探究化学镀镍溶液的配方奥秘：主盐的选择与应用

探究化学镀镍溶液的配方奥秘：主盐的选择与应用

1、化学镀镍溶液的基本组成 优良的镀液配方对于生产出最优质的化学镀镍层至关重要。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、螯合剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 主盐 化学镀镍溶液中的主要盐是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，它们提供化学镀反应过程中所需的镍离子。早期采用氯化镍作为主盐，由于氯离子的存在不仅降低镀层的耐蚀性，还会产生拉应力，因此已不再使用。与硫酸镍相比，醋酸镍作为主盐对镀层性能的有益贡献被其高昂的价格所抵消。 其实最理想的镍离子源应该是次磷酸镍，使用它既不会造成镀液中大量硫酸盐的积累，也不会造成使用过程中添加次磷酸钠而引入大量的钠离子。 由于价格因素，它也不适合工业应用。

2、使用。目前应用最为广泛的是硫酸镍，由于制造工艺略有不同，有结晶水的硫酸镍又分为两种。由于硫酸镍是主盐，用量较大，在电镀时需不断添加，其中所含的杂质元素会在镀液中积累，造成镀液电镀速度下降，镀液寿命缩短，还会影响镀层的性能，特别是耐腐蚀性能。因此，在采购硫酸镍时，应争取从供应商处索取可靠的成分测试单，确保每批产品质量稳定，尤其要注意对镀液中有害的锌等杂质及重金属元素的控制。最常用的还原剂是次磷酸钠，因为它价格低廉，镀液容易控制，合金镀层性能好。 次磷酸钠易溶于水，水溶液pH值为6，是白磷溶于NaOH加热后得到的产物，目前国内亚专业文献仅供参考，有帮助请下载，磷酸钠的制造水平很高。

3、络合剂除国内需求外，还有大量出口。化学镀镍液除主盐和还原剂外，最主要的成分就是络合剂。镀液性能的差异和寿命的长短，主要决定于络合剂的选择及其搭配。络合剂的第一作用是防止镀液沉淀，增加镀液的稳定性，延长使用寿命。如果镀液中没有络合剂，由于氢氧化镍的溶解度小，在酸性镀液中会析出淡绿色絮状的水性氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水生成六水合镍离子，这种物质容易水解，水解后呈酸性，此时就会析出氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中存在一些络合剂分子，其抗水解性能可明显提高，在碱性环境中甚至可能以镍离子的形式存在。 但随着pH值的升高，六水合镍离子中的水分子会被OH取代，从而促进

4、水解加剧。要完全抑制水解反应，必须将镍离子全部螯合，才能获得抑制水解的最大稳定性。镀液中仍有大量的次磷酸根离子，但由于次磷酸镍溶液密度大，一般不会发生沉淀。镀液使用后期，次磷酸根在溶液中聚集，浓度升高，容易析出白色的.6H2O沉淀。加入络合剂后，溶液中游离镍离子浓度大大降低，可以抑制镀液后期次磷酸镍的沉淀。络合剂的第二个作用是提高沉积速度，加入络合剂后沉积速度提高的资料很多，络合剂的加入大大降低了镀液中游离镍离子的浓度。 从质量作用定律来看，不可能通过降低反应物浓度来提高反应速率，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单来说就是有机添加剂吸附在工件表面后，其活性增加了。

5、为次磷酸盐释放活性原子氢提供更多的活化能，从而提高沉积反应速度。络合剂还起促进剂的作用。化学镀镍中可使用的络合剂很多，但化学镀镍溶液中所用的络合剂要求其溶解度大，在溶液中的pH范围大且符合化学镀工艺的要求，还有一定的反应活性，价格因素也不能忽略。目前常用的络合剂主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物，如琥珀酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸和甘氨酸等，或它们的盐类。在碱性镀液中多采用焦磷酸盐、柠檬酸盐和铵盐。不饱和脂肪酸很少使用，因为不饱和烃饱和时会吸收氢原子，降低还原剂的利用率。常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等也很少使用。 乙酸常用作缓冲剂，丙酸用作促进剂。稳定剂I

