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化学镀镍磷的沉积过程和机理

发布日期:2019/12/18 10:46:09   浏览次数:

化学镀镍沉积反应的动力学同时控制着沉积速率和镀层组成。对于化学镀镍这样一个含有多种化学成分的复杂反应体系,人们广泛研究了各种操作参数及溶液组成对沉积速度和镀层组成的影响。对沉积速度影响最为显著的是施镀温度、pH值以及稳定剂的种类和浓度, 而pH值、CNi2+ /CH2PO-及稳定剂对镀层磷含量影响最大。随着pH值升高,镀层磷含量下降, 所以低磷镀层通常采用碱性镀液。CNi2+ /CH2PO-比越高,镀层磷含量越低。Mallory根据化学镀Ni-P总反应式研究了一些反应体系的动力学经验公式和反应活化能。

渡道澈等认为,研究化学镀反应动力学应从混合电位理论出发,设想两个相互独立的阴、阳极反应,在稳态下,阴、阳极反应以相同速度进行,即相同的电流密度。在多数情况下,还原剂的氧化被认为受动力学控制,而金属离子的还原为扩散控制或混合控制。然而,近期研究表明,两个半反应之间存在促进总体反应的相互作用。Gafin和Orchard通过石英晶体 微平衡电极研究了两个半反应的电流一电位关系,并根据H2PO2-的3价异构体提出了H2PO2 -作为Ni2+ 和Ni之间的桥接络合模型,有关相互作用机理还有待进一步研究。

由以上分析可知,镀液的组成和操作条件直接影响到镀层的沉积速度、镀液稳定性、镀层磷含量及镀层多方面的使用性能,Parker对化学镀镍各种成分及其作用进行了详细论述。随着近年来高沉积速率化学镀镍工艺的出现,关于各种添加剂(如络合剂、加速剂、稳定剂、光亮剂、缓冲剂等)的选择及其作用机理正引起人们的广泛注意。  3.2化学镀镍磷的诱发机理 原则上讲,施镀表面必须能诱发沉积反应,要求基体本身具有催化活性或通过沉积适当的金属核而得到活化。镍本身具有催化活性,即使基体表面完全被镍覆盖,沉积过程仍能持续进行。

按照对沉积反应的催化能力,可对基体进行如下分类:

(1)自催化材料。能诱发并维持催化沉积过程,通常是Co、Ni、Pd等VIIIB族元素,它们对氢有很强的吸附能力,能诱发还原剂产生吸附氢原子;

(2)非催化活化材料。a.在镀液中比镍活泼的材料,包括Fe、AI、Be和Ti,通过与镍的置换反应而诱发沉积过程;b.在镀液中不如镍活泼的金属,可通过闪镀镍或与诱发金属接触,通过诱发金属与基体间的电池电动势推动微电沉积及H的析出,同时使基体金属稳定电位负移,实现催化沉积过程,包括Cu、Au、Ag等;c.非金属材料,通过敏化活化方法在基体表面形成催化金属核。

许多研究表明,化学镀镍在沉积的初期都有一个孕育期,基体材料种类、表面状态、前处理、活化处理以及O和H的吸附对沉积诱导期都有不同程度的影响。

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