化学镀镍的原理及配方构成经典实用
1、化学镀镍 化学镀镍溶液 阳极反应:Ni-Ni+2+2e 阴极反应:Ni+2+2e-Nio 镀镍量与时间和电流有关(法拉第定律) 每安培小时镀镍量与时间和电流有关(法拉第定律) 每安培小时镀1.095克镍 电解镀镍 法拉第定律 法拉第定律说明在给定的安培小时数下,能镀出多少金属 电解镀镍 l 欧姆定律 欧姆定律 l 说明实际到达被镀工件的电流量 le=ixrli=e/r 电镀
2. 电镀定律 墨菲定律 墨菲定律 任何可能出错的事情最终都会出错,而大多数时候它都不会出错! 电镀定律 溶液化学 溶液化学是如何工作的? 它是如何工作的? 还原过程 还原过程而非电化学置换或浸没反应 自催化化学 自催化化学还原过程 还原过程 通过催化表面的化学还原反应,金属或合金的沉积不需要使用连续电流 通过催化表面的化学还原反应,金属或合金的沉积不需要使用连续电流 合金沉积 合金沉积 化学还原 化学还原 需要催化性能 表面需要催化性能 不需要连续电流 不需要连续电流 自催化化学 自催化化学 铜 铜 钴 钴 金 金 镍 镍 钯 钯 化学电镀过程 铜 钴 钴 金 金 镍 镍 钯 钯 还原剂 还原剂 次磷酸盐 次磷酸盐 甲醛 甲醛 硼胺 硼胺 硼氢化物
3.硼氢化物 肼 肼 肼 化学电镀工艺 化学电镀工艺 铜 铜 甲醛 甲醛 镍 镍 次磷酸盐 次磷酸盐 硼胺 硼胺 硼胺 硼氢化物 硼氢化物 肼 肼 钴 钴 次磷酸盐 次磷酸盐 最重要工艺 最重要工艺 酸 镍磷体系 Ni2+ + - + 2H20* - + H2 + 2H+ + NiO 碱 镍磷体系 Ni2+ + - + 4OH-* Ni + 2HPO3- + 2H2O + H2* 催化反应 次磷酸盐还原体系 次磷酸盐还原体系 1.H2PO2-ADS+-ADS+HADS+E 2.H2PO2-+ H2PO3-ADS+HADS+H+E 3.H+EH 4.H+HH 25.Ni2++a
4.DS+H+6.NIOH+ADS+2ENI+OH-7.H2PO2-ADSP+2OH-8.H2PO2-ADS+2H+EP+2H2O 反应1.H2PO2-ADS+-ADS+HADS+E2.H2PO2-+ H2PO3-ADS+HADS+H+E 在催化表面和足够的能量下,次磷酸根离子被氢氧根离子和水氧化生成亚磷酸根。 反应3.H++ADS+2ENI+OH- 这些反应中产生的电子参与还原H+离子为氢气,吸附离子为氢气,吸附的NIOH离子为氢气。
5. 原镍离子还原为镍的反应 5. Ni2++Ads+H+NiOH+Ads+2ENI+OH- 经过两步反应机理,镍被还原。 经过两步反应机理,镍被还原。 反应 H+HH2 放出氢气 放出氢气 反应 次磷酸盐还原镍除了有副反应外,还有副反应。 由于H2PO2-的分解,生成磷。 7. H2PO2-Ads+2OH-8. H2PO2-Ads+2H+EP+2H2O 反应 1. H2PO2-Ads+-Ads+Hads+E2. H2PO2-+ H2PO3-Ads+Hads+H+E3. H+EH4. H+HH
6. 25. Ni2++ADS+H+6. NiOH+ADS+2ENI+OH-7. H2PO2-ADS+2OH-H2PO2-ADS+2H+EP+2H2O 溶液的pH值很关键,随着pH值的降低,步骤7-8的反应速度加快(同时镀层中的磷含量也增加) 生产过程中有些物质要消耗,必须补充,如镍和次磷酸。 生产中会产生氢气,所以操作过程中镀液的pH值也会降低。 还会产生亚磷酸根离子,作为副产物在溶液中积累。
7.在溶液中作为副产物生成并积累的涂层是合金。该反应需要催化剂的存在。该反应需要催化剂的存在。从这些反应可以清楚地看到:催化剂的传统定义是“一种激发化学反应但本身不参与反应的物质”钯-PD铑-RH镍-NI钌-RU铂-PT本身具有催化活性的金属(这些金属具有独立的自催化特性)这些金属表面本身不具有催化活性,但催化活性的金属核沉积在表面上,诱导催化活化。
8. 诱导催化活性后,可分为两类。 可分为两类。 本身不具有催化活性的金属。 比镍更惰性的金属。 由于置换反应,镍金属首先沉积在表面上。 由于置换反应,镍金属首先沉积在表面上。 一旦镍沉积,就会同时发生自催化沉积。 这些包括; 铁 - Fe 铝 - Al 铍 - Be 钛 - Ti 本身不具有催化活性的金属。 比镍更惰性的金属。 这些金属表面不发生置换反应,产生具有催化活性的镍核。 为了启动自催化过程,需要通过阴极电流或与活性镍核接触......
