化学镀镍液的主要组成及其作用
化学镀镍液的主要组成及其作用
优良的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、恢复剂、络
合剂、缓冲剂、增进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 主盐 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应进程中所需要的镍离子。初期曾用过氯化镍做主盐，但由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前 已很少有人利用。同硫酸镍相较用醋酸镍做主盐对镀层性能是有利的。但因其价钱昂贵而无人利用。其实最理想 的镍离子来源应该是次磷酸镍，利用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于在利用中随着补加次磷酸钠 而带入大量钠离子，一样因其价钱因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不 同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进展不断的补加，所含杂质元素会在镀液 的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供 货方提供靠得住的成份化验单，做到每一个批量的质量稳定，尤其要注意对镀液有害的杂质尤其是重金属元素的 控制。恢复剂 用得最多的恢复剂是次磷酸钠，原因在于它的价钱低、镀液容易控制，而且合金镀层性能良好。次磷酸 钠在水中易于溶解，水溶液的 pH 值为 6。是白磷溶于 NaOH 中，加热而取得的产物。目前国内的次磷酸钠制 造水平很高，除国内需求外还大量出口。 络合剂 化学镀镍溶液中除主盐与恢复剂之外，最重要的组成局部就是络合剂。镀液性能的不同、寿命长短主要 取决于络合剂的选用及其搭配关系。 络合剂的第一个作用就是避免镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长利用寿命。若是镀液中没有络合剂 存在，由于镍的氢氧化物溶解度较小，在酸性镀液中即可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形 成六水合镍离子，它有水解偏向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。若是六水合镍离子中有局部络合 剂存在那么可以明显提高其抗水解能力，乃至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH 值增加，六水 合镍离子中的水分子会被 OH 根取代,促使水解加重，要完全抑制水解反应，镍离子必需全数螯合以取得抑制水 解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液利 用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，容易析出白色的 NiHPO3.6H2O 沉淀。参加络合剂以后溶液中游离 镍离子浓度大幅度降低,可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。络合剂的第二个作用就是提高沉积速度，加络合剂后沉积速度增加的数据很多。参加络合剂使镀液中游 离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只 能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件外表后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原 子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。能应用于化学镀镍中的络合剂很多，但在化学镀镍溶液中所用的络合剂那么要求它们具有较大的溶解 度，存在必然的反应活性，价钱因素也不容无视。目前，常常利用的络合剂主如果一些脂肪族羧酸及其取代衍生 物，如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等，或用它们的盐类。在碱浴中那么用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵 盐。不饱和脂肪酸很少利用，因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子，降低恢复剂的利用率。