化学基础和电镀基础-国家电镀技术生产力促进中心.DOC

第一章 化学基础和电镀基础 第一节 化 学 基 础 氧化还原反应 在化学反应中有电子得失和电子转移，并且反应物在反应前后化合价发生变化的反应，叫氧化还原反应。如： 得到2个电子,化合价降低为氧化剂 Sn2++Pd 2+=== Sn4++Pd0 失去2个电子化合价升高为还原剂 在氧化还原反应中，还原剂失去电子被氧化，氧化剂得到电子被还原。 第二节 溶液浓度表示方法 1.体积比例： 1:1HCl溶液表示1份HCl与1份水相混合； 2.克/升（g/L） 以1升溶液中所含溶质的质量表示；如：5g/L的SnCl2溶液就是指1升SnCl2溶液中含5gSnCl2； 溶质的质量 3.质量百分比浓度（x%） x%= ×100% 溶液质量 如：20%的NaOH溶液表示100g水中含20gNaOH固体。 溶质的摩尔数 4.体积摩尔浓度（mol/L） mol/L= ×100% 溶液的体积 如：0.2mol/L的NaOH溶液表示1L溶液中含0.2mol的NaOH即含有8g（0.2×40）NaOH固体。 5.波美度 主要代表溶液密度，用比重计测量。波美度与密度关系：Be=144.3-144.3/密度 6.ppm浓度 指溶质质量占全部溶液质量的百万分之一，即1kg溶液中含1mg溶质。 第三节 化学镀镍的基本原理 化学镀镍镀层的主要性质 1.耐蚀性、耐热、耐磨； 2.良好的导电性、焊接性； 3.磁性能、电阻性能； 化学镀镍的特点 化学镀镍镀层厚度均匀、针孔少，不需要直流电源设备，能在非导体上沉积，并具有一些特殊性能，但成本比电镀高，镀液稳定性差。 化学镀镍应具备的条件 1.化学镀镍应包括金属盐、还原剂、缓冲剂、pH调节剂、稳定剂等成份； 2.必须有催化剂存在,才发生金属沉积过程； 3.调节溶液的pH值、温度时，可以控制金属的还原速度，即可以调节镀覆速度； 4.被还原析出的金属应具有自催化活性，这样镀层才能增厚； 5.反应生成物不妨碍镀覆过程的正常进行，即溶液有足够的使用寿命。 化学镀镍原理 1.溶液中的次磷酸根在催化表面上催化脱氢，同时氢化物离子转移到催化表面，而本身被氧化生成亚磷酸根，反应式为： H2PO-2+H2O 催化表面 [HPO3]2-+H++2[H]-吸附催化表面 2.吸附催化表面的活性氢化物与镍离子进行还原反应沉积镍，本身氧化为H2，反应式为： Ni2++2[H-]→Ni+H2↑ 总反应式为：2H2PO2-+2H2O+Ni2+→Ni+H2↑+4H++2HPO32- 另外：部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷而进入镀层 H2PO2-+H- 催化表面 P+H2O+OH- 除上述反应外，化学镀中还有副反应产生： H2PO2-+H2O催化剂H++[HPO3]2-+H2↑ 上述反应是周期进行的，其反应速度取决于界面pH值、浓度和温度。 化学镀镍溶液中各成份的作用 1.主盐（硫酸镍） 提供镍金属离子，镍盐浓度高，镀液沉积速度快，但稳定性下降。化学镀过程中为保持一定的沉积速度，采用连续补加使其控制在工作范围之内。 2.还原剂 还原剂的用量主要取决于镍盐浓度，镍与次磷酸钠的摩尔比为0.3~0.45。次亚磷酸钠含量增大，沉积速度加快，但镀液稳定性下降。为了保持恒定的沉积速度，次磷酸钠休采用连续补加使其控制在工作范围内。 H2PO2-+H2O→H++HPO32-+H2↑ 3.络合剂 为避免化学镀镍溶液自然分解和控制镍沉积反应速度，镀液中必须加入络合剂。络合剂均为有机酸和它们的盐类，常用的络合剂有：乙醇酸、柠檬酸等。络合剂与镍离子形成稳定的络合物，用来控制可供反应的游离镍离子含量。同时抑制亚磷酸镍沉淀的作用，使镀液具有较好的稳定性。 4.缓冲剂 镍还原过程中有氢离子产生，镀液pH值逐渐降低而使沉积速度下降加入缓冲剂，可以稳定pH值，稳定沉积速度，目前常用的缓冲剂有醋酸、琥珀酸等。 5.稳定剂 为控制镍离子的还原和使还原反应只在被镀基体表面进行，镀液中常加入稳定剂。通常由于镀液中有胶粒或固体粒子存在，这些微粒可能是外来杂质（如：灰尘、砂粒等）进入镀液或是镀液中产生亚磷酸镍沉淀，而引起镀液自发分解。镀液中的微量稳定剂可抑制镀液自发分解，是因为它们优先被微粒或胶团粒子吸咐（毒化），阻碍了镍在这些粒子上的还原。使用的稳定剂一般有：含硫化合物，如硫代硫酸盐，含氧的阴离子物质，如钼酸盐，第三种是重金属离子，如铅等；稳定剂对化学镀镍溶液和镀层质量有正反两方面作用。除能稳定镀液外，还能影响沉积速度及镀层质量，如镀层光亮、回应力、孔隙率、延展性、抗蚀性和耐磨性。当稳定齐加入量过多会导致镍沉积、停止反应。 第四节 电镀基础与基本原理 电镀层的基本要求 1.镀层与基体金属有良好的结合