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电镀添加剂的研究概况

2012/11/12      点击:

1、前言


电镀添加剂(electroplating additives)是加入到电镀溶液中对镀液和镀层性质有特殊作用的一类化学品的总称。电镀添加剂包括无机添加剂(如镀铜用的镉盐)和有机添加剂(如镀镍用的香豆素等)两大类。早期所用的电镀添加剂大多数为无机盐类,随后有机物才逐渐在电镀添加剂的行列中取得了主导地位。添加剂在电镀工业,也有其特殊作用。其效果表现在以下若干方面:

(1)扩宽电镀液的pH、温度和电流密度的使用范围

(2)对电镀中析出的金属粒子具有良好的分散性,有利于提高镀件表面的平滑和光亮度。

(3)降低表(界)面张力有利于对镀件的润湿。

(4)促进在阴极表面产生的氢气尽快离脱可防止镀件产生凹痕和针孔。

(5)经过表面活性剂清洗的镀件,其电镀效果明显改善。


2、电镀添加剂的种类及其功能


按功能分类,电镀添加剂可分为络合剂、光亮剂、表面活性剂、整平剂、应力消除剂、除杂剂和润湿剂等,其中最重要的是光亮剂和表面活性剂。不同功能的电镀添加剂一般具有不同的结构特点和作用机理,但多功能的添加剂也较常见,例如糖精既可作为镀镍光亮剂。又是常用的应力消除剂:并且不同功能的添加剂也有可能遵循同一作用机理…。


2.1 光亮剂


电镀过程中,加入添加剂后可得到细致光亮的镀层。这种添加剂称光亮剂。光亮剂可分为以下两类:(1)有明显表面活性的光亮剂:(2) 无表面活性光亮剂:这类光亮剂,没有表面活性。但却是非常重要的光亮剂。

2.2 表面活性剂


表面活性剂按电镀液种类所用表面活性剂有:


镀锌液用:镀锌占金属总镀量的50环左右。镀锌工艺分碱性锌酸盐、碱性氰化物、酸性氯化按、酸性氯化钾镀锌等。在酸性氯化铵镀液中,加入平平加SA一20,0—20等与苄叉丙酮复配可收到良好光亮效果。加入聚氧乙烯(20)壬基酚醚,锌析出的极化作用最大,电镀效果也最好。


镀铜液用:对高速度氰化铜电镀液,加入聚氧乙烯(n)硬脂酸酷;O~SE一10或SE一20等均可收到良好的光亮效果。而聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯(n)壬基酚醚对防止电镀凹痕和针孔麻点有效果。在硫酸铜电镀液中加入十二醇硫酸酯钠、渗透剂-OZ均会便铜电极沉积过程中减少极化效果和促进铜离子还原为铜的良好作用。


镀镍液用:镀镍液中一般使用有明显和有表面活性的光亮剂。前一类光亮剂通常使用各种芳香族磺酸盐类。它的作用以凹痕防止效果更为明显。加入K~12,可使镀液表面强力降至30-35达因/cm使电镀中在电极上产生的氢气泡易于逸散收到防凹痕效果。


2.3 润湿剂


对电镀用润湿剂的最基本要求:较好地降低电极与镀液界面间的界面张力:使镀液易于在电极表面铺展以达到匀镀目的:对镀液要有一定的抗盐、抗酸碱和抗温性等。常用润湿剂有:阴离子型有十二醇硫酸醋钠盐(K-12)、无泡润湿剂26 1(2一乙基己醇硫酸醋钠)、渗透剂一0T琥珀酸二辛酯磺酸钠),LAS和AES等。非离子型有:渗透剂JFC,OP-7等。国外最为常用的润湿剂有琥珀酸双酯磺酸钠和磷酸双酯钠盐。


2.4  除油剂


金属表面常附有油污和其它不洁物,影响电镀时金属离子的沉积,因此镀件必须除油、除锈以保证镀件表面有良好镀层。动、植物油油污可用碱性液处理除去。机油、润滑油、凡士林、防锈油等矿物油油污。可用有机溶剂法、化学法和电化学法除油。


2.4.1 有机溶剂除油:


常用的溶剂有煤油、汽油、苯类和氯代烃等。上述方法尽管效果很好,但若在溶剂中加少量油溶性表面活性剂(如油酸与三乙醇胺、油溶性0P乳化剂(0P一4,0P一7)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3,AEo-7)、失水山梨醇油酸醋(Span-80)等均会收到事半功倍的除油效果。有机溶剂除油存在不安全性和毒性隐患,除油成本高,能耗大等缺点,近年来已被水基型去油剂所代替。


2.4.2 表面活性剂除油:


它是利用表面活性剂对油/水所具有的乳化作用,使油被乳化成均匀的乳液以达到在水中的溶解。


2.5 整平剂


整平剂与光亮剂的作用不同,后者的主要作用是提高镀层的光亮度但不一定能填平基体表面微观的凹凸不平。而前者的作用主要是填平基体的微观凹凸不平但不一定具有明显的光亮作用。

3、 总结


通过大量实验和数据表明镀液中仅仅含有被镀金属的盐不能得到具有装饰性或功能性的镀层,必须在其中加入添加剂。电镀添加剂对镀层质量起着至关重要作用。它不但可以改变电极反应的过电压,使镀膜晶粒细化,改变晶体取向,而且可以改善镀膜的内应力、延展性、硬度等性能,对改善电镀效果具有显著作用。因此,电镀添加剂的进步也就标志着电镀工业的进步。(作者:王晓波张述林 陈世波  来源:宁波化工)