电镀镍添加剂的研究

1、绪论 (3)

1.1引言 (3)

1.2电镀概述 (4)

1.2.1镀镍层性质及用途 (4)

1.2.2镀镍过程中的电极反应 (4)

1.2.3镀液的成分及作用 (5)

1.2.4工艺条件的影响 (6)

1.2.5镀镍光亮剂 (8)

1.3本课题研究的目的、内容和目标 (8)

1.3.1研究目的 (8)

1.3.2主要内容 (9)

1.3.3主要目标 (9)

2、实验方案 (10)

2.1添加剂初选方案 (10)

2.2复合添加剂正交筛选方案 (10)

2.3优化方案设计 (10)

3、试验材料及方法 (11)

3.1试验材料及设备 (11)

3.1.1试验材料 (11)

3.1.2试验设备 (11)

3.2 试验方法 (11)

4、试验结果及分析 (12)

4.1正交筛选试验结果及分析 (12)

5、镀镍添加剂的作用机理及结论 (13)

5.1添加剂的作用机理 (13)

5.2结论 (14)

参考文献 (14)

1绪论

1 .1 引言

电镀作为表面改性的一种表面加工技术，它具有很大的灵活性，可以根据不同的要求在材料表面施加不同的镀层满足不同性能的要求，使金属材料的应用范围扩大，因此电镀已经广泛地应用于各种工业生产及科学研究的领域。在机械制造工业部门中，电镀是金属零件防腐蚀延长使用寿命的主要手段。在化学、石油工业和沿海、湿热地区因腐蚀造成的损失很大，而镀层在这种环境中有较强的耐蚀性，又由于电镀工艺简单、成本低，因此电镀在石油化工等行业中的防腐作用更为明显。除此之外，这使得电镀的应用更加广泛。

电镀的另一个优点是，在一般情况下镀层仅是金属薄层，只有几微米至几十微米范围，可以大量节省贵金属材料。与其它表面处理方法相比，电镀工艺设备简单、操作条件容易控制，有较大的经济意义，因此己逐渐发展成为获取表面材料的制造方法二电镀是一种重要的沉积形式，通过电镀可以沉积元素周期表中一半以上的金属。电镀工艺包括活化、阴极清洗和上镀。近几十年来，由于电镀这一实用的科学工程技术广泛地被应用于各行各业，使电镀已经从一种技术发展成了一种精密科学。

电镀是一种电沉积过程，即电解液中的金属离子(或络合离子)在直流电的作用下，在阴极表面上还原成金属(或合金)的过程，基体上电镀的金属是由电镀溶液中电解的金属提供的。这要求电镀必须具备两个条件:一是电镀液必须含有被镀金属的离子;二是要有直流电通过。电镀装置主要有:直流电源;能传导电流并具有一定组成的溶液;与电镀液相接触的两个电极，镀件要挂在阴极，阳极一般是要覆盖的金属。

镍是一种耐蚀性很好的材料。“常温下，镍能较好的防止大气和水的浸蚀。其在碱、盐和有机酸中很稳定，而且具有较高的硬度及耐磨性，所以是一种较为理想的电镀材料。电镀镍是电镀工业中最重要的技术之一，镀镍技术自发展以来已经有一百多年的历史，至今，已经形成了多种多样的镀镍技术。镀镍层不仅应用于防护装饰，还广泛地用于功能性镀层，例如，耐腐蚀、耐磨、耐热镀层以及模具的制造等方面。特别是近年来在连续铸造结晶器、电子元件表面的压印模具、形状复杂的宇航发动机部件、微型电子元件的制造等方面的应用，使电镀镍用途更加广泛。但是，目前电镀镍仍然存在下列问题需要解决: C1)镀层结合强度差，甚至出现大面积脱落的现象;C2)镀液分散能力差，镀层薄厚不均匀，镀件低凹部分不容易上镀或镀层较薄;C3)镀层的光亮度差，出现镀层发暗、发灰等现象;C4)电流效率低、沉积速度慢，使得电镀耗电量大;C5)电镀液污染严重等。由于电镀镍工艺已经相当成熟，因此，要从工艺方面进行改变以解决上述问题是不可能的，只能从添加剂方面入手，即向电镀溶液中加入适当的添加剂来改善电镀过程中存在的各种问题。在现代电镀中，几乎所有电镀都采用有机添加剂[,3]。本课题运用正交实验的方法对电镀镍添加剂进行优选，目的是能够提高镀层的光亮度，镀液的沉积速度、电流效率以及分散能力，同时又要降低镀液对环境的污染，从而为电镀镍的工业应用提供理论参考。

1.2 电镀概述

1.2.1镀镍层性质及用途

镍具有银白色(略呈黄色)金属光泽，具有铁磁性，密度为8.9，原子量为58.71,

标准电极电位为-0.25伏。镍具有很强的钝化能力，在空气中能迅速地形成一层极薄的钝化膜，使其保持经久不变的光泽、常温下，镍能很好地防止大气、水、碱液的浸蚀。在碱、盐和有机酸中很稳定，在硫酸和盐酸中溶解很慢，易溶于稀硝酸。

由于镍的硬度较高(HV 240-500)，所以镍层可以提高制品表面硬度，并使其具有较好的耐磨性。镍是铁族元素，属于电化学极化较大的元素，当电解时能产生较大的极化作用，即使在很小的电流密度下，也会产生显著的极化作用。因此，镀镍与镀锌、镀铜不同，它不需要特殊添加剂。因为电沉积镍时有较大的极化作用，所以在强酸性介质中，根本不可能把它沉积出来，只能使用弱酸性电解液。

电镀镍工艺是最通用的表面处理工艺之一，也是一种非常重要的电镀工艺，它可以应用于装饰、工程和电铸等方面，在装饰、工程和电铸方面，电镀镍是应用最广泛的表面处理工艺之一，这主要得益于电镀镍工艺的持续进步。在微电子机械系统应用中，电镀镍在识别可动结构方面也有着广阔的前景。

1.2.2镀镍过程中的电极反应

1、阴极反应

镍和其它铁族金属一样，交换电流密度很小。这就决定了镍离子放电时会产生较大的电化学极化。这对形成细晶的镍镀层具有决定性的作用。这也是不必采用络合剂，只用单盐型镀液就能获得令人满意的镀层的主要原因。镀镍的阴极过程实际上只是N i.2+ 和H+ 的竞相放电。主要阴极反应为：

在实际镀镍过程中，镍可以优先析出，而且有较高的阴极电流效率。

2.阳极反应

镀镍采用可溶性的镍阳极，阳极反应为金属镍的化学溶解，即：

由于镍具有强烈的钝化性能，当有电流通过时，镍的钝化倾向表现得更加强烈。当电解液中无活化剂(cl—)或活化剂不足时，电流密度达到某一数变正。而且电流不再升高值之前，能维持阳极的正常溶解，再继续增加电流密度，阳极电位将急剧变正，同时阳极表面生成一层褐色的膜。此时阳极的正常溶解停止，发生氧的析出反应，此时阳极钝化了。其反应式为：

当阳极钝化后，电解液中的镍离子浓度降低，而氢离子浓度增加，导致阴极电流效率下降，并恶化了镀层质量。目前防止镍阳极钝化的有效方法是加入一定量的氯化物几，因为它在一定的浓度范围内能有效地促进镍阳极的正常溶解，对电流效率和镀层质量亦不发生显著影响。由于阳极产生的镍离子可以补充阴极失去的镍离子，所以电镀镍过程可以连续不断地进行。

1.2.3镀液的成分及其作用

1、硫酸镍

硫酸镍是镀镍溶液中的主盐，起着供给Ni2+的作用，工业用的硫酸镍有N i

SO

4·7H

2

0和NiS0

4

·6H

2

0两种，前者镍含量20.9%，而后者的镍含量为22.31%。

镀镍电解液的主盐可以采用硫酸镍和氯化镍，其中硫酸镍应用较广泛，因为硫酸镍的溶解度大、纯度较高、价格低廉;使用氯化镍作主盐配制的电解液分散能力和导电性均优于硫酸镍，但氯离子含量过高，会使镀层内应力变大，并加剧了厂房及设备的腐蚀。

镍盐的含量可在较大范围内变化，一般控制在100-350克/升。当镍盐含量低时，电解液的分散能力好，镀层结晶细致，易于抛光，但沉积速度慢，阴极电流效率低;当含量高时镀液中镍离子含量相对稳定，有利于提高阴极电流效率，允许使用的电流密度高，沉积速度快，适用于快速镀镍。含量过高时阴极极化降低，分散能力变差，同时电解液的带出损失较大。

