表面处理新技术：纳米复合镀技术的基本原理

纳米复合镀技术是近几年才开始研究的新技术，目前纳米复合镀技术的机理尚无科学的、权威的理论解释。尤其是涉及纳米不溶性固体颗粒在阴极动力学过程中的表现行为、作用机理，更无深人的研究，也未见国内外文献报道。纳米不溶性固体颗粒是如何到达阴极(工件〉表面，并在基质金属中弥散分布，有3种不太成熟的说法，仅供参考。

　　1）选择性吸附说

　　纳米不溶性固体颗粒加入到电解质溶液中后，进行充分的机械复合〔如超声振动、机械研磨、磁力搅拌等），使纳米不溶性固体颗粒均匀地弥散分布在电解质溶液中。机械复合过程中，一些纳米不溶性固体颗粒就会有选择地吸附电解质中的某些金属正离子。电镀、电刷镀过程中，在电场力的作用下，金属正离子携带着纳米不溶性固体颗粒向阴极(工件）表面运动，到达阴极后发生还原反应，在金属正离子被还原成金属原子的同时，纳米不溶性固体颗粒也被陆续还原的金属原子捕获，并镶嵌在金属基质镀层中。与此同时，由于纳米不溶性固体颗粒十分贴近工件表面，不仅会发生范德华力式的物理吸附，而且由于纳米颗粒自身的特性，富集在纳米颗粒表面的电子还会与工件表面金属或镀层金属上的原子产生化学键吸附。这也正是纳米复合镀层的结合强度高于普通复合镀层结合强度的推理解释。当然这一解释的科学性还要靠实验验证。

　　2）络合包覆说

　　首先对纳米不溶性固体颗粒进行表面预处理，然后把处理过的纳米不溶性固体颗粒与电解质溶液进行充分的机械复合，同时向复合溶液中加人表面活性剂、络合剂等材料。使复合后的溶液中纳米不溶性固体颗粒与金属正离子同时被络合包覆在一个络合离子团内。在电镀、电刷镀、化学镀时，络合离子团到达阴极(工件）表面后发生还原反应，金属离子被还原成原子的同时，纳米不溶性固体颗粒也就被陆续还原的金属原子所嵌镶。最终形成纳米不溶性固体颗粒在镀层基质金属中的弥散分布。

　　3）外力输送说

　　在电镀、电刷镀、化学镀过程中，采取一定的工艺措施，如使用搅拌器，对复合镀溶液进行搅拌，使复合镀溶液中的纳米不溶性固体颗粒运动起来，在运动中部分到达阴极(工件）表面的纳米不溶性固体颗粒被还原的金属原子捕获，发生共沉积。有时使用输液泵或镀笔把镀液源源不断的输送到工件表面，镀液中的纳米不溶性固体颗粒随之被输送到工件表面，其中一部分纳米不溶性固体颗粒在工件(阴极〉表面被金属原子捕获，发生共沉积。大多数纳米不溶性固体颗粒又回到溶液中。化学镀中，需把镀液加热到一定温度，对镀液加热会促进镀液中纳米不溶性固体颗粒的运动，有利于共沉积。当然外力输送的力要适度。例如，搅拌力太弱，输送到工件表面的纳米不溶性固体颗粒太少，不利于共沉积。而如果搅拌力太大，镀液中的纳米不溶性固体颗粒受外力太大，运动过于激烈，到达工件表面的纳米不溶性固体颗粒还没来得及与金属共沉积，就在外力作用下又从工件表面上掉下来，回到溶液中，反而不利于共沉积。纳米不溶性固体颗粒与金属原子的共沉积是一个复杂的过程。

　　以上说法，各有其一定的道理，也都有其明显的不充分。因此，在共沉积的过程中，可能以上3种说法的情况会同时发生，是共同作用的结果。也可能是在某一特定工艺条件一种或某两种说法起主要作用。虽然目前这一切还都没有得到充分的证实，但围绕这3种说法采取的工艺措施产生了良好的效果。