电镀定律化学沉镍溶液阳极反应（法拉第定律说明了）

电镀定律化学沉镍溶液阳极反应（法拉第定律说明了）

《化学镀镍原理及配方组成（课堂PPT）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学镀镍原理及配方组成（课堂PPT）.ppt（47页珍藏版）》请到汇文网搜索。

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，在它不应该出错的时候，大多数时候都会出错！ 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 定义 定义 定义 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。 要点 要点 要点 要点 合金沉积 化学还原 化学还原需要表面具有催化性能。 不需要连续电流。 自催化化学 铜 铜 钴 钴 金 金 镍 镍 钯 钯 化学电镀工艺 铜 钴 钴 金 金 镍 镍 钯 还原剂 还原剂倍

3. 亚磷酸盐次磷酸盐甲醛甲醛硼胺硼胺硼氢化物硼氢化物肼，肼，肼化学镀工艺化学镀工艺铜铜甲醛甲醛镍镍次磷酸盐次磷酸盐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的工艺最重要的工艺酸性镍磷体系Ni2+-+2H20*-+H2+2H+Ni碱性镍磷体系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+e2.H2PO2-+-ads+Hads+H+e3.H+eH4.H+HH25.Ni2++ads+H+6

4. NiOH+ads+2eNi+OH-7. H2PO2-adsP+2OH-8. H2PO2-ads+2H+eP+2H2O 反应1. H2PO2-ads+-ads+Hads+e2. H2PO2-+-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成亚磷酸盐。 反应3. H+eH6. NiOH+ads+2eNi+OH- 这些反应中产生的电子参与H+离子还原为氢，吸附的NiOH离子还原为镍。

5.离子还原镍的反应 5.Ni2++ads+H+ 6.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 4.H+HH2 放出氢气 放出氢气 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-adsP+2OH- 8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O 反应 1.H2PO2-ads+-ads+Hads+e 2.H2PO2-+-ads+Hads+H+e 3.H+eH 4.H+HH2 5.

6. Ni2++ads+H+ 6. NiOH+ads+2eNi+OH- 7. H2PO2-adsP+2OH- 8. 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） 1.生产中某些物质要消耗，必须补充，如镍和次磷酸。 2.生产中会产生氢气，因此操作过程中镀液的pH值也会降低。 3.还会产生亚磷酸根离子，作为副产品在溶液中积累。

7、还会产生磷酸根离子，作为副产物在溶液中积累。 4、生成的镀层是合金。 5、反应需要催化剂的存在。 反应需要催化剂的存在。 从这些反应中可以清楚地看出： 催化剂的传统定义是“一种能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，但具有催化活性的金属核沉积在表面，诱导催化活化。

8. 金属核沉积在表面并诱导催化活性。它们可分为两类： 本身不具有催化活性的金属 比镍更活泼的金属 比镍更活泼的金属 镍金属首先由于置换反应沉积在表面。镍沉积后，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 这些金属表面不会发生置换反应来产生具有催化活性的镍核。为了启动自催化过程，需要阴极电流或与活性物质接触。

9.镍芯。为了启动自催化过程，需要阴极电流或与活性金属接触。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 和其他重金属 即使少量这些金属也不会导致沉积 即使少量这些金属也不会导致沉积 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，有利于溶液稳定性并控制镍的还原速率。 络合溶液中的亚磷酸盐作为酸性络合剂

10、镍离子有利于溶液稳定，控制镍的还原速度。络合溶液中的亚磷酸盐起酸碱缓冲剂的作用。稳定剂使还原过程稳定到可控的点。屏蔽催化活性核心区域和颗粒。对个别浓度在1ppm以下，有的有合成作用。合成作用。促进剂促进剂活化次磷酸盐，提高沉积速度。抵消稳定剂和络合剂的作用。活化次磷酸盐，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。润湿剂润湿剂降低表面张力，增加润湿性，降低表面张力。

