mL 濃鹽酸,加蒸餾水稀釋至500mL.
　　敏化處理是將預(yù)處理過(guò)的塑料放入敏化液中,并在25℃的恒溫槽中恒溫,攪拌20min,然后水洗干凈.再進(jìn)行活化處理,將鍍件放入活化劑中,室溫下浸泡5min,水洗干凈即可.

　　塑料化學(xué)鍍鎳

　　化學(xué)鍍鎳液的配制
　　鍍鎳液(A):分別稱(chēng)取NiCl215g,NaAc25g.用去離子水配制成250mL溶液.
　　鍍鎳液(B):稱(chēng)取NaH2PO2·H2O5g溶解于250mL去離子水中即可.
　　將經(jīng)過(guò)活化處理的塑料置于一定溫度的鍍鎳容器中,先倒入鍍鎳液　(A)30mL,再倒入鍍鎳液(B)30mL,鍍鎳反應(yīng)即開(kāi)始.鍍鎳過(guò)程中每隔　10min　攪拌一次,反應(yīng)1h結(jié)束.取出鍍件,經(jīng)水洗后烘干稱(chēng)重.

　　pH值的影響
　　
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,鍍鎳溶液的PH值對(duì)鎳的沉積速度影響較大.隨著鍍液pH的增加,H2PO-2的還原 能力增強(qiáng),因此鎳在塑料表面的沉積速度加大,這可由表1中看出.隨著pH值的升高,鍍液容易分解,出現(xiàn)混濁,從而降低了次亞磷酸鈉的還原能力,使鍍層質(zhì)量先增加后降低.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),溶液的pH值過(guò)高時(shí),鍍層變得灰暗、粗糙,鍍層結(jié)構(gòu)松散,鍍層與塑料之間結(jié)合力較弱,且鍍層夾帶著鍍液的沉淀物共沉積,從而影響了鍍層的質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,塑料化學(xué)鍍鎳的最佳pH值應(yīng)控制在5.1為宜.(pH用PHSJ-4APH計(jì)測(cè)定).

　　　　　　　　　　表1　35℃時(shí)不同pH值時(shí)鍍件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　pH值　　　　　3.519　　　4.071　　　5.087　　　5.915　　7.014　　7.378　　7.608
　　鍍件質(zhì)量w／g　1.5020　　1.5325　　1.7443　　　1.6187　　1.7139　1.5926　　1.7144
　　鍍件增重△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
　　鍍層　　　　　不均勻　　較好　　　　好　　　　　較好　　　灰白　　灰色　　　暗灰

　　溫度的影響

　　塑料化學(xué)鍍鎳過(guò)程中,溫度是非常重要的影響因素.在敏化、活化、化學(xué)鍍鎳過(guò)程中,溫度都必須嚴(yán)格控制.經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)可知敏化、活化過(guò)程溫度應(yīng)控制在25℃為宜.溫度低時(shí),敏化、活化效果不好,鍍層質(zhì)量差且不均勻.提高溫度,有利于反應(yīng)的進(jìn)行,鎳的沉積速度加快.由表2可知,若溫度過(guò)高,鍍層質(zhì)量反而下降.這是由于化學(xué)鍍鎳過(guò)程中,溫度過(guò)高,鍍液的揮發(fā)性增加,鍍液不穩(wěn)定,容易分解而出現(xiàn)渾濁.這時(shí)鍍層變得粗糙,出現(xiàn)針孔和皺褶,鎳與塑料間結(jié)合力變小.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定塑料化學(xué)鍍鎳的溫度控制在35℃為宜.

　　　　　　　　表2　pH=5.13時(shí)不同溫度下塑料鍍件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　溫度(℃)　　　30　　　35　　　40　　　45　　　50　　　60　　　70　　　80
　　鍍件質(zhì)量(g)　1.6319　1.3237　1.7561　1.5130　1.8249　1.3564　1.5565　1.7406
　　鍍件增重(g)　0.0031　0.0111　0.0094　0.0045　0.0064　0.0065　0.0078　0.0142
　　增重百分比　　0.19%　0.84%　　0.54%　0.30%　　0.35%　0.48%　　0.50%　0.82%
　　鍍層　　　　不均勻　　好　　　較好　　較好　　較好　　灰色　　灰暗　　皺褶

　　其它因素的影響

　　實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),若鍍液中還原劑次亞磷酸鈉的濃度提高,則鍍液的還原能力增強(qiáng),鎳在塑料表面的沉積速度加大.但會(huì)使塑料鍍層的結(jié)構(gòu)松散,鍍層與塑料之間的結(jié)合力變?nèi)?另外由于受到空氣中氧氣的作用,鍍液不穩(wěn)定,容易分解,出現(xiàn)混濁,不利于化學(xué)鍍鎳的進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意鍍液的保護(hù),防止氧化.
　　另外,鍍鎳的時(shí)間也是影響鍍層質(zhì)量的因素之一.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),若鍍鎳時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則塑料鍍件表面不光滑,且鍍層變灰.實(shí)驗(yàn)證明鍍鎳時(shí)間控制在1h為宜.

　　塑料鍍鎳這一領(lǐng)域,有許多問(wèn)題值得深入的研究,雖經(jīng)多次的實(shí)驗(yàn),確定了其鍍鎳的最佳控制條件和工藝方法,但有些方面還需要進(jìn)一步的探索.隨著研究的深入和加強(qiáng),塑料化學(xué)鍍必將更加完善,其應(yīng)用前景將更加廣闊,經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)得到充分發(fā)揮.