与化学镀镍的光亮剂和稳定剂配方相关的问答

与化学镀镍的光亮剂和稳定剂配方相关的问答

化学镀镍液的配方目前广泛使用的化学镀镍液大致可分为酸性镀液和碱性镀液两种。 虽然化学镀镍液的成分根据不同的用途进行调整，但一般由主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、促进剂、表面活性剂等组成。下面分别进行讨论。 成分的作用。 (1)主盐化学镀镍液的主盐是可溶性镍盐，提供金属镍离子，在化学还原反应中充当氧化剂。 可用的镍盐有硫酸镍（NiSO4·7H20）、氯化镍（NiCl2·6H20）、乙酸镍[Ni()2]、氨基磺酸镍[Ni()2]和次磷酸镍[Ni(H2P02)2]等。早期采用氯化镍作为主要盐，但由于Cl-的存在会降低镀层的耐蚀性并产生拉应力，因此已不再使用。 醋酸镍和次磷酸镍价格昂贵，目前使用的主要盐是硫酸镍。 由于制备工艺不同，有结晶水的硫酸镍有两种：NiSO4·6H20和NiSO4·7H20。 常用的是NiSO4?7H20，相对分子质量为280.88，绿色晶体，在100℃100g水中的溶解度为478.5g，配制的溶液呈深绿色，pH值为4.5。 从动力学分析来看，随着镀液中Ni2+浓度的增加，沉积速率应增加。 但试验表明，由于络合剂的作用，主盐浓度对沉积速率影响不大（镍盐浓度特别低时除外）。

一般化学镀镍液配方中镍盐浓度保持在20~40g/L，或含Ni 4~8g/L。 镍盐的浓度太高，以致当镀液中存在一些游离Ni2+时，镀液的稳定性下降，所得镀层往往颜色发暗、颜色不均匀。 在通常的主盐浓度范围内，镍盐与络合剂量的比例以及镍盐与还原剂的比例对镍的沉积速率都有影响，并且它们都有一个合理的范围。 Ni2+与H2P02-的摩尔比应在0.3～0.45之间，以保证化学镀镍液既具有最大的沉积速率，又具有良好的稳定性。 (2)还原剂化学镀镍所用的还原剂有次磷酸钠、硼氢化钠、肼等。 它们在结构上的共同特点是含有两个或多个活泼氢。 Ni2+的还原依赖于还原剂。 进行催化脱氢。 用次磷酸钠得到Ni-P合金镀层，用硼氢化钠得到Ni-B合金镀层，用肼得到纯镍镀层。 化学镀镍中，多采用次磷酸钠作为还原剂，因为其价格便宜，镀液易于控制，且Ni-P合金镀层性能优良。 次磷酸钠易溶于水，水溶液的pH值为6。次磷酸根离子的氧化还原电位为-1.065V(pH=7)和-0.882V(pH-4.5)，在pH为-1.57V。碱性介质，因此次磷酸盐是强还原剂。 研究表明，只有当络合剂配比合适时，次磷酸盐浓度的变化才会对沉积速率产生影响。

随着次磷酸盐浓度的增加，镍的沉积速率增加。 然而，次磷酸盐的浓度也受到限制。 其与镍盐浓度的摩尔比不应大于4。否则，容易造成镀层粗糙，甚至诱发镀液瞬时分解。 一般次磷酸钠的含量为20~40g/L。 研究还表明，在保证化学镀镍液足够稳定性的同时，设置尽可能高的pH值，有利于提高镍的沉积速率和次磷酸钠的利用率，但同时降低镀层中的磷含量。 (3)络合剂化学镀镍液中的络合剂除了控制可供反应的游离Ni2+的浓度外，还可以抑制亚磷酸镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀层的使用寿命。电镀液。 有些络合剂还起到缓冲剂和促进剂的作用，增加镀液的沉积速率，影响镀层的整体性能。 化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等，常用的络合剂有乳酸、乙醇酸（乙醇酸）、苹果酸、甘氨酸（甘氨酸）、柠檬酸等。 碱性化学镀镍溶液中的络合剂包括柠檬酸盐、焦磷酸盐和氨。 通常每种镀液都有一种主要络合剂，再加上其他辅助络合剂。 不同类型的络合剂和不同的络合剂用量对化学镀镍的沉积速率影响很大。 合理选择络合剂及其用量，不仅可以在同等条件下获得较高的镀层沉积速度，而且可以稳定镀液，延长其使用寿命。 从根本上来说，化学镀镍液在工作过程中是否稳定并不仅仅取决于镀液中是否添加某种稳定剂，更重要的是取决于络合剂的适当选择、搭配和用量。

