电镀液的主要组分及其作用：水和主盐的重要性

电镀液的主要组分及其作用：水和主盐的重要性

镀液主要成分

镀液主成分是指镀液中不可缺少的、大量存在的成分。

1.1 水

水是电镀液中最重要且不可缺少的成分，是溶解电镀液中其他可溶成分（溶质）的溶剂。水的电离特性、电解反应及水质是必须认真关注的问题。

1.2 主盐

1.2.1 主盐的作用

主盐是指构成镀层组分的金属盐，是镀层必不可少的组分，它们大多是强电解质，在水中几乎100%电离成金属离子和酸根。单元金属电镀只需一种主盐，二元合金电镀需两种主盐（如镀青铜需铜盐和锡盐），三元合金需三种主盐（如三元仿金电镀需铜盐、锌盐、锡盐）。

在可溶性阳极电镀中，镀液中的金属离子被还原消耗后，可通过阳极溶解来补充；而在不溶性阳极电镀（如用镀铂的钛网作阳极的镀铬、无氰镀金）中，应及时补充含有镀层金属的化合物，以补充消耗。

1.2.2 主盐影响

主盐浓度越高，扩散和传质速度越快，浓差极化越小，允许的阴极电流密度就越高，镀层越不容易烧焦。这是任何电镀的共同规律。对于光亮电镀，主盐浓度越高，光亮、整平的阴极电流密度范围向高电流密度区移动，而低电流密度区的光亮、整平可能变坏。主盐浓度的提高受到某些因素（如主盐溶解度、络合电镀络合比等）的限制，并不是想达到多高就达到多高。 对于氯化物镀锌、光亮酸铜等单纯盐电镀，主盐浓度过高是有害的，因为单纯依靠添加剂产生电化学极化是不够的（添加剂加入过多有害无益），必须保持适度的浓度极化（见第4讲），否则镀液的分散性和深镀能力就会下降，低电流密度区光亮度不足，对滚镀效果的影响更为明显。因此，不能为追求大的允许电流密度而把主盐浓度控制得太高。对于锌酸盐镀锌，只有当烧碱与氧化锌的质量比（称锌碱比，用α表示）大于或等于10时，镀液才是稳定的。氧化锌每增加5g/L，烧碱要增加50~60g/L，但溶液过浓也是有害的。

主盐浓度不能太低。对于光亮镀镍，当Ni2+浓度低于某一临界值时，无论怎样添加光亮剂，镀层都不会光亮。电镀液浓度低可以减少投资和结转损失，但很难做到。对于六价铬电镀，即使采用稀土添加剂，铬酐的质量浓度也不能低于100g/L；否则镀液导电性差，温升快，杂质容忍度太低，无法控制。

1.3 导电盐

1.3.1导电盐的作用

惰性强电解质在镀液中几乎100%电离成正、负离子。之所以称之为“惰性”，是因为电离产生的阳离子的沉淀电位很负，在阴极不会被还原，而生成的阴离子在阳极的氧化电位很正，在阳极不会被氧化，只会造成损耗。金属是通过其中的电子来导电，称为“第一类导体”；而电解质溶液则是通过正、负离子来导电，称为“第二类导体”。镀液中正、负离子越多，导电性就越好。加入导电盐提高镀液导电性至少有两个好处：第一，镀液的导电性越高，其分散能力越好，工件上的镀层厚度分布就越均匀（详见第8讲）； 第二，当总电流（电流强度）相同时，镀液的导电性越好，槽电压就越低，越省电。

对于氯化物镀锌，所加入的氯化物主要是作为导电盐（Cl–对Zn 2+只有很弱的配位作用）。由于钾盐的导电性远强于钠盐，因此最好采用氯化钾。如果为了省钱而采用氯化钠，那就得不偿失了。酸性镀铜液本身的导电性就很好，没必要加入导电盐。但在镀镍液中加入硫酸钠、硫酸镁作为导电盐，好处是显而易见的。其中硫酸镁并不完全是惰性的，镁离子会参与阴极还原，生成微镁镍合金，使暗镍层结晶细化，显得“白嫩”。在复杂（复合）电镀中，由于主盐浓度的提高有限，常加入导电盐。如HEDP镀铜、金、银等，常加入适量的碳酸钾作为导电盐。

1.3.2 使用导电盐注意事项

导电盐不是越多越好。其含量有一个最佳值，一旦超过最佳含量，镀液的电导率就会下降。这就好比路上车少，交通不便，车多则拥挤，交通不畅。导电盐过多还有其他副作用。例如氯化钾镀锌液中KCl过多，会引起“盐析现象”，降低表面活性剂在添加剂中的溶解度，降低浊点，添加剂会以油的形式浮出水面。有条件的话，最好通过测定镀液的电导率来确定最佳的补加量。用赫尔槽检测时，可用精密数字电压表和电流表。在液位和电流相同的条件下，将导电盐加到电压最低处。

1.3.3 导电盐类型的选择原则

（1）提高导电性的作用。一般来说，钾盐的导电性比钠盐好。铵盐不宜在碱性条件下使用，否则NH+会以氨（NH3）的形式挥发。

（2）电离产生的阴离子和阳离子对镀液无副作用。

1.4 络合剂

产生阴极电化学极化现象的常用方法有两种：一是加入表面活性剂添加剂，其吸附在阴极表面，形成金属离子放电的阻挡层；二是加入配体，将简单的金属离子转化为“带负担的”复合离子（络合离子），增加放电难度。

所形成的络合离子的稳定性要适中。络合离子太稳定，金属离子放电太困难，镀液中的H+就会趁机放电放出氢气，使镀层易烧损，使阴极电流密度下降；络合离子太不稳定，会使阴极电化学极化不充分，在碱性条件下甚至会产生氢氧化物沉淀。络合离子的稳定性受络合物种类、络合剂数目（单配位、双配位、多配位）、配位比、镀液pH值、液温等多种因素的影响，十分复杂。

1.5 pH 缓冲液

加入pH缓冲剂是为了使电镀液或阴极界面液层中的pH值相对稳定，不至于变化太快，超出工艺允许的范围。

1.6 阳极去极化剂（阳极活化剂）

阳极在镀层时容易发生阳极极化过度，导致导电性变差，影响电流分布的均匀性；如果是可溶性阳极，也会溶解性差，造成镀液中主盐金属离子浓度不断降低，电镀效果变差。加入阳极去极剂（或阳极活化剂）的目的就是为了防止阳极钝化。