2.氯化镍或氯化钠

这些化合物中的氯离子为阳极活化剂。在镀镍电解液中，若不加氯离子或氯离子含量不足时，阳极容易钝化。阳极钝化对电镀生产是极为不利的，加入或适当补充氯化镍或氯化钠后，氯离子能够吸附在阳极表面，降低阳极电位，去极化作用非常显著。氯离子阻止了二价镍离子氧化成三价镍离子，从而阻止了钝化膜的形成。除CI一之外，I一、Br一也可作为阳极活化剂。由于氯化钠货源充足，价格便宜，所以使用的较多。但是实际中发现加入氯化钠的镀液由于引入了较多的钠离子，使镀层发脆，内应力高，结合力差，光亮性也差。在快速镀镍溶液中，为了减少钠离子的影响，通常采用氯化镍作为阳极活化剂。

3.硼酸

硼酸在镀镍电解液中是一种缓冲剂。每种电解液，在一定的条件下，pH值只有维持在一定的范围内，才能使电镀过程顺利进行。硼酸就是起稳定pH值作用的成分。在电镀过程中电解液中H+放电，会使电解液的酸度下降，此时，硼酸水解，以保证pH值维持在工艺范围内。

硼酸含量小于15克/升时，它的缓冲作用甚微，一般硼酸用量在30-40克/升之间浓度较高，缓冲作用加强，因为随着硼酸浓度的提高，有一部分硼酸会

转化成四硼酸:

四硼酸对防止镍离子在阴极膜中形成氢氧化物或碱式硫酸镍的作用，比硼酸更强，缓冲作用更好。所以在镀镍溶液中的含量以稍高一些为宜。但是硼酸在室温下只能溶解40g/L左右，加热虽能增加它的溶解，但在镀液温度降低时，溶解的硼酸又会结晶析出，影响镀层质量，镀镍的阴极电流效率也随硼酸含量增高而下降。

4.氟化钠

其作用时进一步提高镀液的缓冲能力。这可能是由于氟离子与硼酸根离子作用形成了氟硼酸根的缘故。氟化物会与镀液中的钙、镁离子作用生成沉淀，导致

镀层粗糙，同时还使镀液处理某些杂质比较困难，因此应用不多。

5.硫酸钠和硫酸镁

硫酸钠和硫酸镁是导电盐，在硫酸盐低氯化物电解液中，由于硫酸镍的电导率较低，因而电解液的导电性能较差，也使电解液的分散能力变差，槽电压升高，允许使用的电流密度降低。为此在电解液中加入硫酸钠和硫酸镁以改善电解液的电导。在现代快速镀镍溶液中，由于导电盐具有降低阴极极限电流密度和阴极电流效率的缺点，一般不用硫酸盐作导电盐，而是通过提高电解液中氯化镍含量来增加电解液的电导。

6.十二烷基硫酸钠

十二烷基硫酸钠为润湿剂或称针孔防止剂。镀镍层的针孔是比较多的，其形成原因是氢气泡在阴极表面滞留而发生屏蔽作用的结果。氢气泡并不是形成针孔的直接原因，其直接原因是气泡滞留在阴极表面跑不掉。加入润湿剂后，电解液对电极表面的润湿性能变好，氢气不易吸附在电极表面上，从而减少或消除了针孔的发生，十二烷基硫酸钠为常用的润湿剂，适宜用量为0.1克/升左右。含量太低不能有效地消除针孔;含量过高，去除针孔的作用并不随之增加，却在电镀时产生较多泡沫覆盖在镀液表面，使氢气聚集而产生爆鸣现象。

7，双氧水

双氧水也是一种防针孔剂。它的作用机理是将氢氧化成氢离子而减少氢气泡的生成。由于它是一种强氧化剂，可以破坏光亮镀镍溶液所含的光亮剂，所以不能在镀亮镍的镀液

中使用。

1.2.4工艺条件的影响

1. pH值

镀镍溶液的pH值对镀层质量影响很大。在镍的沉积过程中，由于氢同时析出，使阴极区附近的pH值升高，在pH值大于6时，阴极区中将会生成氢氧化镍和碱式硫酸镍沉淀，夹杂在镀层中，使镀层变脆，孔隙率增加，产生麻点。如果pH 值过低，氢的析出量将增加，镀层产生较多的针孔。几一般来说，pH值较高，镀液的分散能力较好，阴极电流效率高，但为防止因析氢而造成的阴极区碱化，只能使用较小的阴极电流密度。PH值较低，可以提高镀液的导电性，促进阳极溶解，可以使用较高的阴极电流密度。可见pH值的影响有利有弊，电解液的pH值很低时(例如<<2 ),镍不能沉积，在阴极上只能析出氢气。生产中根据不同的pH值采用不同的电流密度和温度，如下表1-1：

表1-1pH值对电解液性能和镀层质量的影响

2.温度

在温度较高的电解液中获得镍镀层的内应力小，延展性好，故升高温度的目的在于提高盐类的溶解度，增加电解液的电导。因此，可采用镍盐浓度较高的电解液，并可在较高的电流密度下工作，可以强化生产。当电解液温度升高时，阳极极化和阴极极化均有所降低，阳极不易钝化，阴极电流效率也随温度的升高而增加(图1-3曲线1和2)。但是，升高温度也会带来一些不利的影响，因为随着温度的升高，盐类水解及氢氧化物沉淀的倾向增大，镀层易出现针孔，电解液的分散能力也有所降低，在生产中，普通镀镍一般采用18-35 0C;对快速镀镍、镀厚镍以及光亮镍一般采用40-60℃为宜。

3.电流密度

镀镍电解液类型很多，在电镀过程中采用的电流密度与电解液的组成，温度，和搅拌强度有关。也就是说，电流密度只能根据电解液组成，温度和搅拌情况而定，不能随意选择。电流密度对电流效率的影响比较复杂，它们的变化规律与电解液的pH值也有关，当pH值较高时，电流效率几乎与电流密度无关；当pH值低时，电流密度对电流效率的影响，随着温度不同也不相同几。

4.搅拌

搅拌可以加速传质过程，使反应粒子能迅速到达电极表面，减小浓差极化，加大电流密度。对镀镍过程搅拌更具有特殊作用。首先，可以防止因阴极表面附近液层镍离子和氢离子的贫乏而引起pH值的增加。PH值增加，容易产生氢氧化物沉淀，夹杂在镀层中，使镀层的内应力增加;其次，搅拌电解液有利于氢气泡从阴极表面逸出，减少镀层的针孔。搅拌方式可采用阴极移动、净化压缩空气搅拌及电解液高速循环等。快速镀镍可采用压缩空气搅拌和连续循环过虑装置。

5.阳极

镍阳极溶解的难易还与阳极材料有关。阳极材料的纯度不尽相同【26}，纯度很高的电解镍阳极在电镀时很容易钝化，而且在含氯化物的镀液中，约有0.5%左右的镍阳极成为疏松的镍渣，不但浪费了贵重的金属镍，而且镀层容易产生毛刺。比较适宜的镍阳极有以下几种：

（1）含碳镍阳极

在熔融的电解镍中，加入0:250l0^'0.35%的碳和0.250l0^'0.35%的硅铸造而成，或再经轧制。在含氯离子的镀液中溶解性能较好。

(2) 含氧镍阳极(去极化阳极)

在熔融的电解镍中，加入0.2500^'0.1%的氧化镍经浇铸、轧制而成。适用于瓦特镀镍液，榕解平稳均匀，表面有棕色膜。需要使用阳极袋。

(3)含硫镍阳极

镍阳极中含有0.02%-0.03%的硫。这种阳极溶解性好、活性强，可以使用大的阳极电流而不致钝化，所含的硫溶进溶液中可以除去其中的铜杂质。特别适于全硫酸盐镀液，不需要氯离子的活化。另外，阳极材料的形状最好与被镀零件的形状相仿，这样才能保证使阴极获得充分的均匀的镀层。

1.2.5镀镍光亮剂

光亮镀镍中的添加剂绝大多数是有机化合物。有机添加剂在电解液中的含量

虽然很少，但作用很大。除了可使镀层光亮之外，还在很大程度上决定了镀层的机械和化学性能。光亮镀镍的添加剂，就其作用可分为光亮剂、整平剂、应力消除剂和润湿剂。有的添加剂往往具有多种功能，例如糖精既是光亮剂，又是应力消除剂;香豆素既是整平剂，也是光亮剂。习惯上把镀镍光亮剂分成下面两大类，即第一类仁初级)光亮剂与第二类仁次级)光亮剂，目前又开始使用第三类光亮剂，称为辅助光亮剂。

