第三章 电镀溶液与镀液性能

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1、第三章第三章电镀溶液与镀液性能电镀溶液与镀液性能13.13.1镀液的组成与类型镀液的组成与类型3.1.1镀液的类型图3-1电解液分类23.1.2镀液的组成图3-2电解液中各种物质的关系33.23.2影响镀层质量的因素影响镀层质量的因素影响镀层的质量因素主要有镀液的组成及性能、电镀工艺、阳极等因素的影响，其中电镀工艺中又包括如电流密度、温度、pH值、溶液的搅拌等。3.2.1镀液的组成及性能的影响镀液配方千差万别，但一般都是由主盐、导电盐(又称为支持电解质)、络合剂和一些添加剂等组成。主盐：是指进行沉积的金属离子盐，主盐对镀层的影响体现在:主盐浓度高，镀层

2、较粗糙，但允许的电流密度大；主盐浓度低，允许通过的电流密度小，影响沉积速度。一般电镀过程要求在高的浓度下进行，考虑到溶解度等因素，常用的主盐是硫酸盐和氯化物。4导电盐(支持电解质)：作用是增加电镀液的导电能力，调节溶液的pH值，提高镀液的分散能力。外来离子的加入使溶液离子强度增加，主盐离子活度降低，增大极化。络合剂：作用是提高金属离子的阴极极化，有利于得到细致、紧密、质量好的镀层，但成本较高。对于Zn，Cu，Cd，Ag，Au等的电镀，常见的络合剂是氰化物；但对于Ni，Co，Fe等金属的电镀因这些元素的水合离子电沉积时极化较大，因而可不必添加络合剂。5游

3、离酸度：在简单盐电解液中，常含有与主盐相对应的游离酸，主要作用为：强酸性电解液（含大量游离酸）：a、提高溶液的电导率，降低槽电压；b、在一定程度上提高阴极极化，获得较细致的镀层；c、防止主盐水解生成沉淀，从而影响镀层质量。弱酸性电镀液（含少量游离酸）：a、防止水解；b、一般在负电位下沉积（如：硫酸盐电镀锌、镍），易析氢，常需加入缓冲剂，保持pH值稳定。氟硼酸盐、硼酸、醋酸钠6添加剂：在镀液中不能改变溶液性质，但却能显著地改善镀层的性能。添加剂对镀层的影响体现在添加剂能吸附于电极表面，可改变电极-溶液界面双电层的结构。有效增加阴极极化（特性吸附有一定的电

4、位范围）。添加剂的选择是经验性的，添加剂可以是无机物或有机物，通常指的添加剂有光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂等。例如：对于Zn，Ni和Cu等的电镀，最有效的光亮剂是含硫化合物，如糖精、明胶、1,4-丁炔二醇等。采用有机添加剂改善沉积层质量的优点：量小，成本低，对电解液影响小，废水容易处理。缺点：夹杂在沉积层中，使沉积层的脆性增大。7各添加剂作用：¢光亮剂——可提高镀层的光亮度。¢晶粒细化剂——能改变镀层的结晶状况，细化晶粒，使镀层致密。例如锌酸盐镀锌液中，添加环氧氯丙烷与胺类的缩合物之类的添加剂，镀层就可从海绵状变为致密而光亮。¢整平剂——可改善镀液微

5、观分散能力，使基体显微粗糙表面变平整。¢润湿剂——可以降低金属与溶液的界面张力，使镀层与基体更好地附着，减少针孔。¢应力消除剂——可降低镀层应力。¢镀层硬化剂——可提高镀层硬度。¢掩蔽剂——可消除微量杂质的影响。8为什么加入表面化活性剂后提高了阴极极化？©封闭效应©穿透效应9¢封闭效应：如果认为电极表面局部被表面活性物质覆盖，则金属离子在此表面上的放电速度相当低，与未覆盖部分的反应速度相比可以忽略不计。而因添加剂的阻化作用就表现为减小了进行反应的电极表面，即对一部分电极表面起了封闭作用，所以使阴极极化增加，添加剂没有改变界面反应的历程，这种阻化作用称为

6、封闭效应。10¢穿透效应：如果认为电极表面完全被表面活性剂覆盖，金属离子到达电极表面，必须穿过这个吸附层，而吸附层的能垒又相当高，致使金属离子越过能垒放电发生更大的困难，此时电极反应速度受吸附层控制，所以出现了数值很小的极限电流。这种吸附层对电极反应的阻化作用称为穿透效应。112A/cm添加剂的影响μDk1－0.125MSnSO溶液；42－加0.005M二苯胺；3－10g/L甲酚磺酸＋1g/L明胶；4－0.05Mα萘酚；5－1g/L明胶＋0.005Mα萘酚图3-3表面活性剂物质对阴极极化的影响123.2.2电镀生产工艺因素的影响电镀工艺因素包括电流密度

7、、温度、pH值、溶液的搅拌等。电流密度：对镀层的影响主要体现在：电流密度大，镀同样厚度的镀层所需时间短，可提高生产效率。同时，电流密度大，形成的晶核数增加，镀层结晶细而紧密，从而增加镀层的硬度、内应力和脆性。但电流密度太大会出现枝状晶体和针孔等。电流密度的适用范围与电解液性质有关，浓度增加，温度升高，pH值下降的情况下，可提高电流的上限范围。13电解液温度：升高温度会降低阴极极化，形成粗晶的镀层。原因：（1）提高离子扩散速度，减小浓差极化；（2）放电离子活化能增加，降低电化学极化。电解液的搅拌：降低扩散层厚度，提高电流的上限。另外还可影响合金镀层成分。

8、电流波形的影响：不同电流波形对镀层质量有影响。连续波形：平滑直流电、单相全波、三相全波等不连续