化学镀镍的原理及配方构成.ppt

化学沉镍化学沉镍溶液溶液阳极反应阳极反应:Ni-Ni+2+2e阴极反应阴极反应:Ni+2+2e-Nio镍沉积的量与时间、电流（法拉第定律）相关。每安培小时沉积镍沉积的量与时间、电流（法拉第定律）相关。每安培小时沉积1.095克的镍克的镍电解镍电镀法拉第定律法拉第定律说明了在给定数量的安培小说明了在给定数量的安培小时下有多少金属能沉积下来时下有多少金属能沉积下来电镀定律电镀定律法拉第定律法拉第定律说明了沉积多少，但是并非说明沉积在哪儿说明了沉积多少，但是并非说明沉积在哪儿电解镍电镀l欧姆定律欧姆定律l解释了有多少电流实际到达待镀的工件解释了有多少电流实际到达待镀的工件lE=ixRli=E/R电镀定律电镀定律墨菲定律墨菲定律任何可能出错的事情，在绝大多数不应该的时候会终将出错！电镀定律电镀定律溶液化学溶液化学如何工作的呢？如何工作的呢？还原过程还原过程而非而非电化学置换电化学置换或或浸没反应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定义在催化表面通过化学还原反应，金属或合金的沉积不需在催化表面通过化学还原反应，金属或合金的沉积不需要使用连续的电流要使用连续的电流关键点关键点关键点关键点合金沉积合金沉积化学还原化学还原要求表面有催化性质要求表面有催化性质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镀工艺化学镀工艺铜铜钴钴金金镍镍钯钯还原剂还原剂次亚磷酸盐次亚磷酸盐甲醛甲醛硼胺硼胺硼氢化物硼氢化物肼，联氨肼，联氨化学镀工艺化学镀工艺铜铜甲醛甲醛镍镍次亚磷酸盐次亚磷酸盐硼胺硼胺硼氢化物硼氢化物肼肼钴钴次亚磷酸盐次亚磷酸盐最重要的工艺最重要的工艺酸镍磷体系Ni2+2H2PO2-+2H20*2H2PO3-+H2+2H+Nio碱镍磷体系Ni2+2H2PO2-+4OH-*Ni+2HPO3-+2H2O+H2*催化反应次亚磷酸盐还原系统次亚磷酸盐还原系统1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2OadsH2PO3-ads+Hads+H+e3.H+eH4.H+HH25.Ni2+H2ONiOH+ads+H+6.NiOH+ads+2eNi+OH-7.H2PO2-adsP+2OH-8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O反应反应1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2OadsH2PO3-ads+Hads+H+e在催化表面和充分能量的情况下，次亚磷酸盐离子被氢氧在催化表面和充分能量的情况下，次亚磷酸盐离子被氢氧根离子根离子与水与水氧化，生成亚磷酸盐。氧化，生成亚磷酸盐。反应反应3.H+eH6.NiOH+ads+2eNi+OH-在这些反应中产生的电子参与将在这些反应中产生的电子参与将H+离子还原成氢气和吸附离子还原成氢气和吸附的的NiOH离子还原成镍的反应离子还原成镍的反应反应反应5.Ni2+H2ONiOH+ads+H+6.NiOH+ads+2eNi+OH-经过两步反应机制，镍被还原。经过两步反应机制，镍被还原。反应反应4.H+HH2氢气被释放出来氢气被释放出来反应反应除了次亚磷酸盐使镍还原之外，同时还有副反应产生。除了次亚磷酸盐使镍还原之外，同时还有副反应产生。由于由于H2PO2-的分解，会产生磷。7.H2PO2-adsP+2OH-8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O反应反应1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2OadsH2PO3-ads+Hads+H+e3.H+eH4.H+HH25.Ni2+H2ONiOH+ads+H+6.NiOH+ads+2eNi+OH-7.H2PO2-adsP+2OH-8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O溶液的酸碱度很关键。随溶液的酸碱度很关键。随pH值减少，值减少，7-8步的步的反应速率增加（同时增加反应速率增加（同时增加镀层中磷的含量）镀层中磷的含量）反应反应1.在生产中某些物质被在生产中某些物质被消耗的消耗的同时也必须被补充，如：镍和次亚磷同时也必须被补充，如：镍和次亚磷酸盐酸盐2.