1.第一类光亮剂仁初级光亮剂)

属于第一类光亮剂的化合物多数是具有=C－SO

2

－结构的有机化合物。其通式

为R

1-SO

2

-R

2

，式中R

1

为有一个或数个双键的芳香烃、苯、甲苯、蔡等)，R

2

为一

OH、- ONa、-NH

2

、-NH、-H等基团。使用这类光亮剂能显著减小镀镍层的晶粒尺寸，使镀层出现一定程度的光亮性。使用这类光亮剂会使镀层呈现压应力，在与次级光亮剂配合使用时可以抵消其产生的拉应力，增加了镀层的延展性，因此有时也把第一类光亮剂称为去应力剂。第一类光亮剂对阴极电位的影响比次级光亮剂小，当其浓度较低时，一般可使阴极过电位平均增加15-45mV,浓度提高，阴极过电位并不明显增加。初级光亮剂能使高电流密度区具有一定的光泽。有次级光亮剂存在时，初级光亮剂的作用更为明显，两类光亮剂配合使用能够获得最佳光亮效果。

2.第二类光亮剂（次级光亮剂，发光剂)

使用次级光亮剂获得的镀层多数是脆性的，而且获得光亮镀层的电流范围狭小，只有和第一类光亮剂配合使用时，光亮范围才能明显扩大。这种光亮剂能明显地增加阴极极化，光亮镀镍电解液中常使用的光亮剂多数为含有不饱和基团，

羟基和炔基的有机化合物。常使用的光亮剂有:含有羟基的，如氧杂萘邻酮（俗称香豆素)，由于香豆素的化学稳定性较差，使用过程中易分解成难溶于水的邻基苯丙酸，邻基苯丙酸会使镀层延展性降低，光泽性变差。因此，大多数厂家在使用香豆素的电解液中添加甲醛，以抑制香豆素的分解，但是，甲醛是一种致癌物质，所以长期使用甲醛对环境势必带来危害。生产中应用较多的是1, 4丁炔二醇，它虽然能获得全光亮的镍镀层，但是使用它存在添加量范围窄、允许使用的电流密度范围也窄的缺点。

3.辅助光亮剂

日本的一些学者认为，镀镍光亮剂除上述两类之外，还应增加辅助光亮剂，如添加烯丙基磺酸钠。这类光亮剂单独使用时镀层的光亮吐不佳。它的主要作用是使光亮整平作用加快，防止或减少针孔的形成，降低次级光亮剂的消耗量。最主要的作用是使用这类光亮剂后，可提高制品的耐腐蚀性能。

1.3本课题研究的目的、内容和目标

1.3.1研究目的

针对镀镍存在着：(1)镀层结合强度差，甚至出现大面积脱落的现象;(2)镀液分散能力差，镀层薄厚不均匀，镀件低凹部分不容易上镀或镀层较薄;(3)镀层的光亮度差，出现镀层发暗、发灰等现象;(4)电流效率低、沉积速度慢，使得电镀耗电量大;(5)电镀液污染严重等问题。此次试验的目的就是，提高镀层的结合强度、光亮性和镀液的分散能力，同时研究添加剂与电流效率、沉积速度之间的关系，为镀镍的工业化提供参考依据。

1.3.2主要内容

（1）查阅大量资料，了解前人对此问题的解决方案，找出合适添加剂;

（2）在基础电镀液中加入各单一添加剂并且测试各指标;

（3）通过对比的方法，找出较好几种的添加剂;

（4）对通过对比法优选出的添加剂进行配对正交实验;

（5）对通过正交实验优选出来几种的复合添加剂配方进行比较，进一步优选出较好的复合添加剂配方;

（6）将最终优选出的那几种复合添加剂配方跟某电镀厂的电镀液进行测试比较。

（7）讨论添加剂的作用机理。

1.3.3主要目标

(1)对单一添加剂进行性能测试，找出各种添加剂单独作用时的规律;为实现添加剂的复配提供理论基础;

（2)通过大量的正交实验，优选出高质量的复合电镀镍添加剂，使电镀镍时的光亮度、电流效率、沉积速度和分散能力都有所提高并且对环境的污染控制到最低;

(3)通过理论分析指出，不同类型添加剂的作用规律，为电镀添加剂的进一步研究提供理论指导。

2、实验方案及路线

2.1、添加剂初选方案

参照文献中的配方，以0.1g/L的十二烷基硫酸钠为润饰剂，选取了选取糖精、1,4丁炔二醇、香豆素、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酞胺和水合三氯乙醛为添加剂，以镀层的光亮度，镀液的沉积速度、电流效率和分散能力为指标，采用对比实验的方法对每种添加剂的作用规律进行探讨，并选出较好的几种添加剂，为下一步试验奠定基础。

2.2复合添加剂正交筛选方案

单一添加剂的效果具有很大的局限性，各单一添加剂只能提高电镀镍的某些性能，但不能达到综合提高电镀镍各项性能的目的。因此，必须将第一类光亮剂、第二类光亮剂以及辅助光亮剂配合使用，才能获得比较理想的镀层，而且可以通过筛选获得提高电镀液的沉积速度、分散能力和电流效率的添加剂。本文主要运用正交实验对复合添加剂进行筛选。将通过比较的方法初选出来的添加剂，再根据第一类光亮剂+第二类光亮剂+辅助光亮剂的原则进行复合。除了添加剂种类和浓度之外，电镀过程中的电流密度、电镀液的温度和时间等工艺参数对电镀过程的影响也很大，因此本次试验以镀层的光亮度、镀液的沉积速度、电流效率和分散能力为评价指标，采用L,,(9 X 35)混合体系正交试验表来进行复合的添加剂的筛选，其中，赋予电流密度九个水平，赋予添加剂I浓度、添加剂11浓度、添加剂III浓度、温度以及时间这五个因素均三个水平。具体情况，由于本人能力有限，请参考相关文献。

2.3优化方案设计

通过每一组正交实验都能够筛选出一种这种复合方式的较佳配方以及与之相适应的工艺参数，进一步对各组正交试验筛选出来的较佳添加剂配方在与之对应的最佳工艺参数条件下对各指标的影响效果进行分析研究，从而优选出几种较好的配方，再将得出的优化复合添加剂配制的镀镍液与目前工业上现用的电镀液进行性能比较，对其实用进行检验，确定其适用范围，从而获得最优的添加剂配方和工艺参数。

3、试验材料及方法

3.1试验材料及设备

3.1 .1试验材料

1.基体材料

电镀巾所用的基体祠料为铜片，尺寸为:长30mm，宽20mm,厚0 .5mm，挂孔直径3mma

2.化学试剂

硫酸镍（分析纯）、氯化镍（化学纯）、盐酸（分析纯）、硫酸（分析纯）、硼酸（分析纯）、十二烷基硫酸钠（分析纯）、硝酸（分析纯）、糖精（GB4578）、1,4丁炔二醇（分析纯）、对甲苯磺酰胺（化学纯）、苯亚磺酸钠（化学纯）、香豆素（化学纯）、水合三氯乙醛（化学纯）、烯丙基磺酸钠（化学纯）。具体分子式本文省略。

3.1 .2试验设备

1，电镀电源：60V, DF1701S多路可调的稳压稳流直流电源;

2.加热设备:DZKW一C型恒温水浴锅;

3，干燥装置:DGB20Q03台式干燥箱;

4.电镀槽:玻璃烧杯;

5.其它试验用品;量筒，玻璃棒，TG328A电子天平(精度0.0001g}.滤纸、药勺、导线等。

3.2试验方法

主要包括：1、基体镀前处理 2、主盐浓度的选取及电镀镍溶液的配制 3、电镀镍工艺流程 4、镀液性能的检测 5、镀层性能的检测（*注：具体的方法步骤请参考相关资料）