6、镀镍液为热力学不稳定体系，由于各种原因，如局部过热、pH值升高，或受某些杂质的影响，镀液中不可避免地会出现一些活性的微粒催化核心，使镀液发生剧烈的自催化反应，生成大量的NiP黑色粉末，导致镀液在短时间内分解，大量气泡逸出，造成难以挽回的经济损失。这些黑色粉末是高效的催化剂，它们具有很大的比表面积和活性，加速了镀液的自发分解，镀液在几分钟内就会变成无色。稳定剂的作用就是抑制镀液的自发分解，使电镀过程在控制下有序进行。稳定剂是一种毒化剂，也就是抗催化剂，只需加入微量即可抑制镀液的自发分解，稳定剂不宜过量使用。 如果使用过量，最好的情况下会降低镀层速度，最坏的情况下则不会再发生镀层。稳定剂吸附在固体表面，抑制牛奶次磷酸盐的脱氢反应，但并不

7、防止次磷酸盐的氧化。也可以说稳定剂掩盖了催化活性中心，阻止了成核反应，但不影响工件表面正常的化学镀镍过程。我们把过去使用的稳定剂大致分为四类：第六主族元素SSeTe的化合物；某些含氧化合物；重金属离子可溶有机物。以上是次磷酸盐作为还原剂的一个例子，但其基本原理也适用于氨基硼化物镀液。但在强碱性的硼氢化钠镀液中，在90度的温度下，有些稳定剂容易分解、沉淀而失效。有报道使用铊盐有很好的效果。此外，硝酸铊在较低温度下也能提高镀液的沉积速度。铊盐在NiB镀层中可以共沉积，有时可达6%。 为了提高化学镀的沉积速度，在化学镀镍液中添加一些化学药品作为促进剂，它们有提高镀层速度的作用，并且

8、又称促进剂。促进剂的作用机理认为是还原剂次磷酸盐中的氧原子可被外界酸根取代而形成配位化合物，或是由于促进剂阴离子的催化作用，形成了杂多酸，在空间位阻作用下，H－P键能减弱，有利于次磷酸根离子的脱氢，或者说提高了次磷酸的活性。实验证明，短链饱和脂肪酸的阴离子与至少一种无机阴离子有取代氧的作用，促使次磷酸盐脱氢，加快沉积速度。化学镀镍中许多络合剂也有促进剂的作用。缓冲剂在化学镀镍过程中，有氢离子生成，使溶液的pH值随镀层的进行而逐渐降低。 为了稳定镀速，保证镀层质量，化学镀镍体系必须具有缓冲能力，即在电镀过程中pH值不会变化太大，能保持在一定的pH范围内。

9、正常值。某些弱酸（或弱碱）及其盐类的混合物，能抵消少量外来酸或碱及稀释对溶液pH值的影响，使之在较小的范围内波动，这种物质称为缓冲剂。缓冲剂的缓冲性能，可用pH值与酸浓度变化的关系图来表示。酸浓度在一定范围内波动，而pH值基本不变的体系，缓冲性能好。化学镀镍液中常用的一元或二元有机酸及其盐类，不仅具有络合镍离子的能力，而且具有缓冲性能。酸性镀液中常用的HAC-NaAC体系，缓冲性能好，但醋酸盐的络合能力很小，一般不作络合剂使用。其它成分与电镀镍相同。化学镀镍液中加入少量表面活性剂，有利于气体的逸出，降低镀层的孔隙率。 此外，由于所用的表面活性剂也起着发泡剂的作用，电镀

10、镀液过程中，放出大量气体并搅动，镀液表面形成一层白色泡沫。它不但能保温，减少镀液蒸发损失，降低酸味，而且使许多浮污夹在泡沫中，易于清除，从而保持镀件和镀液的清洁。表面活性剂就是这样一种物质，加入少量就能大大降低溶剂的表面张力和界面张力，从而改变体系的状态。在固液界面处，由于固体表面原子或分子的价键力是不饱和的，所以能量与内部原子或分子相比较高。特别地，金属表面属于高能表面的范畴，它的表面能总是在与液体接触时降低。也就是说，金属的固气界面很容易被固液界面所取代（润湿定义为吸附在固体表面的气体被液体所取代）。 化学镀镍属于功能性镀层，一般不用于装饰，因此对光亮性要求不高，但也有人在酸性化学镀液中使用光亮剂，如用于镀镍的苯基二磺酸钠等，以达到一定的效果。据报道，蛋白质、萘磺酸、脂肪醇磺酸盐、糖精等在醋酸缓冲镀液中起光亮作用。一些金属离子稳定剂也起光亮剂的作用，如铬离子、铊离子、铜离子等，被认为能与Ni-P形成合金，加入微量的铜离子，可改变镀层结构，呈现镜面光亮的外观。但目前很多厂家在化学镀的要求中，都规定表面必须无铬。专业文档仅供参考，如有帮助，请下载。