化学镀镍溶液的组成及其作用.doc
化学镀镍液的成分和作用。 化学镀镍液中的主要盐是镍盐。 一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、醋酸镍等无机盐。 早期，氯化镍多用于酸性镀镍液。 但氯化镍会增加镀层的应力。 目前多采用硫酸镍。 目前有专利介绍了使用次磷酸镍作为镍和次磷酸盐的来源。 优点之一是它避免了硫酸根离子的存在。 同时，添加镍盐时，可以最大限度地减少碱金属离子的积累。 。 但问题是次磷酸镍的溶解度有限，饱和时仅为35g/L。 次磷酸镍的制备也是一个难题，而且价格也比较高。 如果次磷酸镍的制备方法成熟并且能够解决溶解度问题，这种镍盐将具有良好的前景。 还原剂：化学镀镍的反应过程是一个自催化氧化还原过程。 镀液中可以使用的还原剂包括次磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷和肼。 在这些还原剂中，次磷酸钠是最常用的。 这是因为其价格便宜，镀液易于控制，且镀层具有良好的耐腐蚀性。 络合剂：化学镀镍液中的络合剂除了控制可供反应的游离镍离子浓度外，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。 一些络合剂还可以充当缓冲剂和加速剂，以提高镀液的沉积速率。 化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等，在镀液配方中，络合剂的用量不仅取决于镍离子的浓度，还取决于其本身的化学结构。
镀液中每个镍离子可与6个水分子弱结合。 当它们被羟基、羟基和氨基取代时，形成稳定的镍配体。 如果络合剂含有多于一个官能团，则可以通过氧和氮配位键形成镍的闭环络合物。 为了络合含有0.1mol镍离子的镀液中的所有镍离子，需要含有约0.3mol双配体的络合剂。 当镀液中没有络合剂时，镀液经过几个循环使用后，由于亚磷酸盐的积累，浓度升高，出现亚磷酸镍沉淀。 加热时电镀液会变成糊状。 添加络合剂后，可以大大提高镀液中亚磷酸镍的沉淀点，增加镀液对亚磷酸镍的耐受性，延长镀液的使用寿命。 不同的络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐蚀性等都有影响。因此，络合剂的选择不仅要使镀液沉积速率快，还要使镀液稳定并具有使用寿命长。 涂层质量良好。 缓冲液：由于化学镀镍反应时副产物氢离子的产生，镀液的pH值会降低。 试验表明，每消耗1摩尔Ni2+，就会产生3摩尔H+。 即在1L镀液中，如果消耗0.02mol的硫酸镍，就会产生0.06mol的H+。 因此，为了稳定电镀速度，保证镀层质量，电镀液必须具有缓冲能力。 缓冲剂可以有效稳定镀液的pH值，使镀液的pH值维持在正常范围内。 一般可采用强碱和弱酸盐作为pH缓冲剂，如乙酸钠、硼砂、焦磷酸钾等。
稳定剂：化学镀镍液是一个热力学不稳定的体系，还原反应常常发生在镀件表面以外的地方。 当镀液中产生一些具有催化作用的活性颗粒——催化核时，镀液很容易发生剧烈的反应。 自催化反应，即自分解反应，产生大量镍磷黑色粉末，导致镀液寿命结束，造成经济损失。 在镀液中添加一定量的高吸附性无机或有机化合物，可以优先吸附在颗粒表面，抑制催化反应，从而稳定镀液，使镍离子的还原只发生在表面镀。 但必须注意的是，稳定剂是化学镀镍的毒化剂，即负催化剂。 稳定剂不能过量使用。 过量使用可能会降低电镀速度或停止电镀，因此必须谨慎使用。 所有稳定剂均具有一定的催化毒性，过量使用会阻碍沉积反应。 它们还会影响涂层的韧性和颜色，导致涂层变脆，降低其防腐性能。 试验证明，稀土还可用作稳定剂，且复合稀土的稳定性优于单一稀土。 促进剂：在化学镀液中添加一些促进催化剂，可以提高化学镀镍的沉积速率。 使用促进剂的机理可以认为是还原剂次磷酸盐中的氧原子被外部酸基取代，形成配位化合物，导致分子中H、P原子之间的键合减弱，使其氢更容易在催化表面上移动。 和吸附。 也可以说促进剂可以活化次磷酸根离子。 常用的促进剂有丙二酸、丁二酸、甘氨酸、丙酸、氟化钠等。