4、试验结果及分析

4.1、正交筛选试验结果及分析

通过相关试验结果及分析可以得到，单独使用某一种添加剂时效果比较片面，很难达到综合提高电镀质量的目的。为此选出了糖精、对甲苯磺酞胺、苯亚磺酸钠、1,4丁炔二醇、水合三氯乙醛和烯丙基磺酸钠这六种添加剂进行正交试验测试，以期待能够从各方面提高电镀质量的目的。在选出的这六种添加剂中糖精、对甲苯磺酞胺、苯亚磺酸钠属于第一类光亮剂，1,4丁炔二醇和水合三氯乙醛属于第二类光亮剂，烯丙基磺酸钠为辅助光亮剂。根据第一类光亮剂+第二类光亮剂+辅助光亮剂的原则，将正交实验进行配组。查阅相关文献的试验结果，得出以下结论：

(1)电流密度的大小是影响各指标的最重要的因素，即：电流密度的大小对电镀镍的各种性能指标起着决定性的作用，如何选择电镀镍的电流密度是至关重要的。

(2)电镀温度对光亮度的影响有很大差异，对糖精++1,4丁炔二醇+烯丙基磺酸钠和对甲苯磺酞胺+1,4丁炔二醇+烯丙基磺酸钠这两种复合添加剂，温度对光亮度有显著影响。而在其它添加剂体系中，温度对光亮度的影响都较小，。因此，温度在上述两种体系中是比较重要的因素。

(3)通过有关的正交试验确定出三种较好的复合添加剂以及与之相对应的工艺参数:（1）、电流密度4.5A/dm2，糖精浓度1.Og/L,1,4丁炔二醇浓度0.2g/L，烯丙基磺酸钠浓度1.0g/L,温度50℃，时间3min。（2）电流密度4.5A/dm2;对甲苯磺酞胺浓度0 .1 g/L; 1, 4丁炔二醇浓度0.2g/L;烯丙基磺酸钠浓度0.5g/L;温度50℃;时间10min。（3）电流密度4A/dm2,苯亚磺酸钠浓度0.05g/L, 1,4丁炔二醇浓度0.2g/L，烯丙基磺酸钠浓度0.5g/L,温度50℃，时间3min。

5、镀镍添加剂的作用机理及结论

5.1、添加剂的作用机理

添加剂通常是指在电镀液中加入的少量物质，它不会明显改变镀液的电性质，但会显著改善镀层的质量。从其性质上来说，有无机物、有机物;从作用来说，有pH缓冲、阻滞、整平、增光、防针孔、阳极活化、防氧化等。

添加剂的作用机理比较复杂，一般情况下，它吸附在电极表面，通过物理吸附形成单层吸附或多层吸附，吸附层对电极表面起了局部的覆盖作用，在影响电极反应速度的同时提高了阴极极化，改善了镀层质量。

本文提到的试验选用NICl:为络合剂，它既影响阳极过程又影响阴极过程，它在镀镍液中增加金属离子溶解度、改善阳极溶解情况、提高阴极极化、扩大电流密度范围、增加溶液导电性、保持镀液稳定，从而改善镀层质量。

十二烷基硫酸钠为润湿剂，它是阴离子表面活性剂，在阴极表面吸附时，其亲水基团趋向阴极表面，疏水基团朝向溶液，降低了电极与溶液之间的界面张力，使电解过程中在阴极可能产生的氢气泡难以在界面滞留，这样就有效地减少了氢气泡造成的针孔、麻点。除此之外，还有对于电镀镍来说非常重要的添加剂——光亮剂。

1.初级光亮剂

本次试验中选用的初级光亮剂为糖精、对甲苯磺酞胺和苯亚磺酸钠，它们的结构特点是含有磺酞基，且邻近磺酞基有不饱和碳键。这些添加剂通过不饱和碳键吸附在阴极的生长点上，增大阴极极化，从而显著减小镀层的晶粒尺寸，使镀层产生柔和的光泽。这类添加剂在金属离子放电的同时，也被阴极还原，将以硫化物的形式进入镀层，这些硫化物夹杂到晶格中具有半导体的电子传导特性，可以沟通晶粒之间的电子流，因而提高镀层光亮度。它们的缺点是，使镀层产生压应力，但若与产生张应力的次级光亮剂配合使用，在一定条件下可以得到应力为零的镀层。

2.次级光亮剂

这类光亮剂具有明显的整平作用。本文所提到的试验中选用1,4丁炔二醇、香豆素和水合三氯乙醛为次级光亮剂，这些添加剂的结构特点是均含有不饱和键，它们能显著地改善镀液的整平性能。这是因为加入的这些添加剂优先吸附在吸附能力较强、生长速度较快的高指数晶面，使阴极表面上各处的生长速度趋于一致;或者添加剂在阴极表面形成完整的吸附层，且处于不断进行吸附、脱附的动平衡状态，在脱附与吸附的间隙发生点沉积，由于在阴极表面上这一过程是均匀进行的，所得到的镀层也是均匀的。这类添加剂的缺点是，会使镀层产生张应力。所以最好与初级光亮剂配合使用，就可以获得具有镜面光泽的镍镀层，且镀层延展性良好。

3。辅助光亮剂

本文所提到的试验中选用烯丙基磺酸钠为辅助光亮剂，其结构特点是既含有初级光亮剂的C-S基团，有含有次级光亮剂的G=G基团。辅助光亮剂单独使用时并不能使镀层获得很好的光亮性，但若与初级光亮剂和次级光亮剂配合使用，则可起到巨列一种或多种作用:

C1)加快出光和整平速度;

C2)减少其他光亮剂的消耗;

C3)减少针孔。

总之，一种较好的光亮镀镍用添加剂，至少含有一种初级光亮剂和一种次级光亮剂，且两者配合适当以满足对镀层应力的要求。若含有辅助光亮剂，则添加

剂的功能可得到进一步加强。

就目前研究而言，比较普遍的看法认为;光亮剂在阴极表面上进行了分解还原和吸附，并参与了共沉积。即光亮剂影响了电极表面的反应。除了以上提到的作用机理以外，对镀镍光亮剂作用机理还有以下解释:

1.晶粒细化作用

一般认为镀层的光亮作用和镀层的微粒结晶有关，通常晶粒越细，镀层就越亮。而光亮剂具有使镀层结晶明显细化的作用，它的原因如下:

(1)由于光亮剂的加入，增加了阴极的极化，使析氢增加，因而造成了阴极附近溶液pH值的上升，镍离子与添加剂的作用，使阴极附近镍离子减少，因而结晶成长减慢、晶核增多、镀层结晶细化;

(1)由于添加剂在阴极表面的吸附，使阴极膜电阻增大，阻碍了镍离子的放电反应，因而抑制了镀层结晶的成长，使晶粒细化;

(1)添加剂在阴极膜中和镍离子形成配位体化合物，阻止了镍离子的放电反应，因而促使镀层结晶细化。

2.定向排列作用

光亮剂在阴极表面的吸附作用，阻碍了结晶沿着基体的直角方向的生长，因而使阴极上沉积的晶粒有规则的平行于基体表面排列，即产生层状组织，从而有利于形成平滑的表面，也有利于形成光的的定向发射，使镀层呈光亮性。

5.2结论

1.通过单一添加剂的研究得出以下结论:

(1)低温时，对甲苯磺酞胺和水合三氯乙醛对沉积速度的效果最好，苯亚磺酸钠对沉积速度的效果最差;在高温时，对甲苯磺酞胺对沉积速度的效果最好，香豆素对沉积速度的效果最差。

(2)低温时，对甲苯磺酞胺提高电流效率的效果最好，苯亚磺酸钠对电流效率的效果最差;在高温时，对甲苯磺酞胺对电流效率的效果最好，烯丙基磺酸钠次之，香豆素对电流效率的效果最差。

(3)低温时，对甲苯磺酞胺提高分散能力的效果最好，香豆素的效果对分散能力的效果最差;高温时，苯亚磺酸钠和稀丙基磺酸钠对分散能力的效果较好，水合三氯乙醛对分散能力的效果最差。

(4)低温时，对甲苯磺酞胺对光亮度的综合效果最好，香豆素对光亮度效果最差;在高温下，糖精对光亮度的提高作用最好，烯丙基磺酸钠对光亮度作用较小。

2.通过正交试验对复合添加剂进行研究得出以下结论:

(1)添加剂以不同的方式复合对电镀镍质量的影响有很大的差异。添加剂浓度不同会影响电镀质量，添加剂的组合方式不同也会影响电镀质量。

(2)通过正交试验得出三种优化配方:1.电流密度4.5A/dm2，糖精浓度1 .Og/L, 1,4丁炔二醇浓度0.2g/L，烯丙基磺酸钠浓度1.0g/L,温度50℃，时间3min。 2.电流密度4.5A/dm2;对甲苯磺酞胺浓度0.1g/L; 1,4丁炔二醇浓度0.2g/L;烯丙基磺酸钠浓度0.5g/L;温度50℃;时间10min。 3.电流密度4A/dm2，苯亚磺酸钠浓度0.05g/L, 1,4丁炔二醇浓度0.2g/L，烯丙基磺酸钠浓度0.5g/L,温度50℃，时间3min。

