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电镀液成分有哪些(电镀液成分的作用是什么)
标签:     添加时间:2022-11-18 浏览次数:1624

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电镀液成分有哪些(电镀液成分的作用是什么)


  镀液的主要组分

  镀液的主要组分是指镀液中不可缺少、量又较多的组分。

  1.1水

  水是电镀液不可缺少的最主要组分,是电镀液中溶解其他可溶性组分(溶质)的溶剂。水的电离特性、电解反应及水质好坏,是必须严重关切的问题。

  1.2主盐

  1.2.1主盐的作用

  主盐是指形成镀层组分的金属盐类,为必不可少的组分。其多数为强电解质,在水中几乎百分之百电离成金属离子与酸根。单金属电镀只需一种主盐,二元合金电镀需2种主盐(如镀青铜需铜盐与锡盐),三元合金则需3种主盐(如三元仿金镀需铜盐、锌盐、锡盐)。

  可溶性阳极电镀,镀液中金属离子还原消耗后可由阳极溶解补充;而不溶性阳极电镀(如镀铬与用钛网镀铂作阳极的无氰镀金),则应及时补充含镀层金属的化合物来补充消耗。

  1.2.2主盐的影响

  主盐浓度越高,扩散传质速度越快,浓差极化越小,允许采用的阴极电流密度越高,镀层越不易烧焦,这是任何电镀的一条共同规律。对于光亮性电镀,主盐浓度高些,光亮整平的阴极电流密度范围向高电流密度区移动,而低电流密度区光亮整平性可能变差。主盐浓度的提高受某些因素(如主盐的溶解度、络合物电镀的络合比等)的限制,不是想要多高就能做到多高。对于氯化物镀锌、光亮酸铜这类简单盐电镀,主盐浓度过高反而有害,原因是单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),而必须保持适度的浓差极化(见第四讲),否则镀液分散能力、深镀能力下降,低电流密度区亮度不足,这对滚镀效果的影响更明显。因此不能片面追求大的允许电流密度而将主盐浓度控制得太高。对于锌酸盐镀锌,只有苛性钠与氧化锌的质量比(称为锌碱比,以α表示)大于等于10时,镀液才稳定。氧化锌每增加5g/L,苛性钠应增加50~60g/L,但溶液过浓也有害处。

  主盐浓度不能过低。对于镀亮镍,当Ni2+浓度低于某一临界值时,无论如何加入光亮剂,镀层都不亮。电镀液的低浓度化可减少投资和带出损耗,但实现的难度很大。对于六价铬镀铬,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,而且杂质容忍量太低,无法控制。

  1.3导电盐

  1.3.1导电盐的作用

  惰性强电解质,它们几乎百分之百在镀液中电离成正、负离子。之所以叫“惰性”,是因为电离产生的阳离子的析出电位都很负,不会在阴极还原,而生成的阴离子在阳极的氧化电位又很正,不会在阳极被氧化,只有带出损耗。金属靠其中的电子导电,称为”第一类导体”;而电解质溶液靠正、负离子导电,称为”第二类导体”。镀液中的正、负离子多,则导电性好。加入导电盐提高镀液电导率至少有2个好处:一、镀液的电导率越高,其分散能力越好,工件上镀层厚度分布越均匀(详见第八讲);二、当总电流(电流强度)相同时,镀液导电性越好,则槽电压越低,越省电。

  对于氯化物镀锌,加入的氯化物主要用作导电盐(Cl–对Zn 2+仅有很微弱的配位作用)。因钾盐的导电性比钠盐好得多,故宜用氯化钾。若为省钱而用氯化钠,则得不偿失。酸性镀铜液本身的导电性很好,不必另加导电盐。但镀镍液中加入硫酸钠与硫酸镁作导电盐,则好处明显。其中硫酸镁并非完全惰性,镁离子会参与阴极还原,形成微镁镍合金,使暗镍层结晶细化而显得”白嫩”。配合物(络合物)电镀,因主盐浓度提高受到限制,故常加导电盐。如HEDP镀铜、金、银等,常加适量碳酸钾作为导电盐。

  1.3.2使用导电盐时应注意的问题

  导电盐并非越多越好,其含量有一个最佳值。一旦超过其最佳含量,镀液的电导率反而下降。这尤如道路上车少时交通不便,车过多了又拥挤不堪,交通不畅。导电盐过多还有其他副作用。如氯化钾镀锌液中KCl过多会引起“盐析现象”,降低添加剂中表面活性剂的溶解度,使浊点降低,添加剂呈油状物浮出。有条件的最好通过测定镀液电导率来确定最佳补加量。用赫尔槽进行试验时,可用精密数字式电压表与电流表,在液位和电流相同的条件下,加导电盐至电压最低。

  1.3.3导电盐种类的选择原则

  (1)提高电导的效果。一般而言,钾盐的导电性比钠盐好;碱性条件下不宜用铵盐,否则NH+呈氨气(NH3)而挥发掉。

  (2)电离生成的阴、阳离子对镀液无副作用。

  1.4配位剂(络合剂)

  产生阴极电化学极化常用两种方法:一是加入具有表面活性的添加剂,其吸附在阴极表面,形成金属离子放电的阻挡层;二是加入配位剂,使简单金属离子转变为“背上包袱”的配离子(络离子),增加其放电难度。

  所形成配离子的稳定性应适中。配离子过于稳定,金属离子放电太困难,镀液中H+会乘机放电析氢,镀层易烧焦,允许阴极电流密度变小;配离子太不稳定,则阴极电化学极化又不足,在碱性条件下甚至会生成氢氧化物沉淀。配离子的稳定程度受配合物种类、配位剂数量(单配位、双配位、多配位)、配合比、镀液pH、液温等多种因素影响,十分复杂。

  1.5 pH缓冲剂

  加入pH缓冲剂是为了使镀液或阴极界面液层中的pH相对稳定,使其不至于变化太快而超过工艺允许的范围。

  1.6阳极去极剂(阳极活化剂)

  阳极易产生过大的阳极极化时易钝化,造成导电不良,影响电流分布的均匀性;若是可溶性阳极,则还会溶解不良,造成镀液中主盐金属离子浓度不断下降,电镀效果更差。加入阳极去极剂(或称阳极活化剂)就是为了防止阳极钝化。





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