次亚磷酸钠作为还原剂的化学镀镍

日期: 2024-07-22 06:06:12|浏览: 107|编号: 82556

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次亚磷酸钠作为还原剂的化学镀镍

磷酸

2-

→HPO

2-

(5)++23

氧化物离子使 Ni

2+

还原为 Ni:

2+

+H

→镍+氢

(6)

第三种理论是电化学理论,该理论认为化学镀镍过程是按照下列反应式完成的:

磷酸

+H2O-2e→H2PO

2H

(7)

(8)

(9)

(10)

+23

2+

2e→Ni

+2e→P+

2e→H2↑

磷酸

2OH2

2H

第四种理论认为,镍水合物直接与次磷酸盐发生反应,反应如下:

氢氧化镍+H2PO

2→NiOH+(11)

(12)

磷酸+氢

氢氧化镍+H2PO

2→Ni+H2PO3+H

反应中释放出的新生原子氢可以使 Ni

2+

,H

和 P 减少 1

在上述四种理论中,原子氢理论是最被大多数人接受的。

镀液成分

化学镀镍溶液的主要成分是镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂及其他添加剂。

它们在电镀溶液中发挥着不同的作用,下面将进行讨论。

211 镍盐

镍盐是镀液中的主要盐类,能提供沉积所需的二价镍离子,可用的镍盐有硫酸镍、氯化镍等。

镍1但是由于氯化镍容易受潮结块,且价格较贵,所以一般采用硫酸镍。硫酸镍的用量一般控制在

0108~1L

212 还原剂

还原剂的作用是将 Ni

2+

还原为金属 Ni1,涂层含有

一定量的磷1还原剂一般为次磷酸钠1,次磷酸钠的用量主要取决于镍盐的浓度

213

建议为获得最大的沉积速度和光亮的镀层,最佳镍盐与次磷酸钠的摩尔比应为0.13~0.141。

络合剂

[4,5,6,7]

络合剂的加入是为了与镀液中的Ni发生反应。

2+

稳定的复合物的形成阻止了氢氧化镍和磷酸的形成。

镍沉淀,避免因沉淀形成而导致镀液失效。最常用的络合剂是乙醇酸(70%)、乳酸

(80%)、柠檬酸、氨基乙酸、水杨酸、苹果酸、乙醇酸、酒石酸、ATMP、HEDP 或其钠盐、

镀液中所需络合剂的量主要取决于镍盐的浓度、络合剂的化学结构和配位官能团的数量。

当该剂含有一个以上的配位官能团时,可以通过氧或氮原子的配位键形成一个或多个水溶性环。

在含有0.11 mol/L镍盐的镀液中,大约需要0.13 mol/L的双功能络合剂来

络合所有镍离子。此类络合剂主要有羟基己酸、乳酸等。如果是三官能络合剂,则仅

0.12mol/L即可,这类络合剂有苹果酸等。

使用不同的络合剂会对沉积速率、镀液稳定性和镀层性能产生不同的影响。

采用乳酸作为络合剂时镀层沉积速度最快,但此镀液得到的镀层比较粗糙,镀液的使用寿命也短。

当采用乙醇酸作为络合剂时,其沉积速度仅比乳酸稍低,但镀层较为光亮。

该镀液平稳,使用寿命长,但存在镀层沉积速率不稳定的问题。

当加入醋酸、苹果酸等络合剂时,镀液的稳定性会有所增加,但沉积速度会明显降低。

为了提高镀液的稳定性,保持较高的沉积速度,已开始采用同时添加多种络合剂的方法,但各种络合剂

混合料的用量需通过实验确定。

214 缓冲器

从化学镀镍的反应机理可以看出,氢离子是镍离子还原的副产物。因此,在电镀过程中,镀液

涂层的pH值和沉积速度会不断降低。实践表明,为了保持涂层pH值和沉积速度的相对稳定,

加入适量的缓冲液是有效的。更合适的缓冲液是短链单环或

最有效的一元有机酸或其盐是乙酸、丙酸或它们的钠盐,最有效的一元有机酸或其盐是乙酸、丙酸或它们的钠盐。

常用的二元酸或其盐有草酸、琥珀酸或其钠盐,缓冲液用量一般为10~20g/L。

215 稳定器

镀液中偶然出现的固体颗粒或镍沉积副反应产生的过量亚磷酸盐引起的沉淀

等往往会成为活性中心,造成镀液自发分解而失效,加入稳定剂后,可使这些活性中心得到稳定。

掩蔽,从而防止镀液的自发分解。 1 所用的稳定剂应为微量,否则会造成镀层不良甚至

镀液中毒,镀镍层无法沉积,常用的稳定剂有铅、镉、汞、铊、硫脲等重金属离子。

或其衍生物、钼酸盐、硫代硫酸盐、偏氢化物、碘酸盐、次亚硫酸盐和不饱和有机酸盐(如油酸

盐)等1

其他添加剂

[ 1, 5, 8 ]

