镀镍添加剂的技术特征及工艺的可行性研究报告

第一节 镀镍添加剂的简介

现代光亮镀镍配方以1961年发明的瓦特镍液为基础，加入各种光亮剂和润湿剂构成。（可行性研究报告）

第二节 镀镍添加剂的技术特征

由于电镀加工业所面临的惨烈竞争局面，使电镀加工业对电镀工艺的要求越来越苛刻，对光亮镀镍来说就是要求镀层薄、出光快、分散能力好、色泽好，而管理上则要求组份少、最好单一添加，分解产物少，处理周期长。

如何满足这些新的技术要求，很大程度上取决于选用适合的镀镍光亮剂中间体和如何合理组合中间体。

通常认为光亮添加剂是通过影响阴极极化过程而起作用的，也就是说有机添加剂对金属电沉积过程有足够大的极化作用，这从一些使用了光亮剂的镀镍液的阴极极化曲线可以得到印证。但是，某些新一代的镀镍光亮剂并不一定遵守这一原则，测试表明，有些新的镀镍光亮剂的极化作用并不明显，但是其出光速度很快，且分散能力也好。

有机添加剂在阴极表面的作用从其吸附到起作用(以参与电子交换的方式或以改变键能的方式、或影响结晶的方式等)直至脱附，总是有一个完成的速度的。这个速度对电镀过程是有意义的，我们可以认为它的速度实际决定这种光亮剂的出光速度和二次电流分布的最初覆盖面的形成，也就是说有一类光亮剂在阴极表面可以以极快的速度完成参入还原的过程，这不仅是可以快速出现光亮镀层，而且对提高二次电流分布的均匀性也是有利的。从电镀实践中可以知道，不同的镀种和镀液在第一次通电后形成的镀面的多少是不同的，并且这种初始镀面要想扩大，需要一定镀覆时间，对于低电流区，甚至于无论延长多少时间都再也镀不上。事实上，这种低区的电沉积和通电后的最初的二次电流分布能力有很大关系，如果所使用的添加剂在一开始就不能让这些区域得到可以获得电沉积物的能量，以后的时间内也不会有很大的改善。

由此我们可以知道有一类光亮剂并不是一定要以增加阴极极化来起作用的，这也就是新一代镀镍光亮剂的技术特征。在低电流区的界面内如果有提供电子的氧化过程，是有利于金属离子在这一区域的还原的。当然，一种表面活性物质只可能有一种主要的作用方式，当影响晶核的大小时，就不会对晶核的距离也有大的影响，这时选用另一种有协同效应的添加剂就是有意义的了。事实上，现在成功的镀镍光亮剂都是组合光亮剂，并且很重要的一个技术参数是这些组份的消耗平衡，由于它们作用原理的不同，在什么样的量的范围内是有作用的和在作用过程中的消耗量是多少，对电镀添加剂的实用性能有很大影响。可见是多种中间体的协同效应和影响结晶过程特别是低电流区的电子供给是新一代光亮剂的特征。

第三节 镀镍配方添加剂与工艺

瓦特型配方只有硫酸镍、氯化镍和硼酸三种基本成分，这是因为瓦特型镀镍溶液主盐浓度相应较高，槽液温度也比较高，主盐浓度高，镀液的电导率提高，槽液温度提高，镀液中各种离子移动速度加快，电阻降低，电导率也提高，所以有较好的覆盖能力和分散能力。

硫酸镍硫酸镍是电解液中主盐，供给Nr。生产中硫酸镍的含量范围较宽，为100～3509/L。一般情况下，硫酸镍含量低的电解液分散能力较好，镀层结晶细致，易于抛光。但其阴极电流效率低，允许使用的阴极电流密度较小，因此沉积速率较慢。硫酸镍含量较高的电解液，可使用较高的阴极电流密度，沉积速率加快，且镀层色泽均匀，但电解液的分散能力下降，镀层元光泽，电解液带出量大。故硫酸镍含量高的电解液一般只适用于快速镀镍和光亮性镀镍。

氯化物氯化镍或氯化钠是导电盐，又是阳极活化剂，还具有提高电解液分散能力的作用。由于氯化钠来源广泛而价格低廉，所以它是普通镀镍电解液中常用的阳极活化剂。而在一般光亮镀镍中，为了减少钠离子的不良影响(降低阴极电流密度上限值)，常采用氯化镍作阳极活化剂。氯化镍还能补充电解液中金属镍离子的消耗。氯化物的含量应控制在7209/L(以氯化钠计)之间，含量过低时，阳极容易钝化，使电解液中镍的含量下降，电流效率和沉积速度随之降低。若含量过高时，将会促使阳极溶解过快，容易造成镀层结晶粗大和起毛刺，同时镀层的内应力增加，从而降低镀层质量，还容易腐蚀电镀槽及其辅助设备。

硼酸硼酸在电镀液配方镀镍电解液中是一种缓冲剂，起到稳定电解液pH的作用。硼酸在弱酸性溶液中，具有良好的缓冲作用，所以硼酸在普通镀镍电解液内(pH为4～6)是一个较重要的成分。硼酸的缓冲作用的强弱与其含量有关。当其含量高于319/L时，它的缓冲作用才较显著。如果它的含量继续提高，则有一部分硼酸会转化为四硼酸。

硫酸盐硫酸钠和硫酸镁，具有提高镀液的电导率、降低电阻，从而改善镀液的覆盖能力和分散能力。硫酸钠作导电盐时，电解液中钠离子含量较高，虽然使阴极极化增大，有利于氢离子放电，使阴极区的pH升高更快，而导致形成氢氧化物或碱式盐的沉淀使镀层质量变差。所以电解液中应尽量少加硫酸钠或其他钠盐，快速镀镍电解液中不加。加入硫酸镁时可使镀层自而柔软。这些无机盐起到了辅助添加剂的作用。

十二烷基硫酸钠十二烷基硫酸钠是阴离子表面活性剂，分子结构中含有一种亲水基团(硫酸根)和一种疏水基团(长链烷基)，降低了液一气和液一固的界面张力，加到电镀液配方镀镍溶液中能降低镀液的表面张力，从而使氢气泡容易析出，不会停留在阴极表面导致镀层产生针孔麻点。所以称为防针孔剂(或润湿剂)。

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