氢是在生产中产生的，因此镀液在操作过程中酸碱度也会下降氢是在生产中产生的，因此镀液在操作过程中酸碱度也会下降3.亚磷酸根离子作为副产品也在溶液中产生和累积亚磷酸根离子作为副产品也在溶液中产生和累积4.产生的镀层是一种合金产生的镀层是一种合金5.反应中要求有催化剂的存在。反应中要求有催化剂的存在。从这些反应中可以清楚地看出：从这些反应中可以清楚地看出：催化剂催化剂传统的定义传统的定义“某种激发化学反应但本身却并不参与的物质某种激发化学反应但本身却并不参与的物质”钯钯-Pd铑铑-Rh镍镍-Ni钌钌-Ru铂铂-Pt本身具有催化活性的金属本身具有催化活性的金属（这些金属具有独立的自催化特点）（这些金属具有独立的自催化特点）这些金属的表面本身并没有催化活性，这些金属的表面本身并没有催化活性，但具有催但具有催化活性的金属形核沉积在表面后诱发了催化活性化活性的金属形核沉积在表面后诱发了催化活性他们能被分成两类他们能被分成两类本身不具有催化活性的金属本身不具有催化活性的金属比镍更具有活性的金属比镍更具有活性的金属镍金属由于置换反应首先沉积在表面。镍金属由于置换反应首先沉积在表面。一旦镍沉积上后，一旦镍沉积上后，自催化沉积就自催化沉积就同时产生了。同时产生了。这些包括；这些包括；铁铁-Fe铝铝-Al铍铍-Be钛钛-Ti本身不具有催化活性的金属本身不具有催化活性的金属比镍更具有惰性的金属比镍更具有惰性的金属在这些金属表面没有置换反应发生，以产生具催化活性的在这些金属表面没有置换反应发生，以产生具催化活性的镍核。为了发动自催化过程，需要通过阴极电流或接触活镍核。为了发动自催化过程，需要通过阴极电流或接触活性金属的方式。这些金属包括：性金属的方式。这些金属包括：铜铜-Cu银银-Ag金金-Au碳碳-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铜-Cu铅铅-Pb锌锌-Zn铬铬-Cr砷砷-As锑锑-Sb铋铋-Bi镉镉-Cd锡锡-Sn及其它重金属及其它重金属即使很少量的这些金属含量会导致没有沉积即使很少量的这些金属含量会导致没有沉积非催化金属（有毒的）非催化金属（有毒的）硫酸镍硫酸镍镍离子的来源镍离子的来源还原剂还原剂提供电化学能给镍还原提供电化学能给镍还原络合剂络合剂络合镍离子、有利于溶液稳定性、控制镍的还原速率。络合溶液中亚磷酸盐，作为酸络合镍离子、有利于溶液稳定性、控制镍的还原速率。络合溶液中亚磷酸盐，作为酸碱缓冲剂碱缓冲剂稳定剂稳定剂使还原过程到达一个可控点。屏蔽催化活性核区和粒子。对个别浓度低于使还原过程到达一个可控点。屏蔽催化活性核区和粒子。对个别浓度低于1ppm的有的有合成效应。合成效应。加速器加速器活化次亚磷酸根，沉积速率提高。抵消稳定剂和络合剂的作用。活化次亚磷酸根，沉积速率提高。抵消稳定剂和络合剂的作用。缓冲剂缓冲剂使使pH值长期保持稳定值长期保持稳定调节剂调节剂使使pH值修正的具有短期效果的试剂。如：硫酸、氨水、碳酸盐等值修正的具有短期效果的试剂。如：硫酸、氨水、碳酸盐等湿润剂湿润剂减少表面张力，增加湿润性减少表面张力，增加湿润性设计一个系统设计一个系统溶液的温度溶液的温度镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度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，这里是以热能的形化学反应需要能量，这里是以热能的形式提供的。式提供的。温度增加时，沉积的速率也上升。温度增加时，沉积的速率也上升。温度也会影响到镀层的特性。因为温度温度也会影响到镀层的特性。因为温度增加，磷的含量会减少。增加，磷的含量会减少。反应速度反应速度溶液的温度溶液的温度酸碱度酸碱度镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度反应速度反应速度酸碱度酸碱度酸碱度酸碱度pHpH值的影响值的影响值的影响值的影响溶液的酸碱度既影响反应速度又影溶液的酸碱度既影响反应速度又影响镀层中磷的含量。响镀层中磷的含量。pH值增加，镀速增加，镀层中磷的值增加，镀速增加，镀层中磷的含量减少。含量减少。