有时化学镀镍液中会加入一些特殊的添加剂来改性镀液和镀层。例如在柠檬

在以柠檬酸盐为络合剂的镀液中常加入适量的四硼酸钠,以提高镀层的沉积速度;十二烷基

磺酸钠、硫酸盐等表面活性剂可以降低镀液的表面张力,从而有利于氢的逸出,降低镀层的孔隙率。

在化学镀镍溶液中添加少量的氟化物,可提高沉积速度,并能直接沉积在未经过锌酸盐预处理的铝制品上。

若化学镀镍液中采用大量的氟化物,可以增加镀层的应力和硬度。

2+

可以改善沉积

速度快,Cu和镍共沉积可获得导电性、韧性和热稳定性优良的化学镀层。

216

影响Ni2P化学镀的主要因素

5、7、9

311 镍盐的影响

当镍盐浓度较低时,提高镍盐浓度,可提高沉积速度;当镍盐浓度达到一定值后,继续提高

镍盐浓度过高,沉积速度会下降,但最终会稳定下来。1镍盐浓度过高,会造成镀液稳定性下降,

使涂层粗糙1

312 次磷酸钠的作用

提高次磷酸盐的浓度可以提高涂层的沉积速度,但是提高次磷酸盐的浓度并不总是有效的。

为了提高沉积速率,存在一个极限速率1。与极限速率相对应的次磷酸盐浓度一般为

当次磷酸盐浓度增加时,沉积速度降低,镀液趋于稳定。

性能和涂层质量降低1

313络合剂

不同的络合剂对化学镀镍溶液的影响是不同的。1、使用强络合剂,可以大大增加镀液的稳定性。

络合剂的浓度对沉积速率也有很大的影响。

络合剂浓度较低时,沉积速度快,但镀液稳定性差;含量过高时,络合剂作用太强,镀液不稳定。

原装镍

2+

活性较低,导致沉积速度下降。

314 缓冲器

加入适量的缓冲剂可以有效稳定镀液的pH值,从而获得较高的沉积速度。

药剂通常是 Ni

2+

络合剂性质较弱,其含量过高必然会降低镀液中的Ni含量。

2+

活动,从而降低沉积速率1

315 温度的影响

提高镀液温度可加快镀层的沉积,但温度过高会导致镀液稳定性下降,特别是局部过热。

温度过高容易引起镀液自发分解。1、温度波动过大,镀镍层容易分层脱落,因此应尽量保持镀层完好。

保持温度恒定1

pH 值的影响

随着镀液pH值的升高,镀层的沉积速度增大,但镀层中磷的含量降低。

镀液pH值过高时,镀液稳定性差,镀层质量降低1

317 搅拌效应

搅拌可以提高涂层的沉积速度,有利于氢的逸出,还可以避免局部过热,使离子分布更加均匀。

均匀,从而对涂层质量和镀液稳定性产生有益影响1

318 电镀面积与镀液体积比的影响

316

电镀时的负载量(O ƒV 比)对电镀过程也有很大的影响。当 O ƒV 相对较低时,镀层沉积速度较快。

但镀液易分解,O ƒV 比过高时镀层沉积速度很慢,建议电镀时O ƒV 比控制在0.15~

115分米

1

化学镀性能特点

1、9、10

磷化镍

由酸性溶液得到的Ni2P化学镀层磷含量通常在8~14之间,镀层为非晶态。

结构1N i2P合金化学镀层硬度较高,镀层状态的H v 约为5501。经过适当的热处理后,镀层由非晶态转变为

化学镀镍层由固态转变为结晶态,同时有Ni3P析出,其硬度可达Hv100以上,接近硬铬镀层的硬度;

由于其硬度较高,因而具有良好的耐磨性,特别是经过热处理后,随着Ni3P的弥散和析出,耐磨性可进一步提高。

化学镀镍层孔隙率较低,一般酸性镀液得到的Ni2P化学镀层厚度可达7Λm。

当化学镀镍层厚度达到15Λm时,其孔隙率与厚度为15Λm的电镀镍层相当。

该层基本无孔隙,1N i2P合金化学镀层具有无晶界、位错等晶体缺陷,无偏析的优点。

耐腐蚀性能好 1

结论 5

1)为了获得较高的沉积速度和保持镀液的稳定性,选择合适的络合剂是非常必要的;

2)镍离子与次磷酸钠的最佳摩尔比应控制在0.13~0.14,以防止镀液分解失效;

3)应严格控制镀液装量(O/V比)和操作温度,特别要防止镀液局部过热。

参考

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10

以亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍-聚氨酯

潘伟东,洪鹤,陈丽嘉

(金属材料工程系)

摘要

本文介绍了电沉积法制备Fe-Lec2薄膜的原理、溶液组成及膜层性能。

t ss p lat in gof Nick kelu s 磷酸盐作为降低年龄,并讨论各种

影响 ep lat in g1 的因素

关键词:化学镀;镍基合金;还原剂

(接第54页)

2 赵恒友 1 IBM软件二次开发实用技巧 1 成都:电子科技大学出版社,1993

3 齐志如1 汇编语言程序设计(第二版)1 沈阳:东北大学出版社,1994

西方特征的软件二次开放

——中国大型SNAP行业软件

徐占文,朱天祥,杨超杜文杰

(上海理工大学) (辽宁省农业职业技术学院)

摘要

本文对 SN AP 的中文主题技术进行了介绍

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