塑料化學(xué)鍍鎳工藝
塑料的廣泛應(yīng)用,為人們的生活帶來了極大的便利.但由于塑料本身耐磨性能差,不導(dǎo)電、易變形,其應(yīng)用受到了一定的限制.為了滿足特殊情況下對塑料性能的要求,采用化學(xué)鍍的方法,在塑料表面鍍上一層金屬,改善塑料的性能以及加工特性,使塑料的應(yīng)用范圍更加廣泛,同時也拓寬了化學(xué)鍍的研究領(lǐng)域,具有一定的實(shí)用價值. 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程.塑料經(jīng)過預(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,烘干并稱重.
鍍件的敏化及活化處理
塑料在進(jìn)行化學(xué)鍍時,其表面必須具有催化活性中心,這樣在化學(xué)鍍鎳過程中,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,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):分別稱取NiCl215g,NaAc25g.用去離子水配制成250mL溶液.
鍍鎳液(B):稱取NaH2PO2·H2O5g溶解于250mL去離子水中即可.
將經(jīng)過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)即開始.鍍鎳過程中每隔 10min 攪拌一次,反應(yīng)1h結(jié)束.取出鍍件,經(jīng)水洗后烘干稱重.
pH值的影響
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,鍍鎳溶液的PH值對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.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值過高時,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.
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