全 文 ：32
第 44 卷 第 10 期
2015 年 10 月
Vol.44 No.10
Oct.2015
化 工 技 术 与 开 发
Technology & Development of Chemical Industry
桐木板材表面化学镀镍工艺的研究
刘西德
（曲阜师范大学化学与化工学院，山东 曲阜 273165）
摘 要： 实验研究了桐木板材表面化学镀镍的操作方法和工艺条件，讨论了各种操作因素对镀层质量的影响，试
验了化学镀层与镀件基体的结合力，确定了桐木板材化学镀镍的工艺流程和控制条件。实验结果表明，桐木板材经
过预处理及敏化、活化处理后，化学镀镍溶液的pH值控制在8.0，镀镍温度控制在65℃，反应时间40min, 桐木板材表
面可以得到较好的金属镀层。
关键词：桐木板材；化学镀；活化
中图分类号：TQ 153.1+2 文献识别码：A 文章编号：1671-9905(2015)10-0032-03
作者简介：刘西德（1960-），男，副教授，主要从事非金属材料表面改性的研究
收稿日期：2015-08-06
桐木板材作为普通的材料，在建筑、装饰等方面
有着广泛的用途，具有金属、塑料等其他材料无法比
拟的资源优势和环境友好特性。但由于木材自身变
异性大，易腐，易燃，抗静电性能弱，不导电，电磁屏
蔽效果差等特点，使得桐木板材的应用范围受到限
制。随着科学技术的发展，木材功能性表面改性技术
也取得了较大的发展，由原来的阻燃、防虫蛀、抗裂、
防变形等性能改良，逐渐发展为在此基础上注重赋予
木材某些特殊功能。利用化学镀技术在木材表面沉
积一层金属 [1-2]，改变木材表面的导电性能，制造木材
金属复合材料，不但可以保持木材本身所特有的表面
装饰效果及温度调节、隔音、湿度调节等性能，还具
有令人满意的电性能，并具有很高的强重比。改变木
材本身所不具备的屏蔽电磁波等性能，拓宽木材的
应用范围及利用效果，木材金属复合材料作为新一
代功能性材料必将具有经济价值和新的应用领域。
化学镀主要是利用适宜的还原剂使溶液中的金
属离子在催化剂活化表面还原析出成金属镀层的一
种化学处理方法。化学镀的沉积过程是液相离子通
过溶液中的还原剂在金属或其他材料表面上的还原
沉积。化学镀的关键是还原剂的选择和应用，最常
用的还原剂是次亚磷酸钠和甲醛，近年来又逐渐采
用其他多种还原剂如肼、硼氢化物、胺基硼烷和它们
的衍生物等。实际上，化学镀是一种无外加电场的
电化学过程，由于具有镀层均匀、硬度高、耐磨、耐腐
蚀性好、操作方便等优良的特性，越来越被广泛应用
[3-5] 。
1　实验部分
1.1　仪器与试剂
氯化镍，次亚磷酸钠，柠檬酸钠，氯化氨，氯化
钯，氯化亚锡，盐酸，锡粒，氨水，无水乙醇（均为分析
纯）。
JSM-6700F 型冷场扫描电镜（FSEM），QZ77-
101 远红外辐射干燥箱，FA2004N 光电天平，CS501
型超级恒温水浴器，PHSJ-4A 型 pH计。
1.2　桐木板材表面预处理
首先将桐木板材表面的木屑、灰尘清洗除去，由
于桐木板材表面存在一些脂溶性成分，会对镀层质
量及镀层与镀件之间的结合力产生不利影响，因此
施镀前需用溶剂将桐木板材表面的脂溶性物质除
去。使用苯醇混合溶剂（苯∶乙醇 =2∶1）在室温条
件下浸泡桐木板材 20min，将脂溶性成分溶解除去，
然后洗净、烘干，避免对镀层产生影响。
1.3　敏化和活化处理
桐木板材在进行化学镀镍时，其表面必须具有
催化活性中心，在化学镀镍过程中才能起到催化作
用，加速镍离子在桐木板材表面的沉积。要使桐木
板材表面具有催化活性中心，必须对其进行敏化和
活化处理 [6]。敏化就是使非金属表面吸附一些易氧
33第 10 期
化的物质；活化处理就是将此吸附有还原剂的镀件
浸入含有氧化剂即贵金属离子的溶液中，使贵金属
析出在镀件表面上形成催化活性中心。
敏化剂溶液：取 10.2g 氯化亚锡溶解于 40mL 浓
盐酸中，然后加入蒸馏水稀释至 1000mL。为防止
Sn2+ 被氧化成 Sn4+, 溶液中需放入一些锡粒。
活化液：取氯化钯 0.22g 溶解于 2.5mL 浓盐酸
中，并加蒸馏水稀释至 1000mL。
敏化处理是将预处理过的桐木单板放入敏化液
中，在 30℃的恒温条件下，敏化处理 10min, 并不断
搅拌，然后水洗。将敏化处理过的镀件放入活化液
中，在 30℃恒温条件下处理 10min, 并不断搅拌，然
后水洗干净即可。
1.4　桐木板材表面化学镀镍
将经过敏化、活化处理的桐木板材置于一定温
度恒温槽内的镀镍容器中，倒入镀镍溶液并用氨水
调整镀液的 pH 值，化学镀镍即可开始。镀镍过程
中每隔 10min 搅拌 1 次，施镀时间控制在 40min 左
右，然后取出镀件，经水洗后烘干并称重。
镀液组成：分别称取氯化镍 (NiCl2·6H2O)、次亚
磷酸钠 (NaH2PO2·H2O)、柠檬酸钠 (C6H5Na3O7·2H2O)、
氯化氨 (NH4Cl)，溶解于 1000mL蒸馏水中即可。
2 结果与讨论
2.1 桐木板材表面化学镀镍的结构表征
实验条件：加速电压 5.0kV，加速电流 10μA，
工作距离 7.0mm，分辨率为微米级。由图 1可知，木
板表面形成了一层致密而且均匀的Ni-P合金镀层，
镀层结晶细致、平整光亮。在扫描电镜下可以看到
桐木板材表面已经完全均匀地被金属包裹，表面形
成了光亮的金属镀层。
图 1　桐木单板表面化学镀镍电镜扫描图
2.2 镀液 pH值对镀层质量的影响