其他添加剂：在化学镀镍溶液中，有时镀件表面不断产生的氢气泡会导致底层出现条纹或麻点。 添加一些表面活性剂可以帮助气体从工件表面逸出，减少涂层的孔隙率。 常用的表面活性剂有十二烷基硫酸盐、十二烷基磺酸盐和正辛基硫酸钠。 电镀液中的稀土元素可以提高电镀液的深镀能力、分散能力和电流效率。 研究表明，稀土元素还能显着改善化学镀中镀液的镀层性能。 少量的稀土元素可以加快化学沉积速率，提高镀液的稳定性、镀层的耐磨性和耐腐蚀性。 化学镀镍磷合金镀层硬度可高达HRC69。 具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。 涂层附着力好，厚度均匀。 电镀速度快，可达20μm/小时。 化学镀镍的技术特点 1、耐腐蚀性强：经该工艺处理的金属表面为非晶态镀层，耐腐蚀性能特别优异。 通过硫酸、盐酸、烧碱、盐水的同比测试，其腐蚀速度低于不锈钢。 2、耐磨性好：由于催化处理后的表面呈非晶态，即基本平坦的状态，因此具有自润滑性能。 因此，其摩擦系数小，非粘着性好，耐磨性高。 在润滑条件下可作为硬铬的替代品。 3、高光泽：催化镀件表面光泽度为LZ或8-10，可与不锈钢制品相媲美，呈亮白色不锈钢色。 工件涂覆后，不影响表面光洁度，无需进一步加工和抛光。
4、表面硬度高：经该技术处理后，金属表面硬度可提高一倍以上，钢、铜表面达到Hv570。 热处理后，涂层硬度达到最大，涂层后工具模具一般使用寿命提高3倍以上。 5、结合强度高：经该技术处理后的合金层与金属基体的结合强度增加。 一般在350-的条件下不会剥落、脱落、起泡，与铝的结合强度可达102-。 6、仿形性能好：尖角或边缘突起处没有过于明显的增厚，即仿形性能好。 镀后无需打磨，沉积层厚度和成分均匀。 7、工艺技术适应性强：盲孔、深孔、管件、拐角、缝隙内表面均能获得均匀的涂层，因此无论您的产品结构多么复杂，该技术都可以轻松应对，无需任何操作。泄漏。 电镀场所。 8、电阻低，可焊性好。 9、耐高温：催化合金层的熔点为850-890度。 1、稀土酸性化学镀镍与普通酸性化学镀镍相比的优点。 酸性化学镀镍是目前最常用的化学镀镍方法。 使用稀土元素化学镀镍的基本工艺大致相同，但对普通化学镀镍的工艺性能和镀层性能进行了改进和优化。 可显着提高化学镀镍液的稳定性，增加循环周期，延长镀液的使用寿命； 还可以提高镀层的硬度和耐磨性。 这些特性是目前化学镀镍必须迫切改进和提高的重要研究课题。 2、稀土酸性化学镀镍的工艺规程及性能。 现将稀土酸性化学镀镍的工艺规定及所得镀层定为A，普通酸性化学镀镍的工艺规定及所得镀层定为B。见下表： 3、镀液的测定成分、工艺条件及性能 1、硫酸镍：是镀液的主要成分，也是镍离子的主要来源。
罐体容积一般为20~30g/l。 如果镍盐过高，电镀速度会过快而失控，导致镀液自分解，稳定性下降。 当沉积速度降低时，必须补充镍盐。 补充金额必须根据具体要求而定。 情况和次磷酸钠按一定比例添加。 2、次磷酸钠：作为还原剂，是镍磷合金镀层中磷离子的来源。 其优点是价格低廉、易于控制，所得镀层为镍磷合金镀层，具有良好的耐蚀性。 用量一般为20～25g/l。 次磷酸钠的补充量必须与镍盐的补充量保持相对合理稳定的比例。 离子数之比为Ni2+:H2PO2-=1~1.5g/l:4~6g/l，即硫酸镍:次磷酸钠=1:3.8~4。 因为次磷酸钠有效用于沉积镍磷镀层的量约为总量的30%，且大部分被其他副反应所消耗。 乙酸钠：缓冲剂，可以稳定镀液的pH值。 pH值的变化直接影响化学镀镍的进度。 pH值升高时，沉积速度过快，沉积层磷含量下降，次磷酸钠还原剂的利用率下降。 必须及时用稀硫酸降低pH值。 值，否则镀液会很快分解而失效。 当pH值降低时，沉积速率减慢。 当pH值<3时，沉积反应停止。 必须添加碳酸钠、碳酸钾和氨水以提高pH值。 稀土酸性化学镀镍液的pH值可以在4.5～5之间，波动范围为0.5。 不添加稀土的镀液pH值最好稳定在5左右。 4、柠檬酸钠：配体（螯合剂）。
