化学镀镍溶液稳定剂及其作用机理
书籍 化学镀镍溶液中的稳定剂及其作用机理 吴雅婷1，唐懿武2，沈斌1，刘蕾1，胡文斌1 （1.上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海；长沙力源新材料有限公司，湖南长沙） 摘要 “综述了化学镀镍溶液中的稳定剂及其作用，详细讨论了稳定剂的分类及其作用机理。基于吸附理论，详细讨论了稳定剂的吸附能力，并简要分析了影响因素。同时，介绍了几种描述稳定剂吸附的模型9，并指出稳定剂的研究和开发是未来提高镀液稳定性的关键。 关键词 “稳定剂 S 吸附理论 S 吸附模型” 中图分类号 “T153.1 文献标识码 “A 文章号” 1000-3738Z00411-0001-ectrO-tingl-wu2胡文斌l1。 中国Z． 。 有限公司中国。
. . d. . 引言自从和发明化学镀镍以来,已经历了50年的发展,随着镀液工艺和配方的改进,镀速和镀液稳定性得到了很大的提高,其中镀液的稳定性是保证较高的镀速和镀液寿命的前提,对节省成本至关重要。1.但镀液的稳定性仍不尽人意。目前对稳定剂的研究主要集中在以下几个方面：1.新型稳定剂的开发；2.硫脲、烯丙基硫脲等传统稳定剂的作用机理研究；3.复合稳定剂的研究；4.关于稳定剂的作用机理研究,讨论最多的是稳定剂的吸附理论,即稳定剂吸附在镀液中胶体粒子表面,占据表面活性中心,从而阻止镍在这些粒子上的沉积。作者从吸附理论的角度介绍了各种稳定剂的稳定作用。收稿日期：“Z003-10-03”，修改日期：“Z003-10-15”，资助项目：“上海市科技发展基金项目”。作者简介：“吴雅婷，1975年生”，女，陕西富平人，博士生，导师：胡文斌教授 2 稳定剂的分类 吸附 吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是指在静电作用下产生的吸附，而化学吸附是由于吸附剂以一定的构型与表面形成化学键。两者的区别见表1。 3.根据吸附理论，稳定剂分为以下三类： 1.硫、硒、碲、碘、溴等非金属离子的化合物。而且这类化合物中非金属离子的外层电子往往处于不饱和状态。2.金属离子如PbZ+、CuZ+、CdZ+等，这些重金属离子基本上都属于过渡元素。3.水溶性有机物。包括含有双极性有机阴离子（至少含有六个或八个碳原子）和能在某一位置吸附形成亲水膜的功能基团的化合物，例如由COO~、O~或S~等基团组成的化合物。一些有机化合物如醇、酮、胺和羧酸等都属于这一类型。对于第一类稳定剂，吸附能力参考图1中的IB。将第一类稳定剂与饱和非金属离子（图1中的IA）的吸附能力进行比较，其中IA包含ClO4、NO31，Z8卷，第11期，Z004年11月，机械工程材料。
Z8No. 11Nov. Z004表1 物理吸附与化学吸附的区别表主要特点物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力选择性无吸附热小接近反应热吸附速度快9易平衡9不需要活化能慢9难平衡9需要活化能吸附层数单分子层或多分子层单分子层可逆性可逆不可逆PF6\~ZPO4等9IB有I\Br\NCS\IO3\BrO3\AsO3等可以看出IA的吸附量与电极表面电荷密度、正负有密切的关系，主要遵循静电吸附原理。 IB类稳定剂的吸附量远大于IA类，且随着电极符号的变化，吸附量不断增加。这说明在IB类阴离子的吸附过程中，化学因素更重要。静电作用更重要，这个化学因素涉及到电极表面与阴离子之间的共价力，共价力来自于电极表面金属中的电子轨道共用阴离子的孤对电子，中性分子硫脲也是由于这种共价力而被吸附，吸附理论把这种由于共价效应引起的吸附称为特征吸附（5）。因此，可以概括为：IA类稳定剂，其特征原子如Cl\N\P等处于饱和状态，而IB类或特征原子是不饱和的，即使处于饱和状态，它们仍然可以与金属原子共用孤对电子。这为新型稳定剂的开发提供了一些依据。图1 IA、IB离子的吸附量随电极表面电荷的变化特性。
对于重金属离子，由于样品在溶液中带有微弱的负电位，这些离子会首先通过静电作用吸附在样品表面。但这种吸附极不稳定，尤其在温度较高时，因此这种静电吸附产生的稳定化效果并不理想。事实上，对于PbZ+\SnZ+\SbZ+等离子，它们的电极电位均低于镍离子（6），在标准条件下，这些离子会被样品上的镍还原到样品表面。在镀液中，由于这些离子的浓度很低，因此可以利用方程计算出它们在镀液中各自的电极电位。结果表明，这些离子在低浓度下很难被镍还原。另外，如果以碳钢为基体，这些离子的含量稍有增加，就会造成过镀。这是因为铁比这些金属活泼得多，即使在低浓度下也会被铁置换到样品表面。方法是将样品镀上几分钟，直至样品表面完全被镍覆盖，然后加入该类离子。由于静电作用，这些重金属离子很少起到稳定作用，这已被实验结果证实。特别是Zn+、CdZ+、Tl+等，由于它们本身的电极电位高，比镍活泼，不能发生置换反应，而且它们的直接吸附量很少，不能起到屏蔽活性中心的作用，只能依靠引发剂。作为引发剂需要两个条件：D必须吸附在基底或颗粒上；D必须和金属阳离子形成配合物才能被吸附。有机化合物作为稳定剂的特点是，这些化合物能溶于水，但它们具有疏水性，与水相排斥，因此能吸附在电极表面，也就是说它们的溶剂化度很低，有的甚至是负的。有些是由于电子与金属表面相互作用，特别是含有芳香环的分子。由于