9、催化过程需要阴极电流的通过或与活性金属接触,这些金属包括: 铜-Cu 银-AG 金-AU 碳-C 本身不具有催化活性的金属 本身不具有催化活性的金属 铜-Cu 铅-Pb 锌-Zn 铬-Cr 砷-As 锑-Sb 铋-Bi 镉-Cd 锡-Sn 等重金属 这些金属即使少量也不会产生沉积 这些金属即使少量也不会产生沉积 非催化金属(有毒) 非催化金属(有毒) 硫酸镍 硫酸镍 镍离子来源 镍离子来源 还原剂 还原剂 为镍还原提供电化学能 为镍还原提供电化学能 络合剂 络合镍离子,有利于溶液稳定性,控制镍的还原速度。络合溶液中的亚磷酸盐作为酸,络合镍离子,有利于溶解
10.液相稳定,控制镍还原速度。络合溶液中的亚磷酸盐起酸碱缓冲剂和稳定剂的作用,使还原过程达到可控点。屏蔽催化活性核心区域和颗粒。对个别浓度低于1ppm有的有合成作用。合成作用。促进剂 促进剂激活次磷酸盐,提高沉积速度。抵消稳定剂和络合剂的作用。激活次磷酸盐,提高沉积速度。抵消稳定剂和络合剂的作用。缓冲剂 缓冲剂使pH值保持较长时间的稳定。调节剂是具有短期作用的试剂,用于pH值的校正。如:硫酸、氨水、碳酸盐等。润湿剂降低表面张力,提高润湿性。降低表面张力,提高润湿性。
11. 设计一个系统 设计一个系统 溶液的温度 镍的化学还原反应速率取决于以下变量: 镍的化学还原反应速率取决于以下变量: 反应速率 反应速率 化学反应需要能量,能量以热量的形式提供。 随着温度升高,沉积速率也增大。 随着温度升高,沉积速率也增大。 温度还会影响涂层的性能。 随着温度升高,磷含量降低。 随着温度升高,磷含量降低。 反应速率 反应速率 溶液的温度 溶液的pH值 溶液的pH值 镍的化学还原反应速率取决于以下变量: 溶液的pH值既影响反应速率,也影响反应速率。
12、温度也会影响镀层中的磷含量,pH值升高,施镀速度加快,镀层中的磷含量降低。溶液的温度溶液的pH值溶液的搅拌溶液的搅拌镍的化学还原反应速率取决于以下变量:镍的化学还原反应速率取决于以下变量:反应速率溶液的温度溶液的pH值溶液的搅拌表面面积与体积比镍的表面面积与体积比取决于以下变量:镍的化学还原反应速率取决于以下变量:反应速率反应速率反应速率待镀工件的表面积与溶液体积之比待镀工件的表面积与溶液体积之比会大大影响镍的沉积,装载速率低会大大影响镍的沉积,装载速率低会产生“漏镀”镀层。
13. ses。沉积速率随负载系数的增加而增加。沉积速率随负载系数的增加而增加。溶液温度溶液温度 pH pH 溶液搅拌溶液搅拌溶液搅拌表面积与体积比表面积与体积比镍离子浓度镍离子浓度镍化学还原反应的速率取决于以下变量镍化学还原反应的速率取决于以下变量:反应速率反应速率溶液温度溶液温度 pH pH 溶液搅拌溶液搅拌表面积与体积比表面积与体积比镍离子浓度镍离子浓度次磷酸盐浓度次磷酸盐浓度镍化学还原反应的速率取决于以下变量镍化学还原反应的速率取决于以下变量:反应速率反应速率镍化学还原反应的速率取决于以下变量:镍化学还原