镀镍溶液的 pH 值对镍的沉积速度影响较大。
随着镀液 pH的增加，H2PO2- 的还原能力增强，因此
镍在桐木板材表面的沉积速度加大，随着 pH 值的
升高，镀层质量先增加后降低。实验结果表明，镀液
pH 值过高，会使镀层变得灰暗、粗糙，镀层结构松
散，镀层与基体之间结合力较弱，镀层易脱落。这是
由于过高的 pH值会使镀液分解，容易出现混浊，从
而降低了次亚磷酸钠的还原能力，且镀层夹带的镀
液沉淀物共沉积，影响了镀层的质量。桐木板材表
面化学镀镍的最佳 pH值控制在 8.0 左右为宜。
表 1　65℃时镀液不同 pH值对镀件质量影响的实验结果
pH 镀件质量 /g 镀后质量 /g 镀件增重 /g 增重百分比 /% 镀层
5.50 0.1329 0.1453 0.0124 9.33 发黑
6.61 0.0961 0.1152 0.0191 19.88 不均匀
7.36 0.1523 0.1833 0.0310 20.36 较好
8.02 0.0872 0.1090 0.0218 25.00 银白、光亮
8.62 0.0938 0.1175 0.0237 25.27 较好
9.52 0.0906 0.1097 0.0191 21.08 灰暗，不均匀
2.3　镀液温度对镀层质量的影响
桐木板材表面化学镀镍过程中，温度对镀层质
量的影响较大。在敏化、活化、化学镀镍过程中，温
度都必须严格控制。经多次实验可知敏化、活化过
程温度应控制在30℃左右。温度低于15℃时，敏化、
活化效果不好；温度较高时，镀层质量差且不均匀。
化学镀镍过程中提高温度，有利于镀镍反应的进行，
镍的沉积速度加快；若温度过高，镀层质量反而下
降。这是因为温度过高时，镀液挥发性增加，镀液不
稳定，容易氧化分解而出现浑浊。这时镀层变得粗
糙，出现针孔和皱褶，金属镀层与桐木板材之间的结
合力变小。根据实验结果，桐木板材表面化学镀镍
的温度控制在 65℃为宜。
刘西德：桐木板材表面化学镀镍工艺的研究
34 化 工 技 术 与 开 发 第 44 卷
（下转第31页）
2.4　镀液主盐浓度对镀层质量的影响
桐木板材化学镀镍过程中，氯化镍作为化学镀
镍的主盐，在镀液中提供反应生成金属镍的来源，
其浓度对于镀层质量及镀层之间的结合力影响较
大。氯化镍浓度过小，则无法提供足够的金属镍离
子进行施镀反应；浓度过大，容易造成金属镍的沉积
速度较快结合力较弱，而且镀液中还容易形成氢氧
化物沉淀，使得镀液的稳定性变差。实验结果表明，
NiCl2·6H2O 的浓度控制在 45g·L-1 左右为宜。
2.5　络合剂对镀层质量的影响
化学镀镍过程中络合剂具有重要的作用，络合
剂与镍离子生成镍络合物，可降低游离镍离子的浓
度，防止沉积速度过快和在进行化学镀后期由于溶
液中亚磷酸离子的积累，与游离的镍离子结合生成
亚磷酸镍白色沉淀，同时还防止在碱性溶液中由于
镍离子浓度过大造成的氢氧化镍沉淀。镀液中络合
剂的用量对于镀层质量具有较大的影响，化学镀镍
可使用的络合剂种类较多，实验发现水杨酸及酒石
酸作为络合剂时，镍的沉积速度较小而没有实用价
值，在桐木板材化学镀镍过程中柠檬酸钠作为络合
剂效果较好，实验结果表明柠檬酸钠络合剂的用量
控制在 45g·L-1 为宜。
表 2　pH为 8.0 时不同温度下镀件质量的实验结果
温度 /℃ 镀件质量 /g 镀后质量 /g 镀件增重 /g 增重百分比 /% 镀层
55 0.0989 0.1119 0.0130 13.14 灰暗
60 0.1242 0.1422 0.0180 14.49 较好
65 0.1128 0.1308 0.0180 15.96 银白、致密
70 0.1178 0.1370 0.0192 16.30 较好
75 0.0954 0.1176 0.0222 23.27 不均匀
80 0.0903 0.1163 0.0260 28.79 灰暗，不均匀
表 3 镀液温度 65℃、pH为 8.5 时不同主盐浓度时镀件质量的实验结果
氯化镍 /g·L-1 镀件质量 /g 镀后质量 /g 镀件增重 /g 增重百分比 /% 镀层
25 0.0970 0.1227 0.0257 26.49 较黑
35 0.0900 0.1206 0.0306 34.00 灰暗
45 0.1018 0.1501 0.0483 47.45 光亮
55 0.0906 0.1157 0.0247 27.26 疏松、不均匀
65 0.1128 0.1155 0.0267 23.67 灰暗
表 4　络合剂不同用量对镀层质量影响的实验结果
柠檬酸钠 /g·L-1 镀件质量 /g 镀后质量 /g 镀件增重 /g 增重百分比 /% 镀层
25 0.1179 0.1532 0.0353 29.94 黑暗
35 0.1085 0.1379 0.0294 27.10 灰暗
45 0.0934 0.1203 0.0269 28.80 银白、光亮
55 0.0845 0.1113 0.0268 31.72 疏松
65 0.1087 0.1341 0.0254 23.37 不均匀
3　结语
桐木板材化学镀镍的试验，有许多工作值得认
真探索和尝试，虽然经过多次实验，确定了桐木板材
表面化学镀镍的工艺流程和控制条件，但是实验的
许多方面还需要进一步的研究。随着研究的深入和
加强，桐木板材化学镀镍技术必将更加完善，桐木板
材金属复合材料的应用前景将更加广泛，其社会效
益和经济价值会得到充分的体现。
