第十四章 化學電鍍

编者导读: 無電鍍又稱之為化學鍍(chemical plating)或自身催化電鍍(autocatalytic
plating)。無電鍍是指於水溶液中之金屬離子被在控制之環境下，予以化學還元
，而不需電力鍍在基材(s

無電鍍(Electroless Plating) 
　 
無電鍍又稱之為化學鍍(chemical plating)或自身催化電鍍(autocatalytic 
plating)。無電鍍是指於水溶液中之金屬離子被在控制之環境下，予以化學還元 
，而不需電力鍍在基材(substrate)上。ASTM B374之標準定義為 Autocatalytic 
plating －〝deposition of a metallic coating by a controlled chemical 
reduction that is catalyzed by the metal or alloy being deposited〞。其 
過程(process)不同於浸鍍(immersion plating)，它的金屬鍍層是連續的(continu- 
ous)、自身具有催化性的(autocatalytic)。 
　 
14.2 無電鍍的特性 
　 
優點： 
1. 鍍層非常均勻，也就是均一性(throwing power)非常好，因它沒有電流分佈 
不均的困難，鍍件內外都顯出均勻，銳邊及角等節狀鍍層(nodular deposits 
)情形可完全消除。 
2.鍍層孔率較少，其耐蝕性比電鍍為佳。 
3.電源、電器接線、導電棒、匯流及電器儀錶都可省略，減少裝架及各種附屬 
設備。 
4 可鍍在非導體上(需做適當前處理)。 
5 鍍層具有獨特的物理、化學、機械性質及磁性。 
6 複合鍍層(co-deposit)，多元合金(polyalloy)可形成。 
7 密著性、耐磨性良好。 
8操作較簡單。 
9精密零件、管子、深孔內部可完全鍍上。應用在如軸心、半導體製造。 
10製品與導體接觸也可完全鍍上。 
缺點： 
1.價格較貴。 
2.鍍層厚度受限制(理論上應無限制)。 
3.工業上應用較多、裝飾性光澤較不易達成。 
應用： 
1. 非導體的電鍍，如塑膠電鍍。 
2. 精密零件，如軸心。 
3. 半導體、印刷電路板、電子零件。 
4. 須特別耐蝕的化學機械零件，如管件內部。 
5. 複合、多元合金鍍層製作。 
　 
14.3 無電鍍浴的組成及其作用 
　 
1.金屬離子(metal ions)為鍍層金屬的來源。 
2.還元劑(reducing agent)： 將金屬離子還原成金屬。 
3. 催化劑(catalyst)：使基材表面具有催化性。 
4.錯合劑(complexing agent)：防止氫氧化物沈澱、調節析出速率、防止鍍浴 
分解，使鍍浴安定。 
5. 安定劑(stabilizer)：吸著微粒雜質防止鍍浴自然分解，以延長鍍浴壽命。 
6. 緩衝劑(buffer)：控制pH值在操作範圍內。 
7.潤濕劑(wetting agent)：使表面作用良好。 
8.光澤劑(brightener)：使鍍層具有良好光澤性。 
　 
14.4 無電鍍浴配方的要件 
　 
1.還元劑的氧化還元電位必須足以還元金屬離子，使金屬析出。 
2.鍍浴需安定，在未使用時需不起作用，只有在催化性的鍍件表面接觸時才迅 
速開始作用析出金屬鍍層。 
3.析出速率要能被控制、pH值，溫度能調節析出速率。 
4.析出的金屬須具有催化作用，以進行自身催化電鍍，鍍層才能連續形成，以 
達到所需之鍍層厚度。 
5.鍍浴反應生成物須不妨磚鍍浴的功能，鍍浴的壽命才能長久。 
6.化學藥品的成本，要選擇便宜適用的原料。 
　 
14.6 無電鍍鎳(Electroless Nickel) 
　 
無電鍍鎳可鍍上各種形狀的鍍件，包括金屬程非金屬，應用於導彈零件、電 
子零件、鑄模，鍍層厚度約在0.002〞～0.005〞。成本約為電鍍的2～3倍，主要 