14、反应速率取决于以下变量: 溶液温度 溶液温度 pH pH 溶液搅拌 溶液搅拌 表面积体积比 表面积体积比 镍离子浓度 次磷酸盐浓度 次磷酸盐浓度 配体的性质 配体的性质 反应速率 反应速率 镍化学还原的反应速率取决于以下变量: 镍化学还原的反应速率取决于以下变量: 溶液温度 溶液温度 pH pH 溶液搅拌 溶液搅拌 表面积体积比 表面积体积比 镍离子浓度 次磷酸盐浓度 次磷酸盐浓度 配体的性质 配体的性质 稳定剂 稳定剂 反应速率 反应速率 反应速率 稳定剂通过吸附在悬浮颗粒表面,阻止镍的自发分解,从而阻止阴极过程的发生。在低温下,阻止阴极过程自发分解。
15. 生产。在低稳定剂水平下,镍沉积速度更快。在低稳定剂水平下,镍沉积速度更快。当稳定剂的吸附速度超过镍的沉积速度时,就会发生中毒。最终会导致边缘泄漏。镍的化学还原反应速率取决于以下变量:镍的化学还原反应速率取决于以下变量:溶液温度溶液温度 pH pH 溶液搅拌溶液搅拌表面积与体积比表面积与体积比镍离子浓度镍离子浓度次磷酸盐浓度次磷酸盐浓度配体的性质配体的性质稳定剂稳定剂其他添加剂其他添加剂反应速率反应速率镍的化学还原反应速率还受以下因素的影响:槽罐寿命槽罐寿命污染物的类型和浓度
16. 污染物种类及浓度 反应速率 最好对加入槽中的镍成分含量进行跟踪和测量。MTO 指加入槽中时的初始镍含量。寿命与槽比重的增加成正比。还与亚磷酸盐的浓度有关。由于存在携带物,MTO 数会被低估。 槽寿命 污染物 微量金属 铅 铅钢、黄铜 铅钢、黄铜 其他金属 锌 锌 铝 铝 铜 铜 锌酸盐、黄铜 锌酸盐、黄铜 铝工件 铜合金 有机物 油 油来自空气 来自空气 不干净的工件 不干净的工件 阳离子 阳离子 K、NH4Ca、Mg 酸碱调节剂 酸碱调节剂 硬水 硬水 阴离子
17. 离子 亚磷酸盐 硫酸盐 硝酸盐 硝酸盐 硫化物 镍反应 硝酸 硝酸加速剂 硝酸盐污染物 硝酸盐污染物会降低电镀速度、电镀不良、磷含量降低(在高磷沉积物中)以及沉积物变暗或呈条纹状,或没有沉积物。大部分是从剥离槽中带出的残留硝酸。处理方法很简单。倒出溶液,彻底冲洗槽和设备,然后启动一个新槽。倒出溶液,彻底冲洗槽和设备,然后启动一个新槽。预防总是比治疗更好。预防总是比治疗更好。在加入预混料之前,用硝酸盐试纸测试槽中的水。如果试纸变成粉红色,则表明水中含有硝酸。水中含有硝酸。本课件下载可自行编辑和修改,仅供参考!本课件下载可自行编辑和修改,仅供参考!感谢您的支持,我们会努力做得更好!谢谢亲的支持,我们会努力做的更好!