本文只参考了选用了糖精、1,4丁炔二醇、香豆素、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酞胺、水合三氯乙醛和稀丙基磺酸钠这七种电镀镍添加剂以光亮度、沉积速度、电流效率和分散能力为指标进行了试验的相关资料。以后会关注更多的关于电镀添加剂的研究课题。

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化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别

化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 (2012-05-21 09:46:29) 转载▼ 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 1. 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。 2. 化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。 3. 化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应，化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极。 4. 化学镀过以对任何形状工件施镀，但电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀。 5. 电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。 6. 高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。 7. 化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。 8. 化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化

物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。关于化学镀镍层的工艺特点 1. 厚度均匀性 厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀，电镀层的厚度在整个零件，尤其是形状复杂的零件上差异很大，在零件的边角和离阳极近的部位，镀层较厚，而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄，甚至镀不到，采用化学镀可避免电镀的这一不足。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，任何部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2. 不存在氢脆的问题 电镀是利用电源能将镍阳离子转换成金属镍沉积到阳极上，用化学还原的方法是使镍阳离子还原成金属镍并沉积在基 体金属表面上，试验表明，镀层中氢的夹入与化学还原反应无关，而与电镀条件有很大关系，通常镀层中的含氢量随电流密度的增加而上升。3. 很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等均是由材料和零部件的表面层体现出来，在一般情况下可以采用某些具有特殊功能的化学镀镍层取代 用其他方法制备的整体实心材料，也可以用廉价的基体材料化学镀镍代替有贵重原材料制造的零部件，因此，化学镀镍

化学镀镍缺陷介绍、分析及解决

化学镀镍缺陷介绍、分析及解决 目录 序言 第一部分缺陷的分类 第二部分如何分析缺陷的类别 第三部分缺陷产生的原因 第四部分如何消除缺陷 第五部分（补充）研磨及其前工段来料缺陷分析 序言 作为一名电镀工作者，每天都会接触到各种各样的缺陷，学会分析这些缺陷对我们来说相当重要，不及时的分析出缺陷的成因，就难以找出消除缺陷的方法，那么缺陷就会继续产生，甚至危及生产。打个比方，缺陷好比病人，而你是医生，当病人来找你时，你首先要做的是通过望闻问切确定病人的病情（对于缺陷来说，就是观察缺陷的外观，确定缺陷产生的原因），然后对症下药（确定缺陷产生的原因后，找出产生缺陷的地方加以改正），不同的病情下不同的药（不同的缺陷用不同的方法解决），诊断错误不但不会解决病情，还会加重病情（没分析出缺陷产生的原因，那么缺陷就会继续产生，甚至危及生产），合格的电镀工作者应该能准确的判断出缺陷产生的根源并加以改正。 下文缺陷分析的方法不具有绝对性，例如A1，我们分析镀前还是镀后产生一般是看镀后缺陷处有无瘤状物，没有一般认为是镀前产生的，但一些比较轻微撞伤的铝片，镀后也看不见瘤状物。所以，在实际生产中，缺陷分析的方法只具有参考性。 第一部分缺陷的分类 总的说来，电镀产生的缺陷分为电镀前，电镀过程中，电镀后，共三大类，每大类下面有分有很多小类，下面一一介绍： ㈠：电镀前的缺陷 可细分成上工装、吊蓝和前处理三块。 1：上工装 上工装产生的缺陷主要是内径和外径，表面较少见，内径缺陷可由装挂臂，定位杆和挂杆产生。其中： 装挂臂可以产生内径B1，内径C9和表面B1。内径B1（图例1-1）为靠内径0.5CM内，一条或数条不超过0.5CM的不平行于圆周切线的直线擦伤。装挂臂产生的C9（图例1-2）位于盘片内径的两个点，该两点与圆心的夹角在90度左右。表面B1（图例1-3）为基本指向圆心的贯穿内外径的较长直线，

化学镀镍镀层性能

化学镀镍：镀层性能 发布日期：2013-04-10 浏览次数：14 核心提示：化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。 1结构 化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。这些性能同样取决于槽液组成和沉积参数(如，温度和搅拌)，化学镀的另一个重要优点是它能够在任意形状的物体上沉积均匀的镀层。 化学镀镍层依据所使用的还原剂分为两类：一类是Ni—P合金；另一类是N —B合金。 镀态化学镀层是一种亚稳态过饱和合金[13]，在酸性镀槽中用次磷酸盐作还原剂沉积的化学镀层结构为非晶态或液体状[13]，在330℃左右热处理发现(文献[3，13]，见“基本原理”第16章)产生半结晶，面心立方(fcc)镍分布在金属互化物(如，Ni3P和Ni3B)中。沉积过程中不会形成金属互化物，因此镀态化学镀镍层中，P原子不规则地夹杂在Ni原子之间，正如上面所讨论(如图18—3所示)，Ni-P镀层中的P含量取决于镀槽的pH值。通常，槽液pH值越高，镀层的含P量越低，镍的结晶态越高，也就是说，P含量越低，组成膜层的单元镍晶粒的平均尺寸越大。因此，可以认为，P在晶体形成中起抑制剂的作用。可以通过下面简单形式进行解释：当P原子夹杂到Ni原子之间时，P原子的存在，减少了Ni原子之间接触形成延展镍晶体的可能性。沉积过程中伴随H2的逸出，接近生长膜处的pH值将升高，而随后的搅拌使pH值回到原来的较低值，这种周期变化使得P含量随膜层厚度变化，20世纪50年代[14]某些研究人员已经观察到了这一现象。另外，P含量还决定材料密度，图18—4表明，在P含量为0时，镀层的密度接近其金属块的密度[15]。

化学镀镍与电镀镍工艺相互之间的区别

化学镀镍与电镀镍工艺及相互之间的区别 1 电镀镍 电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀镍是将零件浸入镍盐的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镍镀层。电镀镍的配方及工艺条件见表1。 电镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②稀盐酸浸泡；③冲净；④浸入镀液； ⑤调节电流进行电镀； ⑥自镀液中取出；⑦冲净；⑧煮；⑨烘干。 表1 电镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值电流密度 /A/dm2 硫酸镍硫酸镁硼酸氯化钠 100-170 21－30 14－30 4－12 室温5－6 0.5 电镀镍的优点是镀层结晶细致，平滑光亮，内应力较小，与陶瓷金属化层结合力强。电镀镍的缺点是：①受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮，起泡，麻点，黑点等；②极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响，造成均镀能力差，此外金属化瓷件之间的相互遮挡也会造成瓷件表面有阴阳面的现象；③对于形状复杂或有细小的深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面；④需要用镍丝捆绑金属化瓷件，对于形状复杂、尺寸较小、数量多的生产情况下，需耗费大量的人力。 2 化学镀镍 化学镀镍又称无电镀或自催化镀，它是一种不加外在电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍层，当镍层沉积到活化的零件表面后由于镍具有自催化能力，所以该过程将自动进行下去。一般化学镀镍得到的为合金镀层，常见的是Ni-P合金和Ni-B合金。相较Ni-P合金而言，Ni—B合金的熔焊能力更好，共晶温度高，内应力较小，是一种更为理想的化学镀镍方式。但本文着重讨论的是Ni-P合金镀层。 化学镀镍的配方及工艺条件见表2。 表2化学镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值 硫酸镍次磷酸钠柠檬酸钠氯化铵 45－50 45－60 20－30 5－8 85 9.5 化学镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②冲洗；③活化液浸泡；④冲净； ⑤还原液浸泡；⑥浸入镀液并不时调节pH值；⑦自镀液中取出；⑧冲净；⑨煮；