在化学镀镍溶液中，配体可以络合镍离子以避免沉淀，控制可用于反应的游离镍离子的数量，并抑制亚磷酸镍的沉淀。 镀液在使用过程中，由于配体流失而带出，当镀液经过几次循环加热后，出现浑浊，说明配体含量不足，需要及时补充，防止镀液中的配体含量不足。电镀液自然分解。 配体还直接影响镀层的磷含量，影响镀层的耐腐蚀性能。 5、温度：镀液温度直接影响酸性化学镀镍的沉积速率。 如果工作温度在pH=4~5范围内低于70℃，反应基本停止，一般维持在902℃。在含有稀土添加剂的镀液中，温度为905℃，允许温度波动范围变得更大。 这也是稀土化学镀镍的原因。 优点之一。 6、稀土添加剂：由稀土元素和相应的活化剂、促进剂等组成。与不添加稀土的镀镍液相比，其功能有四个明显的特点。 一、提高稳定性：采用氯化钯溶液稳定性测试，A镀液56S，B镀液40S。 含有稀土的镀液稳定性明显优于普通化学镀液的稳定性。 二、增加使用寿命：定期过滤，连续循环电镀，均匀负荷1d/l，起始电镀温度85℃，最终温度提高到90℃。一个镀槽可连续电镀12个循环，镀液B可连续镀12个循环。 只能进行8次电镀循环。 这说明稀土镍镀液的使用寿命较长，相应的化学镀成本也降低了。 三、提高镀层硬度：用HMF-3显微硬度计测量镀层A硬度为630HV，镀层B硬度为420HV（均为未经热处理的镀层），故添加稀土的镀层硬度为与不添加稀土的情况不同。 与稀土涂层的硬度相比，硬度有很大提高。
四、提高耐磨性：耐磨性对化学镀镍层的质量影响较大。 涂层磨损试验在MM-200磨损机上进行。 A涂层的磨损率为0.019mg/min，B涂层的磨损率为0.032mg/min。 稀土化学镀镍层的耐磨性是不含稀土的化学镀镍层的两倍以上。 稀土添加剂的使用量为0.8~1g/l，必须分两批添加到镀液中。 备罐前期添加总量的60%，中期添加总量的40%。 以镀液空时均匀添加为宜。 没有必要添加过多的稀土。 添加过多不仅会浪费材料，还会影响使用效果。 4、稀土化学镀镍的机理。 稀土离子与还原剂之间不可能发生电化学氧化还原反应。 然而，当镍离子被还原时，需要次磷酸盐提供的电子。 轨道是传输自由电子的化合物，可以大大提高氧化还原反应的速度，为反应创造有利的条件。 稀土元素的特性有此功能。 同时，稀土元素具有极强的内部吸附能力，可以加速镍核的还原和生成，并与金属表面吸附的H2PO2-相互作用，加速H2PO2-中PH键的断裂，加速镍的还原。镍和氢的沉淀。 沉淀，促进和优化整个化学镀镍工艺。 化学镀镍液的配方组成 发布日期：2009/9/19 21:25:48 来源：作者： 点击数：518 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解决方案。 。
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。 化学镀镍溶液的主要盐是可溶性镍盐，它提供金属镍离子，并在化学还原反应中充当氧化剂。 可用的镍盐包括硫酸镍()、氯化镍()、乙酸镍[Ni()2]、氨基磺酸镍[Ni()2]和次磷酸镍[Ni(H2PO2)2]。 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腐蚀性并产生拉应力，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，硫酸镍的结晶水有两种：和。 常用的是其相对分子质量为280.88，绿色晶体，100℃时在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，或含有Ni4~8g/L。 镍盐的浓度太高，使得当镀液中存在一些游离Ni2+时，镀液的稳定性下降。 镍盐与还原剂的比例对镍的沉积速率有影响，它们都有一个合理的范围。 Ni2+与H2PO2-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。