因此，络合剂的选择既要保证镀层沉积快，又要保证镀液稳定性好、使用寿命长、镀层质量好。 络合剂的浓度至少应能够络合所有镍离子。 因此，乳酸、乙醇酸和甘氨酸的物料浓度至少应为Ni2+的两倍，而酒石酸和柠檬酸的物料浓度至少应等于Ni2+的物料浓度。 如果络合剂的浓度不足以络合所有Ni2+，使溶液中游离Ni2+浓度过高，镀液稳定性下降，镀层质量恶化。 (4)缓冲液化学镀镍反应过程中，除了镍和磷的沉淀外，还产生氢离子，导致溶液的pH值不断降低。 这不仅减慢了沉淀速度，而且影响了镀层。 质量受到影响。 因此，必须在化学镀镍溶液中加入缓冲剂，使溶液具有缓冲能力，即在电镀过程中，溶液的pH值不会发生太大的变化，能够维持在一定的范围内。 (5)稳定剂化学镀镍液是一个热力学不稳定的体系。 电镀过程中，可能会因加热方法不当而出现局部过热，有可能因镀液调整和补充不当而导致局部pH值过高，也有可能因镀液被污染或缺乏而导致杂质的引入或形成。充分的连续过滤会引发镀液中剧烈的局部自催化反应，产生大量的Ni-P黑色粉末，导致镀液在短时间内分解。 应添加稳定剂。 稳定剂的作用是抑制镀液的自发分解，使电镀过程在控制下有序进行。

稳定剂可以优先吸附在颗粒表面抑制催化反应，从而掩蔽催化活性中心，阻止颗粒表面的成核反应，但不影响颗粒表面正常的化学镀过程。工件。 但必须注意的是，稳定剂是化学镀镍的毒化剂，即反催化剂。 只需添加微量即可抑制镀液的自发分解。 稳定剂不能过量使用。 过量可能会降低电镀速度或停止电镀，因此必须谨慎使用。 以下稳定剂常用于化学镀镍。 ①重金属离子，如Pb2+、Sn2+、Cd2+、Zn2+、Bi3+等。 ②VIA族元素S、Se、Te的化合物，如硫脲、硫代硫酸盐、硫氰酸盐等。 ③一些含氧化合物，如AsO2 -、M0042-、N02-、IO3-等。 ④某些不饱和有机酸，如马来酸等。 (6)促进剂 在化学镀镍液中能提高镍沉积速度的成分称为促进剂。 其作用机制被认为是激活次磷酸根离子并促进其释放原子氢。 化学镀镍中的许多络合剂也起到促进剂的作用。 无机离子中的F是常用的促进剂，但其浓度必须严格控制。 用量大不仅会降低沉积速度，还会影响镀液的稳定性。 研究表明，许多在化学镀镍溶液中充当稳定剂的物质，当它们在镍电镀溶液中微量存在时，可以起到促进剂的作用。 例如，硫脲添加量为5mg/L时，起稳定剂作用； 当添加量减至1mg/L时，起促进剂作用。 (7)其他成分化学镀镍液中，除上述主要成分外，有时还添加表面活性剂以抑制镀层针孔，并添加光亮剂以提高镀层的亮度。 然而，化学镀镍溶液中常用的表面活性剂十二烷基硫酸钠并不适合化学镀镍溶液，因为它常常会导致镀层沾污不完全。