采用无Pd/Ni化学镀制备泡镍基体新工艺(二)

泡沫镍的制备工艺

非金属材料表面化学镀镍的催化层降贵金属钯外，金属镍本身对化学镀镍也具有相当好的催化活性，化学镀镍催化层的覆载方法提供了充足的可靠性，因此若能找到某种试剂处理泡沫模体，使其能吸附具有足够结合强度的某种形态的含镍离子，然后经还原剂还原得到以金属镍覆盖泡沫模体，同样可以完成化学镀镍，覆载上足够量的导电镍层。制备泡沫镍的新工艺流程：高分子泡沫模体-亲水化处理-覆载镍催化层-化学镀镍-电镀镍-烧结-还原-后处理。

1、高分子泡沫模体的选择

由于泡沫镍的多种表现观性能直接由所选用的高分子泡沫模体的表观性能所决定，例如厚度、通孔率、孔径、孔径分布等，所以严格把好基体材料选择关对泡沫镍的表观性能控制是至关重要的。现在泡沫镍生产普遍使用的是软质、中、低密度的聚醚氨酯泡沫体，有些厂家为要求高度均匀的孔径分布也选择用聚酯类聚氨酯泡沫体，但后者价格较高，根据发泡工艺，可分为立式发泡和箱式发泡两种，其厚度和外形尺寸的控制有旋切和平切两种，一般旋切的尺寸较大，平切的尺寸较小，但对间歇式泡沫镍生产工艺来说泡沫体原料的整体外形尺寸并不重要，做到不浪费原料即可，而重要的是泡沫体自身的表观性能，一般要求是：厚度1.5-3.0mm，通孔率大于95%，孔径100-400微米，孔径分布要均匀，无封孔无窗孔，具有一定的机械强度和柔软性等。

2、泡沫模体的亲水化处理

将泡沫模体进行除油、粗化、除油、粗化的目的是使泡沫模体具有良好的亲水性和一定的粗糙度，将泡沫模体用粗化液进行浸泡处理，浸泡时间一般为2-5分钟，浸泡时应将发泡体中的气泡赶尽，以使浸泡均匀，粗化液主要由硫酸、重铬酸钾组成，硫酸的体积比浓度在10%-20%，重铬酸钾适量，经粗化后的发泡体亲水性好，并且模体上带有一定数量的磺酸根离子，它对镍离子具有一定的吸附作用，再加上发泡体的物理吸附性能，使发泡模体上能均匀负载上一定数量的镍离子，这为覆载催化层提供了依据。另外，以下各步的操作均在碱性条件下进行，因此经除油、粗化后的发泡体还要经过碱处理，以中和未洗净的残留酸液，防止酸带入下一步，影响操作。

3、覆载催化层

将进行过前处理的聚氨脂发泡体用含镍盐的溶液进行浸泡，使其表面均匀负载一层镍离子，然后还原，获得镍催化层。浸泡液主要由镍盐（例如硫酸镍）组成，还加有其它无机化合物，镍盐比例高于70%，浸泡数小时，将负载有镍离子的聚氨酯发泡体挤干，然后用一种催化液进行处理，就会发现有明显的现象发生-发泡体变黑，这说明有镍生成，这种催化液主要成份是还原剂、镍盐、结合剂。在理论上，还原剂与镍离子不能共存，因此只有在使用前才能临时将二者加以混合，并用结合剂控制氧化还原反应诱导时间，以使镍能在聚氨脂发泡体上还原沉积，催化液之所以含有镍盐，其目的是增加发泡体上沉积的镍量，使发泡体上有足够量的镍催化活性中心，以保证化学镀时的沉积速度。因此可用催化液重复处理发泡树脂，直至观察到发泡体上有均匀的镍层。

以上所用的浸泡液是以水作溶剂来处理发泡体，另外，也尝试用乙醇、丙酮等能与水混溶的有机溶剂来配制浸泡液处理发泡体。目的是利用有机溶剂对发泡体的溶胀作用，增大镍离子的吸附面积和进一步提高粗化度，以期吸附更多的镍离子，但实验结果却发现催化时镍粉脱落严重，镍难以在发泡体上沉积。据此可以推测其原因是有机溶剂在增大吸附面积和粗化度的同时，也使发泡体吸附镍离子的能力降低，致使吸附的镍离子经还原后与发泡体结合力降低，于是镍与发泡体分离。制备发泡镍不需要镍层与基体间有限强的结合力，但不能结合力太低或没有结合力，否则就无法用此基体做成发泡镍。因此，采用有机物作溶剂，除非再加入某种物质，使该物质能在有机溶剂的作用下改变泡体性能，让发泡体对镍离子具有强吸附，否则不可取。

4、化学镀和电镀

经过催化处理的聚氨酯发泡体已均匀地负载一层镍，由于镍具有自催化活性，就可以具备实现化学镀的条件。将负载镍层的泡沫体用碱性镀液进行化学镀，使聚氨酯表面负载一层均匀的镍层，镀层具有良好的导电性，镀液主要电硫酸镍、柠檬酸钾、次亚磷酸钠等组成，pH值为8-9，温度35-50度，时间一般为5-10分钟。镀镍速度随负载量的增加而下降，因此化学镀的时间可根据镀液使用的次数及镀液的负载量适当加以调整。一般来说，新镀液化学镀所需时间较短；镀液使用的次数越多，化学镀所需时间就越长。在实际操作中，应根据化学镀时对镀液各成份的消耗，适时地调整镀液，以保证化学镀的沉积速度。

经过化学镀后的发泡体成为导电体，于是就可以用电镀来加厚镍层，达到所要求的厚度。电镀时，采用酸性电镀液，镀液由硫酸镍、硼酸、氯化镍、十二烷基磺酸钠等组成，pH值为3-5，温度40-60度，阴极电流密度1.0-2.5安/平方分米，电镀时采用阴极移动及双阳极电镀。经电镀加厚的聚氨酯发泡体就是原始的发泡镍板。

5、烧结、还原、后处理

将电镀后的聚氨酸发泡体在高温下进行烧结，除去聚氨脂发泡基体，将除去基体的发泡镍在还原氛围中进行高温处理，以除去氧化膜，并使结晶颗粒熔合，残余有机成份和某些杂质得到消除或降低，还原后的发泡镍在还原气或惰性气体的保护下，进行退火处理后，得到强度适宜，柔韧性好，纯正银白色的发泡镍，烧结温度一般为800-1000度，孔率95%以上。