表面活性剂在Ni-P化学复合镀中的应用摘要:恰当地选择和使用表面活性剂是分散镀液中不溶性颗粒的一种有效方法。对化学复合镀机理及表面活性剂在化学复合镀中的分散机理进行了探讨。介绍了表面活性剂在化学复合镀中的应用情况。对表面活性剂在化学复合镀中的广阔应用前景进行了展望。1前言Ni-P化学复合镀是利用Ni-P化学镀层的优良性能，在化学镀的镀液中添加不溶性的固体微粒，使其和镀层金属或合金共沉积于镀件表面，形成一层含有这种固体微粒的均匀的复合镀层。这种复合镀层具有比单纯化学镀层更优异的使用性能，其硬度、耐磨性、自润滑性、耐蚀性等功能〔15〕进一步提高。目前化学复合镀层已成功应用于电子、石油、化学化工、航空航天、核能、汽车、机械等许多行业。影响化学复合镀的因素有络合剂的选择、不溶性固体微粒的添加量、稳定剂、缓冲剂、表面活性剂、温度、pH和搅拌速度等，其中表面活性剂是对镀层性能影响较大的因素之一川。表面活性剂是一种具有降低表面张力，减小表面能，能对溶液进行乳化、润湿、成膜等功能的物质〔s]，在复合镀过程中起润湿基体和微粒表面、分散不溶性固体颗粒、提高悬浮液的稳定性等作用[9]。2化学复合镀原理化学复合镀技术通过化学沉积的方法，使金属离子被还原的同时，将不溶性的固体颗粒均匀地弥散嵌人金属基镀层。所使用的不溶性固体颗粒的尺寸通常在微米级或纳米级，具有很强的化学稳定性，施镀过程中它不参与任何化学反应。不溶性固体颗粒与金属离子的共沉积过程大致可分为以下几步:(1)不溶性的固体颗粒在镀液中吸附各种离子而悬浮在镀液中，通过液相传质，部分吸附于基体表面。(2)镀液中的次磷酸根在催化表面(基体)上脱氢，而本身被氧化成亚磷酸根，同时产生初生态原子氢，被催化表面吸附。(3)初生态的原子氢将吸附在基材表面和不溶性固体颗粒表面的镍离子还原为镍原子，镍原子自催化生成金属胶体并沉积在基材表面，同时也把呈胶体态分散的固体颗粒固定于镀层中，同时初生态原子氢也将溶液中的亚磷酸根还原成单质磷而沉积在基材表面，形成复合镀层。(4)基体表面游离的镍离子、亚磷酸根和不溶性固体的含量变小，所以镍离子和不溶性固体颗粒向基体表面迁移。(5)形成的镀层具有自催化性能，迁移到基材表面的镍离子、亚磷酸根和不溶性固体颗粒再次共沉积，使复合镀层厚度增加。3表面活性剂在化学复合镀中的应用原理化学复合镀镀层性能的好坏决定于微粒在镀层中的分散情况，而微粒在镀层的分散情况又决定于微粒在镀液中的分散程度。固体在液体中的分散过程分为3个阶段:使粉体润湿，将附着于粉体上的空气以液体介质取代;使固体粒子团簇破碎和分散;阻止已分散的粒子再团聚。表面活性剂通过对颗粒的润湿、乳化和分散作用对颗粒的表面进行改性，实现其在镀液中的分散和稳定。粒子在液体中的分散稳定情况主要受静电排斥力和空间位阻效应影响，表面活性剂在以水为分散介质的分散体系中的作用主要有以下几方面:(1)改善固体颗粒的润湿性。润湿的过程就是使粒子表面上吸附的空气逐渐被分散介质取代t10]。若要把固体粒子均匀地分散在镀液中，首先必须使每个固体微粒或粒子团能被镀液充分地润湿。当表面活性剂加人镀液时，由于表面活性剂分子的“两亲性”，表面活性剂亲油性基团吸附于固体粒子表面，亲水基团伸人水相定向排列，降低了固液的表面张力，实现对固体粒子的完全润湿[81。(2)改善颗粒表面电荷。离子型表面活性剂在某些固体粒子上吸附可增加粒子表面电势，提高粒子间的静电排斥作用，利于分散体系的稳定。(3)阻止颗粒再团聚。颗粒表面吸附有无机或有机聚合物时，聚合物吸附层将起到空间位阻作用，在颗粒接近时产生一种排斥力，能阻止颗粒再聚集。4表面活性剂在化学复合镀中的应用目前解决粉体分散常用方法主要有:机械搅拌、空气搅拌、超声波分散和添加表面活性剂化学分散法〔15]。其中表面活性剂分散法是一种经济成本低、分散效果好、可以大规模应用的方法，一直是国内外学者研究的热点。化学复合镀层根据其性能的不同，大致可分为2种，一类是高硬度耐磨镀层，另一类是具有减磨功能的自润滑镀层。添加的颗粒有S'C,Si3N4、石墨、MoS2、聚四氟乙烯(PTFE)等[16-171，这些不溶性固体颗粒大多是微米和纳米级的，或是一些疏水性的物质，其特殊的表面结构使这些颗粒很容易团聚，大大影响了其应用效果。例如:为提高化学镀镀层的耐磨减摩性能，向镀液中加人润滑性良好的石墨、MOS2,PTFE等粒子与化学镀基质金属共沉积，可产生良好的自润滑效果。尤其是PTFE化学性质稳定，耐高温，还有良好的介电性质和不粘性，且摩擦系数仅为0.05，因而在业内受到广泛重视〔1s-211。但是具有自润滑性的粒子大多是疏水性的，且表面能极低，在镀液中易于团聚和沉降，很难将其均匀地分散在镀液中，这些团聚体的形成使得固体颗粒不能在镀液中均匀分散，不能发挥其应