11. 表面张力，增加润湿性 设计系统设计系统 溶液温度 溶液温度 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 温度的影响 温度的影响 温度的影响 温度的影响 化学反应需要能量，这里以热量的形式提供。 随着温度的升高，沉积速率也会增加。 随着温度的升高，沉积速率也会增加。 温度也会影响涂层的性质。​​ 随着温度的升高，磷含量会降低。 随着温度的升高，磷含量会降低。 反应速率 反应速率 溶液温度 pH pH 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 反应速率

12.pH值的影响 溶液的pH值既影响反应速率，又影响镀层中的磷含量。pH值升高，电镀速率增大，镀层中的磷含量降低。 溶液的温度、pH值和溶液的搅拌 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、pH值和溶液的搅拌 表面积与体积比 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、pH值和溶液的搅拌 表面积与体积比 镍的化学还原反应速率取决于以下变量：反应速率 镍的化学还原反应速率取决于以下变量：反应速率 镍的反应速率取决于以下变量：镍的反应速率取决于以下变量：镍的反应速率

13、槽装量的影响 被镀工件的表面积与溶液体积之比会极大地影响镍的沉积。装量过低会极大地影响镍的沉积。装量过低会产生“漏镀”现象。随着装量增加，沉积速度也随之增加。随着装量增加，沉积速度也随之增加。 溶液温度 pH pH 溶液搅拌 溶液搅拌 表面面积与体积之比 表面面积与体积之比 镍离子浓度 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 溶液温度 pH 溶液搅拌 溶液搅拌 表面面积与体积之比 表面面积与体积之比 镍离子浓度

14. 次磷酸盐浓度次磷酸盐浓度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次磷酸盐浓度次磷酸盐浓度配体特性配体特性反应速率反应速率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pHpH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次磷酸盐浓度次磷酸盐浓度配体特性配体特性稳定剂稳定剂反应

15.稳定剂的作用 稳定剂通过吸附在悬浮颗粒表面，防止镍的自发分解，从而阻止阴极过程的发生。在低稳定剂水平下，镍沉积速度较快。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，会导致边缘漏液。 镍的化学还原速度取决于以下变量： 溶液温度 溶液温度 pH pH 溶液的搅拌 溶液的搅拌 表面积与体积比 表面积与体积比 镍离子浓度

16. 镍离子浓度 次磷酸盐浓度 次磷酸盐浓度 配体特性 稳定剂 其他添加剂 反应速率 镍的化学还原反应速率还受以下因素影响： 储罐寿命 污染物种类及浓度 反应速率 最好跟踪和测量加入储罐的镍成分含量。1MTO 是指加入储罐时的初始镍含量。寿命与储罐液体比重的增加成正比。它也与亚磷酸盐浓度有关。由于存在携带，MTO 数将被低估。 储罐寿命 污染物类别 示例

17. 示例 来源 微量金属 铅 铅钢、黄铜 铅钢、黄铜 其他金属 锌 铝 铜 铜 锌酸盐、黄铜 锌酸盐、黄铜 铝工件 铜合金 铜合金 有机物 油 油 来自空气 来自空气 不洁工件 不洁工件 阳离子 阳离子 K、NH4 Ca、Mg 酸碱调节剂 酸碱调节剂 硬水 硬水 阴离子 阴离子 亚磷酸盐 亚磷酸盐 硫酸盐 硫酸盐 硝酸盐 硝酸盐 硫化物 硫化物 镍反应 硝酸 硝酸促进剂 硝酸盐污染物 硝酸盐污染物会降低电镀速率、导致电镀不良、降低磷含量（在高磷沉积物中）并产生暗色或条纹状沉积物，或者没有沉积物。 硝酸盐污染物会降低电镀速率、导致电镀不良、降低磷含量（在高磷沉积物中）并产生暗色或条纹状沉积物，或者没有沉积物。 大部分是从汽提罐中带出来的残留硝酸。处理方法很简单。倒出溶液，彻底冲洗罐和设备，然后启动新罐。预防总是比治疗更好。在添加预混料之前，用硝酸盐试纸测试罐中的水。如果试纸变成粉红色，则表明水中含有硝酸。含有硝酸。