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1、化学沉镍 溶液,阳极反应: Ni - Ni+2 + 2 e 阴极反应: Ni+2 + 2 e - 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1.095克的镍,电解镍电镀,法拉第定律 说明了在给定数量的安培小时下有多少金属能沉积下来,电镀定律,法拉第定律 说明了沉积多少，但是并非说明沉积在哪儿,电解镍电镀,欧姆定律 解释了有多少电流实际到达待镀的工件 E = i x R i = E / R,电镀定律,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,溶液化学,还原过程 而非 电化学置换 或 浸没反应,自催化化学,还原过程 定义 在催化表面通过化学还
2、原反应，金属或合金的沉积不需要使用连续的电流 关键点 合金沉积 化学还原 要求表面有催化性质 不需要连续电流,自催化化学,铜 钴 金 镍 钯,化学镀工艺,铜 钴 金 镍 钯,还原剂,次亚磷酸盐 甲醛 硼胺 硼氢化物 肼，联氨,化学镀工艺,铜 甲醛 镍 次亚磷酸盐 硼胺 硼氢化物 肼 钴 次亚磷酸盐,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,1. H2PO2- ads + OH a
3、ds H2PO3- ads + H ads + e 2. H2PO2- + H2O ads H2PO3- ads + H ads + H+ + e 3. H+ + e H 4. H + H H2 5. Ni2+ + H2O NiOH+ ads + H+ 6. NiOH+ ads + 2e Ni + OH- 7. H2PO2- ads P + 2 OH- 8.H2PO2- ads + 2H+ + e P + 2H2O,反应,1. H2PO2- ads + OH ads H2PO3- ads + H ads + e 2. H2PO2- + H2O ads H2PO3- ads + H ads +
4、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根离子与水氧化，生成亚磷酸盐。,反应,3. H+ + e H NiOH+ ads + 2e Ni + OH- 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的NiOH 离子还原成镍的反应,反应,5. Ni2+ + H2O NiOH+ ads + H+ NiOH+ ads + 2e Ni + OH- 经过两步反应机制，镍被还原。,反应,H + H H2 氢气被释放出来,反应,除了次亚磷酸盐使镍还原之外，同时还有副反应产生。由于H2PO2-的分解，会产生磷。 7. H2PO2- ads P + 2 OH- 8.H2PO2- ad
5、s + 2H+ + e P + 2H2O,反应,1. H2PO2- ads + OH ads H2PO3- ads + H ads + e 2. H2PO2- + H2O ads H2PO3- ads + H ads + H+ + e 3. H+ + e H 4. H + H H2 5. Ni2+ + H2O NiOH+ ads + H+ 6. NiOH+ ads + 2e Ni + OH- 7. H2PO2- ads P + 2 OH- H2PO2- ads + 2H+ + e P + 2H2O 溶液的酸碱度很关键。随pH值减少，7-8步的反应速率增加（同时增加镀层中磷的含量）,反应,在生产
6、中某些物质被消耗的同时也必须被补充，如：镍和次亚磷酸盐 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 亚磷酸根离子作为副产品也在溶液中产生和累积 产生的镀层是一种合金 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：,催化剂,传统的定义 “某种激发化学反应但本身却并不参与的物质”,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点）,这些金属的表面本身并没有催化活性， 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 他们能被分成两类,本身不具有催化活性的金属,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。 一旦
7、镍沉积上后，自催化沉积就同时产生了。 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：,铜-Cu 银-Ag 金-Au 碳-C,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 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,非催化金属（有毒的）,硫酸镍镍离子的来源 还原剂提供电化学能给镍还原 络合剂络合镍离子、有利于溶液稳定性、控制镍的
8、还原速率。络合溶液中亚磷酸盐，作为酸碱缓冲剂 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1ppm的有合成效应。 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。 缓冲剂使pH 值长期保持稳定 调节剂使pH值修正的具有短期效果的试剂。如：硫酸、氨水、碳酸盐等 湿润剂减少表面张力，增加湿润性,设计一个系统,溶液的温度,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,反应速度,温度的影响 化学反应需要能量，这里是以热能的形式提供的。 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。因为温度增加，磷的含量会减少。,反应速度,溶液的温度 酸碱度,镍的化学还原反应
9、速度取决于下列变量：,反应速度,反应速度,酸碱度pH值的影响 溶液的酸碱度既影响反应速度又影响镀层中磷的含量。 pH值增加，镀速增加，镀层中磷的含量减少。,溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,反应速度,溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比,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,槽负载的影响 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，低负载会产生“漏”镀. As the load factor increases deposition rate increases。 负载系数增加时沉积速率也增加。,溶液的温度 酸碱度 溶
10、液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,反应速度,溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子浓度 次亚磷酸盐浓度,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,反应速度,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性,反应速度,镍的化学还原反应速度取决于下列变量：,溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性 稳定剂,反应速度,反应速度,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发分解，从而防止阴极过程的产生。在低的稳定
11、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，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：,溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性 稳定剂 其它添加剂,反应速度,镍的化学还原反应速度也受下列因素影响：,槽寿命 污染物的种类及浓度,反应速度,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 寿命与槽液比重的增加成比例 也与亚磷酸盐的浓度相关 由于带出量的存在，MTO数会被低估。,槽寿命,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积，或无沉积。 大部分时是从退镀槽中带出来的残余的硝酸 治疗很简单将溶液倒掉，彻底漂洗槽、设备，再开新缸 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含有硝酸。,