化学镀镍液的主要组成及其作用

化学镀镍液的主要组成及其作用 优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、络合剂、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盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离子。早期曾用过氯化镍做主盐，但由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前已很少有人使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能是有益的。但因其价格昂贵而无人使用。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于在使用中随着补加次磷酸钠而带入大量钠离子，同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进行不断的补加，所含杂质元素会在镀液的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单，做到每个批量的质量稳定，尤其要注意对镀液有害的杂质尤其是重金属元素的控制。 还原剂 用得最多的还原剂是次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制，而且合金镀层性能良好。次磷酸钠在水中易于溶解，水溶液的pH值为6。是白磷溶于NaOH中，加热而得到的产物。目前国内的次磷酸钠制造水平很高，除了国内需求外还大量出口。 络合剂 化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外，最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主要取决于络合剂的选用及其搭配关系。 络合剂的第一个作用就是防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命。如果镀液中没有络合剂存在，由于镍的氢氧化物溶解度较小，在酸性镀液中便可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子，它有水解倾向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中有部分络合剂存在则可以明显提高其抗水解能力，甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH值增加，六水合镍离子中的水分子会被OH根取代,促使水解加剧，要完全抑制水解反应，镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液使用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加入络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低,可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。 络合剂的第二个作用就是提高沉积速度，加络合剂后沉积速度增加的数据很多。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。 能应用于化学镀镍中的络合剂很多，但在化学镀镍溶液中所用的络合剂则要求它们具有较大的溶解度，存在一定的反应活性，价格因素也不容忽视。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，如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等，或用它们的盐类。在碱浴中则用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐。不饱和脂肪酸很少使用，因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子，降低还原剂的利用率。而常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等则很少使用，乙酸常用作缓冲剂，丙酸则用作加速剂。 稳定剂 化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于种种原因，如局部过热、pH值提高，或

电镀镍与化学镀镍

电镀镍的特点、性能、用途： 1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化 膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。 2 、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大 气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。 3、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。 由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。镀镍层 还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸 工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐 磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀 镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的 自润滑性，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。 4、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材 料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层， 其抗蚀性更好，外观更美。在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目

的。特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机 部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。 5、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量 的10%左右。 化学镀镍的特点、性能、用途： 1、厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避 免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消 耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2、镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。 3、很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。 4、可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材 料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。 5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。 6、热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用 于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等

电镀镍质量要求

DKBA 华为技术有限公司内部技术规范 DKBA0.450.0018 REV.B 代替DKBA0.450.0018 REV.1.0 电镀镍质量要求 Requirements for Nickel Plating 2009年06月30日发布2009年07月01日实施 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co., Ltd. 版权所有侵权必究 All rights reserved

修订声明Revision declaration 本规范拟制与解释部门：整机工程部 本规范的相关系列规范或文件：无 相关国际规范或文件一致性：无 替代或作废的其它规范或文件：DKBA0.450.0018.REV.1.0 相关规范或文件的相互关系：无

目录Table of Contents 1工艺鉴定要求 (5) 1.1总则 (5) 1.2设计要求 (5) 1.3鉴定程序 (5) 1.4试验及试样要求 (5) 1.4.1试样要求 (5) 1.4.2试验项目及试样数量 (5) 1.5试验方法及质量指标 (6) 1.5.1外观 (6) 1.5.2镀层厚度 (6) 1.5.3结合强度 (6) 1.5.4耐蚀性 (6) 1.5.5鉴定状态的保持 (6) 2批生产检验要求 (6) 2.1镀前表面质量要求 (6) 2.2外观 (6) 2.3镀层厚度 (7) 2.4结合强度 (7) 2.5耐蚀性 (7)

电镀镍质量要求 Requirements for Nickel Plating 范围Scope: 本规范规定了华为技术有限公司产品的钢、铜合金等金属基体零件上镀光亮镍的工艺要求及其质量要求。 本规范适用于电镀镍的工艺鉴定和批生产质量检验。 简介Brief introduction： 本规范分两部分，第一部分“工艺鉴定要求”规定了加工商必须保证的技术管理、工艺设施及产品质量水平要求，用作对供应商进行技术资格认证和首样质量鉴定，是华为对镀镍零件进行质量鉴定的依据；第二部分规定了正常批生产条件下产品质量要求，是生产方控制批生产镀层质量的标准依据，也是产品验收的质量依据。 关键词Key words： 镀镍，镀层，耐蚀性 引用文件： 下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的 术语和定义Term&Definition：

化学镀镍溶液的各种成分

化学镀镍溶液的各种成分 优异的化学镀镍溶液产生优异的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、加速剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 主盐 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需要 的镍离子。早期曾用过氯化镍做主盐，但由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前已很少有人使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能是有益的。但因其价格昂贵而无人使用。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于在使用中随着补加次磷酸钠而带入大量钠离子，同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进行不断的补加，所含杂质元素会在镀液的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单，做到每个批量的质量稳定，尤其要注意对镀液有害的杂质尤其是重金属元素的控制。 还原剂 用得最多的还原剂是次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制，而且合金镀层性能良好。次磷酸钠在水中易于溶解，水溶液的PH值为6。是白磷溶于NaOH中，加热而得到的产物。目前国内的次磷酸钠制造水平很高，除了国内需求外还大量出口。 络合剂 化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外，最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主要取决于络合剂的选用及其搭配关系。 络合剂的第一个作用就是防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命。如果镀液中没有络合剂存在，由于镍的氢氧化物溶解度较小，在酸性镀液中便可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子，它有水解倾向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中有部分络合剂存在则可以明显提高其抗水解能力，甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH 值增加，六水合镍离子中的水分子会被OH根取代，促使水解加剧，要完全抑制水解反应，镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液使用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加入络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低，可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。络合剂的第二个作用就是提高沉积速度，加络合剂后沉积速度增加的数据很多。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。 能应用于化学镀镍中的络合剂很多，但在化学镀镍溶液中所用的络合剂则要求它们具有较大的溶解度，存在一定的反应活性，价格因素也不容忽视。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，如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等，或用它们的盐类。在碱浴中则用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐。不饱和脂肪酸很少使用，因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子，降低还原剂的利用率。而常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等则很少使用，乙酸常用作缓冲剂，丙酸则用作加速剂。 稳定剂 化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于种种原因，如局部过热、pH值提高，或某些杂质影响，不可避免的会在镀液中出现一些活性微粒—催化核心，使镀液发生激烈的均向自催化反应，产生大量Ni—P

化学镍和电镀镍区别

化学镀镍是通过自身的催化作用，也称为无电镀镍，电镀镍通过基体之间的电位差靠外界放电来进行，成本基本来说没有太大的差别！ 电镀镍主要用作防护装饰性镀层。它广泛用于汽车、自行车、钟表、医疗器械、仪器仪表和日用五金等方面。借电化学作用，在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的方法。可用作表面镀层，但主要用于镀铬打底，防止腐蚀，增加耐磨性、光泽和美观。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀，电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩 化学镀镍与电镀镍层性能比较 镀层性能电镀镍化学镀镍 组成含镍99%以上平均92%Ni+8%P 结构晶态非晶态 密度8.9 平均7.9 镀层均匀性变化±10% 熔点/℃1455 ～890 镀后硬度(VHN) 150～400 500～600 热处理后硬度(VHN) 不变900～1000 耐磨性良好优良 耐腐蚀性良好(镀层有孔隙) 优良(镀层几乎无孔隙) 相对磁化率36 4 电阻率/Ω?CM7 60～100 热导率/W?M-1?K-1?1040.67 0.04～0.08 线膨胀系数/K-1 13.5 14.0 弹性模量／MPa 207 69 延伸率 6.3% 2% 内应力／MPa ±69±69

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化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。

电镀镍工艺

1、作用与特性 PCB(是英文Printed Circuie Board印制线路板的简称)上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，也常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点、触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊的要求，唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB，通常采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-5微米。 PCB低应力镍的淀积层，通常是用改性型的瓦特镍镀液和具有降低应力作用的添加剂的一些氨基磺酸镍镀液来镀制。 我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍(也称低应力镍或半光亮镍)，通常要求镀层均匀细致，孔隙率低，应力低，延展性好的特点。 2、氨基磺酸镍(氨镍) 氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀和印制插头接触片上的衬底镀层。所获得的淀积层的内应力低、硬度高，且具有极为优越的延展性。将一种去应力剂加入镀液中，所得到的镀层将稍有一点应力。有多种不同配方的氨基磺酸盐镀液，典型的氨基磺酸镍镀液配方如下表。由于镀层的应力低，所以获得广泛的应用，但氨基磺酸镍稳定性差，其成本相对高。 3、改性的瓦特镍(硫镍) 改性瓦特镍配方，采用硫酸镍，连同加入溴化镍或氯化镍。由于内应力的原因，所以大都选用溴化镍。它可以生产出一个半光亮的、稍有一点内应力、延展性好的镀层;并且这种镀层为随后的电镀很容易活化，成本相对底。 4、镀液各组分的作用： 主盐──氨基磺酸镍与硫酸镍为镍液中的主盐，镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。镀镍液的浓度随供应厂商不同而稍有不同，镍盐允许含量的变化较大。镍盐含量高，可以使用较高的阴极电流密度，沉积速度快，常用作高速镀厚镍。但是浓度过高将降低阴极极化，分散能力差，而且镀液的带出损失大。镍盐含量低沉积速度低，但是分散能力很好，能获得结晶细致光亮镀层。 缓冲剂──硼酸用来作为缓冲剂，使镀镍液的PH值维持在一定的范围内。实践证明，当镀镍液的PH值过低，将使阴极电流效率下降;而PH值过高时，由于H2的不断析出，使紧靠阴极表面附近液层的PH值迅速升高，导致Ni(OH)2胶体的生成，而Ni(OH)2在镀层中的夹杂，使镀层脆性增加，同时Ni(OH)2胶体在电极表面的吸附，还会造成氢气泡在电极表面的滞留，使镀层孔隙率增