而常见的一元羧酸如甲 酸、乙酸等那么很少利用，乙酸常常利用作缓冲剂，丙酸那么用作加速剂。稳定剂 化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于各种原因，如局部过热、pH 值提高，或某些杂质影响， 不可避免的会在镀液中出现一些活性微粒—催化核心，使镀液发生猛烈的均向自催化反应，产生大量 Ni—P 黑 色粉末，致使镀液短时间内发生分解，逸出大量气泡，造成不可拯救的经济损失。这些黑色粉末是高效催化剂， 它们具有极大的比外表积与活性，加速了镀液的自发分解，几分钟内镀液将报废生效。稳定剂的作用就在于抑制 镀液的自发分解，使施镀进程在控制下有序进展。稳定剂是一种毒化剂，即毒性催化剂，只需参加痕量就可以够 抑制镀液自发分解。稳定剂不能利用过量，过量后轻那么减低镀速，重那么再也不起镀。 咱们大致把咱们之前用的稳定剂分为四类： •第六主族元素 S、Se、Te 的化合物； •某些含氧化合物； •重金属离子； •水溶性有机物。 以上所说的是以次磷酸根作恢复剂为例子，但其根本原理在胺基硼化物浴中一样适用。但强碱性的硼氢 化钠浴及 90℃温度下，有些稳定剂往往会分解、沉淀而失效。有报导说用铊盐效果不错。另外，硝酸铊还能增 加较低温度下镀浴的沉积速度。铊盐能在 Ni—B 镀层中共沉积，有时高达 6%的含量。 加速剂 为了增加化学镀的沉积速度，在化学镀镍溶液中还参加一些化学药品，它们有提高镀速的作用而被称为 加速剂。加速剂的作用机理被以为是恢复剂次磷酸根中氧原子可以被一种外来的酸根取代形成配位化合物，或说 加速剂的阴离子的催化作用是由于形成了杂多酸所致。在空间位阻作用下使 H-P 键能减弱，有利于次磷酸根离 子脱氢，或说增加了次磷酸的活性。实验说明，短链饱和脂肪酸的阴离子及至少一种无机阴离子，有取代氧增进 次磷酸根脱氢而加速沉积速度的作用。化学镀镍中许多络合剂即兼有加速剂的作用。 缓冲剂 化学镀镍进程中由于有氢离子产生，使溶液 pH 值随施镀进程而逐渐降低，为了稳定镀速及保证镀层质 量，化学镀镍体系必需具有 PH 值缓冲能力，也就是说使之在施镀进程中 pH 值不至于转变太大，能维持在必然 pH 值范围内的正常值。某些弱酸〔或碱〕与其盐组成的混合物就可以抵消外来少量酸或碱和稀释对溶液 pH 值 转变的影响，使之在一个较小范围内波动，这种物质称为缓冲剂。缓冲剂缓冲性能好坏可用 pH 值与酸浓度转变 图来表示，酸浓度在必然范围内波动而 pH 值却根本不变的体系缓冲性能好。 化学镀镍溶液中常常利用的一元或二元有机酸及其盐类不仅具有络合镍离子的能力，而且具有缓冲性 能。在酸性镀浴中常常利用的 HAC-NaAC 体系就有良好的缓冲性能，但醋酸根的络合能力却很小，它一般不做 络合剂用。 其它组份 与电镀镍一样，在化学镀镍溶液中参加少量的外表活性剂，它有助于气体的逸出、降低镀层的孔隙率。 另外，由于利用的外表活性剂兼有发泡剂作用，施镀进程中在逸出大量气体搅拌情况下，镀液外表形成一层白色 泡沫，它不仅可以保温、降低镀液的蒸发损失、减少酸味，还使许多县浮的脏物夹在泡沫中而易于去除，以维持 镀件和镀液的清洁。 外表活性剂是这样一类物质，在参加很少量时就可以大幅度地降低溶剂的外表张力、界面张力，从而改 变体系状态。在固—液界面上由于固体外表上原子或分子的价键力是未饱和的，与内部原子或分子比拟能量相对 较高，尤其金属外表是属于高能外表之列，它与液体接触时外表能老是减小的。换句话说，金属的固—气界面很 容易被固—液界面代替〔润湿概念就是固体外表吸附的气体为液体取代〕。化学镀镍是一种功能性镀层，一般不做装饰用，故不要求光亮。但有人将电镀镍用的光亮剂如苯基二磺 酸钠用于酸性化学镀浴中收到必然效果。蛋白质、萘磺酸、脂肪醇磺酸盐和糖精等据报导在醋酸缓冲镀浴中也能 起到光亮作用。某些金属离子的稳定剂还兼有光亮剂的作用，如铬离子、铊离子、铜离子，以为是与 Ni-P 形成共沉积 的原因。参加痕量铜离子因改变镀层构造而呈现镜面光亮的外观。但目前很多厂家在化学镀的要求上都明确表示 要无铬镀层，所以在光亮剂的选择上必需慎重。 --------------------------------------------------------作者：Mr-P链接：https://wenku.baidu.com/view/d68365d9730abb68a98271fe910ef12d2af9a9f6来源：百度文库著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
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