應用於工業上，不具高度光澤，不適作裝飾。 
　 
14.6.1 無電鍍鎳鍍浴配方的種類 
　 
(1) 鹼性，鎳磷無電鍍鎳浴(Alkaline, Nickel-Phosphorus)。 
(2) 酸性，鎳磷無電鍍鎳浴(Acid, Nickel-Phosphorus)。 
(3) 鹼性，鎳硼無電鍍鎳浴(Alkaline, Nickel-Boron)。 
(4) 酸性，鎳硼無電鍍鎳浴(Acid, Nickel-Boron)。 
最常用還元劑(reducing agent)為次磷酸鈉鹽(Sodium Hypophosphite)其他 
的有DBAB(n-Dimthylamine Borane)，DEAB(n-Diethylamine Borane)，氫硼化鈉 
(Sodium Borohydride )，聯胺(Hydrazine)。 
　 
14.6.2 鹼性鎳-磷無電鍍鎳鍍浴 
　 
此浴操作溫度較低，常用於塑膠電鍍，鍍層有良好的焊接性(soiderability) 
應用在電子工業。溫度低可省能源，但耐蝕性(corrosion protection)，附著性( 
adhesion)在鋼鐵鍍件上較差。因pH高對鋁質基材處理有困難。未做熱處理的鍍層 
硬度約700VHN，含２％磷。磷的成份可由溫度來調整。其配方組成如下： 
例1 高溫鹼性鎳-磷無電鍍鎳浴(High-Temperature, Alkaline, Electroless 
Nickel-phosphorous Bath)。 
　 
酸性鎳磷無電鍍鎳鍍浴(Acid Nickel- Phosphorous Electroless Bath) 
　 
鍍層含有 88～94％Ni及 6～12％P，操作溫度 77～93℃，pH4.4～5.2，還 
元劑通常用次磷酸鈉。pH是控制鍍層 P的含量，一般 pH較高，P含量較少，鍍層 
性質因而有所改變，低 P含量比高 P含量的鍍層耐蝕性較差。P含量大於 8％則 
鍍層不含磁性。未經處理的鍍層硬度 500～600VHN，經1小時，400℃烘烤後處理 
(post-heat-treatment)硬度可達 950 VHN，氫脆 (Hydrogen Embrittlement)可 
加熱 116℃加以消除。後處理之烘焙 (post-baking)對鍍層的結晶結構有顯著影 
響，硬度、耐蝕性、耐磨性、磁性、附著性、張力強度 (tensile strength)及 
電導性(electrical conductivity)。鍍層在250℃以上大氣中會變色(discolor) 
，為了防止失色可在真空或鈍氣(lnert)，還元氣體中熱處理。鍍層厚度一般在 
2.5～250μm。 
　 
鹼性鎳硼無電鍍鎳鍍浴(Alkaline Nickel- Boron Electroless Bath) 
　 
鹼性鎳硼浴用硼氫化鈉(Sodium Borohydride)強還元劑。所得的鍍層5～6％ 
硼，94～95％鎳。此浴比較不安定，pH低於12則鍍浴會自行分解。浴溫在90～95 
℃，pH操作範圍在12～14。鍍層經400℃1小時後熱處理(post-heat treatment) 
其硬度可達1200VHN，未經處理的鍍層硬度為650～750VHN。 
　 
酸性鎳硼無電鍍鎳鍍浴(Acid Nickel-Boron Electroless Bath) 
　 
此浴將DMAB或DEAM還元出硼，硼含量在0.1～0.4％，硼含量低於1％，則焊 
接性良好。浴溫在65～77℃，pH在4.8～7.5，其鍍層之熔點很高，約在1350℃。 
　 
14.6.7 無電鍍鎳作業 
　 
無電鍍前要考慮各種不同基材的各項清潔手續，清潔及活性化均需確實做好 
。鍍槽用不銹鋼做成並用 F號的人造橡皮做襯裡。浴溫加熱控制適當溫度，必需 
有良好攪拌，更需不斷的過濾及補充化學藥品，以維持鍍浴功能及電鍍速率。有 
機物雜質影響很嚴重，使電鍍效率大量降低，甚至停止，金屬雜質如   □ www.3d3d.cn