溶液的温度溶液的温度酸碱度酸碱度溶液的搅拌溶液的搅拌镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度溶液的温度溶液的温度酸碱度酸碱度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的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度反应速度反应速度槽负载的影响槽负载的影响槽负载的影响槽负载的影响待镀工件的表面积与溶液体积的比待镀工件的表面积与溶液体积的比率会极大地影响镍的沉积，低负载率会极大地影响镍的沉积，低负载会产生会产生“漏漏”镀镀.Astheloadfactorincreasesdepositionrateincreases。负载系数增加时沉积速率也增加。负载系数增加时沉积速率也增加。溶液的温度溶液的温度酸碱度酸碱度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的浓度镍离子的浓度镍的化学还原反应速度取决于下列变量镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度溶液的温度溶液的温度酸碱度酸碱度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镍离子浓度次亚磷酸盐浓度次亚磷酸盐浓度镍的化学还原反应速度取决于下列变量镍的化学还原反应速度取决于下列变量：反应速度反应速度镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：溶液温度溶液温度酸碱度酸碱度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的浓度镍离子的浓度次磷酸盐的浓度次磷酸盐的浓度配位剂的特性配位剂的特性反应速度反应速度镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：溶液温度溶液温度酸碱度酸碱度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的浓度镍离子的浓度次磷酸盐的浓度次磷酸盐的浓度配位剂的特性配位剂的特性稳定剂稳定剂反应速度反应速度反应速度反应速度稳定剂的影响稳定剂的影响稳定剂的影响稳定剂的影响稳定剂通过吸附在悬浮颗粒表面防止镍的自稳定剂通过吸附在悬浮颗粒表面防止镍的自发分解，从而防止阴极过程的产生。在低的发分解，从而防止阴极过程的产生。在低的稳定剂水平下，镍沉积的速度较快。稳定剂水平下，镍沉积的速度较快。当稳定剂的吸附速率超出了镍的沉积速率，当稳定剂的吸附速率超出了镍的沉积速率，则中毒会发生。最终会导致边缘上漏镀。则中毒会发生。最终会导致边缘上漏镀。镍的化学还原反应速度取决于下列变量：镍的化学还原反应速度取决于下列变量：溶液温度溶液温度酸碱度酸碱度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的浓度镍离子的浓度次磷酸盐的浓度次磷酸盐的浓度配位剂的特性配位剂的特性稳定剂稳定剂其它添加剂其它添加剂反应速度反应速度镍的化学还原反应速度也受下列因素影响：镍的化学还原反应速度也受下列因素影响：槽寿命槽寿命污染物的种类及浓度污染物的种类及浓度反应速度反应速度最好跟踪测量加入槽中的镍组分的含量最好跟踪测量加入槽中的镍组分的含量1MTO是指初始的镍含量被加入槽中时是指初始的镍含量被加入槽中时寿命与槽液比重的增加成寿命与槽液比重的增加成比例比例也与亚磷酸盐的浓度相关也与亚磷酸盐的浓度相关由于带出量的存在，由于带出量的存在，MTO数会被低估。数会被低估。槽寿命槽寿命污染物污染物类别类别类别类别举例举例举例举例来源来源来源来源微量金属微量金属铅铅含铅的钢、黄铜含铅的钢、黄铜其它金属其它金属锌锌铝铝铜铜锌酸盐、黄铜锌酸盐、黄铜铝工件铝工件铜合金铜合金有机物有机物油油来源于空气来源于空气不清洁的工件不清洁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镍反应硝酸硝酸加速剂加速剂硝酸盐污染物硝酸盐污染物会减少镀速，起镀差、减少磷含量（在高磷沉积时）及暗的或条斑纹路的沉会减少镀速，起镀差、减少磷含量（在高磷沉积时）及暗的或条斑纹路的沉积，或无沉积。积，或无沉积。大部分时是从退镀槽中带出来的残余的硝酸大部分时是从退镀槽中带出来的残余的硝酸治疗很简单治疗很简单将溶液倒掉，彻底漂洗槽、设备，再开新缸将溶液倒掉，彻底漂洗槽、设备，再开新缸防范永远好过治疗防范永远好过治疗加入预混合料前用硝酸盐试纸测试开缸水，如果试纸变成粉红色则表明该水加入预混合料前用硝酸盐试纸测试开缸水，如果试纸变成粉红色则表明该水含有硝酸。含有硝酸。