化学镀镍(无解电镀镍介绍)

化学镀镍介绍 化学镀镍的定义与分类 化学镀镍，又称为无电解镀镍，是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。 化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金，按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类，磷含量低于3%的称为低磷，磷含量在3-10%的为中磷，高于10%的为高磷，其中中磷的跨度比较大，一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。 当然，本站主要介绍的是化学镀镍磷合金，有时为了方便我们简称化学镀了，而且EN也是化学镀镍简称。但化学镀不仅此一种镀种，比较成熟的还有化学镀铜，化学镀金，化学镀锡，还有一种复合镀层。其它镀种的市场占有量不足总量的1%，本站不做重点介绍。 化学镀镍的特点与发展简史 化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。 1844年，Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。经过了很多年1911年Bretau等研究者发表了有关次磷酸盐对镍盐的还原反应的研究的报告。但那时的化学镀镍溶液极不稳定，自分解严重，只能得到黑色粉末状镍沉积物或镍镜附着物镀层，没有实际价值。 化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的 A.Brenner和G.Riddell的发现，他们发现了克服沉积出粉末状镍的配方，于1946年和1947年两年中发表了很有价值的研究报告。 化学镀镍工艺的庆用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。 目前在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术在各个工业部门得到了广泛的应用。 （国内的化学镀镍发展也十分迅速，据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家，但这一数字在当时也是极为保守的。据站长推测国内目前每年的化学镀镍浓缩液消耗量在10万吨左右，总市场规模在150亿左右。） 化学镀镍溶液的组成与镀液成分设计常识 优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、络合剂、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盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离了。早期曾用过氯化镍做主盐，由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前已不再使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能的有益贡献因其价格昂贵而被抵消。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于使用中被加次磷酸钠而大量带入钠离子，同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进行不断的补加，所含杂质元素会在镀液的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单，做到每个批量的质量稳定，尤

化学镀镍配方汇编

简述电镀槽液加料方法与溶液密度测定方法 1.电镀生产现场工艺管理的主要内容： 1)控制各槽液成分在工艺配方规范内。遵守规定的化学分析周期。 2)保持电镀生产的工艺条件。如温度、电流密度等。 3)保持阴极与阳极电接触良好。 4)严格的阴极与阳极悬挂位置。 5)保持镀液的清洁和控制镀液杂质。 6)保持电镀挂具的完好和挂钩、挂齿良好的电接触。 2.电镀槽液加料方法：加料要以“勤加”“少加”为原则。 2.1固体物料的补充，某些有机固体料先用有机溶剂溶解,再慢慢加入以提高增溶性。若直接加入往往会使镀液混浊。一般的固体物料,可用镀槽中的溶液来分批溶解。即取部分电镀液把要加的料在搅拌下慢慢加入,待静止澄清,把上层清液加入镀槽。未溶解的部分,再加入镀液,搅拌溶解。这样反复作业,直到全部加完。在不影响镀液总体积的情况下,也可以用去离子水或热的去离子水搅拌溶解后加入镀槽。有些固体料易形成团状,影响溶解过程。可以先用少量水调成稀浆糊状,逐步冲稀以避免团状物的形成。 2.2液体物料的补充，可以用去离子水适当稀释或用镀液稀释后在搅拌下慢慢加入。严禁将添加剂光亮剂的原液加入镀槽。 2.3补充料的时机，加料最好是在停镀时进行。加入后经过充分搅匀再投入生产。在生产中加料,要在工件刚出槽后的“暂休”时段加入。可在

循环泵的出液口一方加入,加入速度要慢,药料随着出液口的冲击力很快分散开来。 2.4加料方法不当可能造成的后果： 2.4 1)如果加入的是光亮剂,则易造成此槽工件色泽差异。 2.4.2)如果加入的是没有溶解的固体料,则易造成镀层毛刺或粗糙。 2.4.3)如果是加入酸调节pH,会造成槽液内部pH不均匀而局部造成针孔。 3.镀液及其它辅助溶液密度的测试方法： 3.1要经常测定溶液的密度，新配制的镀液或其它辅助液,都要测定它的密度并作为档案保存起来供以后对比。镀液的密度一般随着槽龄增加而增加。这是由于镀液中杂质离子、添加剂分解产物等积累的结果,因此可以把溶液密度与溶液成分化验数据一起综合进行分析,判断槽液故障原因以利排除。 3.2溶液密度测定方法，在电镀生产中,常用密度计或波美计测试溶液密度。密度与波美度可以通过下列公式转换。对重于水的液体密度 =145/(145-波美度),波美度=(145x145)/密度,在用波美计测试时,其量程要从小开始试测,若波美计量程选择不当,会损坏波美计。 测试密度不要在镀槽内进行,应取出部分镀液在槽外进行。在镀槽中测试,当比重计或波美计万一损坏,镀液会被铅粒污染。应将待测液取出1.5L左右(用2000mL烧杯),热的溶液可用水浴冷却。然后将样液转移至1000mL直形量筒中,装入量为距筒口约20mm处,就可用比重计测量。 脉冲电镀电源使用须知

化学镀镍及其原理

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化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日 益受到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 （简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。 二化学镀镍

电镀镍的基本知识

硫酸镍为镍液中的主盐，镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。镀镍液的浓度随供应厂商不同而稍有不同，镍盐允许含量的变化较大。镍盐含量高，可以使用较高的阴极电流密度，沉积速度快，常用作高速镀厚镍。但是浓度过高将降低阴极极化，分散能力差，而且镀液的带出损失大。镍盐含量低沉积速度低，但是分散能力很好，能获得结晶细致光亮镀层。 缓冲剂──硼酸用来作为缓冲剂，使镀镍液的pH值维持在一定的范围内。实践证明，当镀镍液的pH值过低，将使阴极电流效率下降；而pH值过高时，由于H2的不断析出，使紧靠阴极表面附近液层的pH值迅速升高，导致Ni(OH)2胶体的生成，而Ni(OH)2在镀层中的夹杂，使镀层脆性增加，同时Ni(OH)2胶体在电极表面的吸附，还会造成氢气泡在电极表面的滞留，使镀层孔隙率增加。硼酸不仅有pH缓冲作用，而且他可提高阴极极化，从而改善镀液性能，减少在高电流密度下的“烧焦”现象。硼酸的存在还有利于改善镀层的机械性能。 阳极活化剂──除硫酸盐型镀镍液使用不溶性阳极外，其它类型的镀镍工艺均采用可溶性阳极。而镍阳极在通电过程中极易钝化，为了保证阳极的正常溶解，在镀液中加入一定量的 阳极活化剂。通过试验发现，CI—氯离子是最好的镍阳极活化剂。在含有氯化镍的镀镍液中，氯化镍除了作为主盐和导电盐外，还起到了阳极活化剂的作用。在不含氯化镍或其含量较低的电镀镍液中，需 根据实际性况添加一定量的氯化钠。溴化镍或氯化镍还常用来作去应力剂用来保持镀层的内应力，并赋与镀层具有半光亮的外观。 润湿剂——在电镀过程中，阴极上析出氢气是不可避免的，氢气的析出不仅降低了阴极电流效率，而且由于氢气泡在电极表面上的滞留，还将使镀层出现针孔。镀镍层的孔隙率是比较高的，为了减少或防止针孔的产生，应当向镀液中加入少量的润湿剂，如十二烷基硫酸钠、二乙基已基硫酸钠、正辛基硫酸钠等，它是一种阴离子型的表面活性物质，能吸附在阴极表面上，使电极与溶液间的界面张力降低，氢气泡在电极上的润湿接触角减小，从而使气泡容易离开电极表面，防止或减轻了镀层针孔的产生。 镀液的维护 1）温度——不同的镍工艺，所采用的镀液温度也不同。温度的变化对镀镍过程的影响比较复杂。在温度较高的镀镍液中，获得的镍镀层内应力低，延展性好，温度加致50度C时镀层的内应力达到稳定。一般操作温度维持在55--60度C。如果温度过高，将会发生镍盐水解，生成的氢氧化镍胶体使胶体氢气泡滞留，造成镀层出现针孔，同时还会降低阴极极化。所以工作温度是很严格的，应该控制在规定的范围之内，在实际工作中是根据供应商提供的最优温控值，采用常温控制器保持其工作温度的稳定性。 2）pH值——实践结果表明，镀镍电解液的pH值对镀层性能及电解液性能影响极大。在pH≤2的强酸性电镀液中，没有金属镍的沉积，只是析出轻气。一般PCB镀镍电解液的pH值维持在3—4之间。pH值较高的镀镍液具有较高的分散力和较高的阴极电流效率。但是pH过高时，由于电镀过程中阴极不断地析出轻气，使阴极表面附近镀层的pH值升高较快，当大于6时，将会有轻氧化镍胶体生成，造成氢气泡滞留，使镀层出现针孔。氢氧化镍在镀层中的夹杂，还会使镀层脆性增加。pH较低的镀镍液，阳极溶解较好，可以提高电解液中镍盐的含量，允许使用较高的电流密度，从而强化生产。但是pH 过低，将使获得光亮镀层的温度范围变窄。加入碳酸镍或碱式碳酸镍，pH值增加；加入氨基磺酸或硫酸，pH值降低，在工作过程中每四小时检查调整一次pH值。 3）阳极——目前所能见到的PCB常规镀镍均采用可溶性阳极，用钛篮作为阳极内 装镍角已相当普遍。其优点是其阳极面积可做得足够大且不变化，阳极保养比较简单。钛