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Research on Separation of H2 and N2 Mixed Gas with Ionic liquid Membrane ZHONG WEI
(College of Food and Landscape Architecture,Sanmenxia Polytechnic, Sanmenxia 472000, China)
Abstract: Two kinds of ionic liquid, 1-butyl 3-sold four fl uoboric acid methyl imidazole salt ([BMIM]BF4) and 1-butyl 3-methyl
imidazole six fl uoride phosphate ([BMIM] PF6), were selected, and the ion exchange method was used to create two kinds of ionic
liquid 1-butyl 3-methyl imidazole formate ([BMIM] HCOO) and 1-butyl 3-methyl imidazole acetate ([BMIM]CH3COO). Combined
the advantages of ionic liquid and membrane separation, polyvinylidene fl uoride, polysulfone and polyacrylonitrile membrane was
chose to make ionic liquid supported liquid membrane by impregnation method. Compared the separation coeffi cient on different
temperature of every kind of ionic liquid membrane for H2/N2 separation, it was found that the separation abilities of [BMIM]
HCOO polysulfone membrane and polyacrylonitrile membrane were more bigger. The temperature conditions signifi cantly affected the
separation effect: at 30℃ [BMIM]BF4 type poly-cvinylidene fl uoride membrane, [BMIM]HCOO polysulfone membrane had the strong
ability of H2/N2 separation, N2 could be separated off H2. 30℃ in [BMIM]BF4 type polysulfone membrane separation N2/H2 ability was
strong, H2 could be separated off N2.
Key words: ionic liquid membrane; ion exchange method; separation coeffi cient
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Electroless Nickel Plating on Surface of Paulownia Wood
LIU Xi-de
(Institute of Chemistry and Technology, Qufu Normal University, Qufu 273165, China)
Abstract: The operating methods, the process and the influence of several factors on nickel-plating on the surface of ordinary
paulownia wood were studied. Then the combination strength between chemical coating and paulownia wood was tested, the process
and the optimum conditions were determined fi nally. The quality of electroless nickel-plating was good when the paulownia wood
were pretreated, sensitized and activated, the pH=8.0, the reaction temperature was 65℃ and the reaction time was 40 min.
Key words: paulownia wood; electroless plating; activation
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