用于微机械材料表面处理的镍磷化学镀溶液及方法

20世纪末期，微机械技术基于微电子工业中硅的微细加工技术而迅速崛起。现有研究表明，将机构及其驱动器、传感器、控制器、电源集成于很小的芯片上，而获得的毫米至微/纳米量级别的微机械，因其具有体积小、重量轻、能耗低、集成化和智能化程度高等优点，在生物医学、环境保护、航空航天、工农业和军事等领域应用前景极其广阔。尤其是具有运动件的复杂三维系统，正在发展成为集当今微电子、新材料、精密仪器、力学为一体的多学科交叉前沿热点领域，这是关系到国家安全的关键技术之一。迄今，借助硅材料已开发出微机械臂、微泵、微齿轮、微涡轮机以及具有各种功能的微机器人等复杂产品。尽管长期以来硅作为半导体电子材料被广泛应用着，但在微机械中其力学性能却难以保证系统的运行，尤其是运动件的摩擦磨损和疲劳性能等，从而造成了当前微机械系统“能看不能动，能动不能用”的状况。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项用于微机械材料表面处理的镍磷化学镀溶液及方法，该技术具有如下优点：(1)与一般的表面技术比较，该技术所采用的工艺结合微机电系统制造中采用的光刻技术，镀层优先选择在活性较高的金属基体上沉积，而不易在胶层上形成，因而通过涂胶并按预先设定的形状光刻可以控制镀层的形状，实现了镀层形状的可控操作；同时，由于化学镀具有优越的仿形性，可以在形状复杂的微机械上应用。(2)该技术提供一种适用于微机械材料表面的安全快速的镍磷化学镀液配方及其可控化沉积的工艺，这种镍磷镀层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨性等综合物理化学性能，可以明显的改善硅的摩擦学性能，延缓其断裂。(3)由于预先溅射的衬底材料具有催化作用，次磷酸盐在具有催化性质的表面上，可生成活性氢原子，活性氢原子将镍离子还原为金属镍，与此同时，活性氢原子还将次亚磷酸根还原生成单质磷，因而得到的镀层为镍磷合金固溶体。所沉积的镍具有自催化作用，使氧化还原反应不断进行，从而使镍-磷镀层不断增厚。使该技术的化学镀液能在基体表面形成镍磷镀层，而镍磷镀层为微晶或非晶态结构，剪切力小，具有优异的减摩性能。热处理可以使镍磷镀层部分或完全晶化，硬度达到很高的值，可以提高摩擦表面的抗磨损性能，尤其是该技术所提供的能在基体表面形成亚微米级镍磷镀层，使该技术能与微机械制造工艺相结合，适合微机械使用。(4)化学镀镍磷镀层厚度可在亚微米-亚毫米级变化，镀层均匀，表面光滑。(5)该技术采用磁控溅射工艺在基体上预先制备一层金属衬底(镍、铁等比镍活泼或锌、铝等可以和镍发生置换反应的金属)，衬底和镀层之间属于金属键结合，结合力非常好，镀层和基体的结合力就取决于衬底和基体间的结合力，由于磁控溅射的特点，衬底和基体结合力明显优于直接将镀层沉积在基体上的物理吸附。所以这样可以显著改善镀层和基体间的结合力。(6)该技术所采用的添加剂为有机酸CxHyOz·nH2O或者其钠盐中的一种或几种。加入适量的添加剂与未加本添加剂的化学镀液相比教，可以提高化学镀液的沉积速度，延长其使用寿命，使镀层更加均匀，增加表面光洁度，适于在微机械材料表面沉积。也可以通过控制添加剂的含量来控制镀层的组成，现将该用于微机械材料表面处理的镍磷化学镀溶液及方法及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（841133  131597）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。