化学镀镍工业应用概述

化学镀镍工业应用概述 由于化学镀镍层具有优秀的均匀性、硬度、耐磨和耐蚀性等综合物理化学性能，该项技术已经得到广泛应用，目前几乎难以找到一个工业不采用化学镀镍技术。据报道，化学镀镍在各个工业中应用的比例大致如下：航空航天工业：9%，汽车工业：5%，电子计算机工业：15%，食品工业：5%，机械工业：15%，核工业：2%，石油工业：10%，塑料工业：5%，电力输送工业：3%，印刷工业：3%，泵制造业：5%，阀门制造业：17%，其他：6%。世界工业化国家的化学镀镍的应用经历了80年代空前的发展，平均年净增速率高达10%～15%；预计化学镀镍的应用将会持续发展，平均年净值速率将降低至6%左右，而进入发展成熟期。在经济蓬勃发展的东亚和东南地区，包括中国在内，化学镀应用正在上升阶段，预期仍将保持空前的高速发展。 一、航空航天工业 航空航天工业为化学镀镍的使用大户之一，比较突出的应用实例是：美国俄克拉荷马航空后勤中心，自1979年以来，以及西北航空公司自1983年以来均采用化学镀镍技术修复飞机发动机零件。普拉特－惠特尼公司的JT8D喷气发动机虽已经停产，可是迄今仍有上千台这种发动机在波音727和麦道DC-9飞机上使用，原因是：一种高磷，压应力的化学镀镍技术用于修复JT8D六种型号的喷气发动机的叶轮，确保了这种发动机的重新使用。在航空发动机的涡轮机或压缩机的叶片上，通常镍磷合金化学镀厚为25～75um，以防止燃气腐蚀，其疲劳强度的降低比电镀铬少25%。俄克拉荷马航空后勤中心采用超

厚层化学镀镍修复飞机零件，镀厚达275～750um。原采用的电镀工艺时的返工率达50%，采用化学镀镍后合格率达90%以上，可见取得了明显的经济效益。飞机上的辅助发电机（APU）经化学镀镍后，其寿命提高3～4倍。重达8.2吨的涡轮发动机的主轴承面经化学镀镍100um，以防止开机和停机所引起的振动损坏。 为减轻重量，航空工业大量使用铝合金件，经化学镀镍表面强化后不仅耐蚀、耐磨，而且可焊，如冲程发动机的活塞头经化学镀镍后提高了使用寿命。其他还有钛合金件、铍合金件均采用低应力和压应力的化学镀镍表面保护等措施。 镍＋铊＋硼三元合金化学镀（NTB）被指定为普拉特－惠特尼喷气发动机上160多种零件的表面强化工艺,以抗擦伤和微动磨损,例如:NTB化学镀用于喷气发动机主轴密封。美国空军要求发动机制造商提供具有4000次战术周期,此时磨损量达0.178mm,如此必须拆卸重修，经NTB化学镀后主轴密封面磨损显著降低,经4000次战术周期后的磨损量约为0.008mm。 宇航系统广泛使用着金属光镜，其基体为强度高、重量轻的铍或铝，经专用化学镀镍表面强化，这种含磷量为12.2%～12.7%的化学镀镍可抛光至9?，如此高的精度在需要低惯性的宇宙空间里，有着卓越的性能。 我国的化学镀工业虽然起步较晚，但自九十年代以来经过各科研单位的不懈努力，现已拥有成熟的工艺和经验，在我国洛阳已建成飞机零件化学镀镍加工流水线。

化学镀镍溶液的组成及其作用分解

化学镀镍溶液的组成及其作用 主盐： 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，一般采用氯化镍或硫酸镍，有时也采用氨基磺酸镍、醋酸镍等无机盐。早期酸性镀镍液中多采用氯化镍，但氯化镍会增加镀层的应力，现大多采用硫酸镍。目前已有专利介绍采用次亚磷酸镍作为镍和次亚磷酸根的来源，一个优点是避免了硫酸根离子的存在，同时在补加镍盐时，能使碱金属离子的累积量达到最小值。但存在的问题是次亚磷酸镍的溶解度有限，饱和时仅为35g/L。次亚磷酸镍的制备也是一个问题，价格较高。如果次亚磷酸镍的制备方法成熟以及溶解度问题能够解决的话，这种镍盐将会有很好的前景。 还原剂： 化学镀镍的反应过程是一个自催化的氧化还原过程，镀液中可应用的还原剂有次亚磷酸钠、硼氢化钠、烷基胺硼烷及肼等。在这些还原剂中以次亚磷酸钠用的最多，这是因为其价格便宜，且镀液容易控制，镀层抗腐蚀性能好等优点。 络合剂： 化学镀镍溶液中的络合剂除了能控制可供反应的游离镍离子的浓度外，还能抑制亚磷酸镍的沉淀，提高镀液的稳定性，延长镀液的使用寿命。有的络合剂还能起到缓冲剂和促进剂的作用，提高镀液的沉积速度。化学镀镍的络合剂一般含有羟基、羧基、氨基等。 在镀液配方中，络合剂的量不仅取决于镍离子的浓度，而且也取决于自身的化学结构。在镀液中每一个镍离子可与6个水分子微弱结合，当它们被羟基，羟基，氨基取代时，则形成一个稳定的镍配位体。如果络合剂含有一个以上的官能团，则通过氧和氮配位键可以生成一个镍的闭环配合物。在含有0.1mol的镍离子镀液中，为了络合所有的镍离子，则需要含量大约0.3mol的双配位体的络合剂。当镀液中无络合剂时，镀液使用几个周期后，由于亚磷酸根聚集，浓度增大，产生亚磷酸镍沉淀，镀液加热时呈现糊状，加络合剂后能够大幅度提高亚磷酸镍的沉淀点，即提高了镀液对亚磷酸镍的容忍量，延长了镀液的使用寿命。 不同络合剂对镀层沉积速率、表面形状、磷含量、耐腐蚀性等均有影响，因此选择络合剂不仅要使镀液沉积速率快，而且要使镀液稳定性好，使用寿命长，镀层质量好。 缓冲剂： 由于在化学镀镍反应过程中，副产物氢离子的产生，导致镀液pH值会下降。试验表明，每消耗1mol的Ni2+同时生成3mol的H+，即就是在1L镀液中，若消耗0.02mol的硫酸镍就会生成0.06mol的H+。所以为了稳定镀速和保证镀