中温化学镀Ni-P合金工艺研究+文献综述(14)
第一个作用就是防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命。硫酸镍溶于水后形成吹冰水合镍离子，它有水解倾向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。络合剂存在可以明显提高其抗水解能力，甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH值增加，吹冰水合镍离子中的水分子会被OH-取代，促使水解加剧，要完全抑制水解反应，镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液使用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加入络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低，可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。
第二个作用就是提高沉积速度。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。
随着反应的进行，亚磷酸盐不断生成并在溶液中积聚，当其含量达到一定程度时就会有亚磷酸镍沉淀析出，这是造成镀液自然分解的主要原因。为避免沉淀产生，必须在溶液中添加能够有效降低镍离子浓度的络合剂。络合剂能与Ni2+结合从而降低镍离子的活性，减少亚磷酸镍沉淀的生成。但络合剂浓度不宜过高，否则会降低镀速和次磷酸盐的利用率。
首先以硫酸镍25g/L、次亚磷酸钠20g/L、氯化镍25g/L、醋酸钠10g/L、T=40℃、pH=4和t=20min为施镀条件，分别考查了柠檬酸钠浓度为15g/L、20g/L、30g/L时的施镀情况。
图4.7是镀液中不同柠檬酸钠含量的扫描电镜图(*2000倍)。
柠檬酸钠浓度：图10 15g/L、图11 20g/L、图12 30g/L
表4.7 在不同浓度的柠檬酸钠下镀液中镍含量和磷含量
柠檬酸钠的浓度（g/L） Ni% P%
15 82.08 17.92
20 79.37 20.63
30 65.53 21.73
图4.8 镀液中柠檬酸钠的浓度与镍含量和磷含量的影响关系图
图4.8是镀液中柠檬酸钠的浓度与镍含量和磷含量的影响关系图。从所得到的实验数据来看，镍含量随着柠檬酸钠浓度的增加而降低，而磷含量随着柠檬酸钠的浓度的增加而升高。从理论上来说，因为柠檬酸根对镍离子的络合能力很强，所以镀层中的镍含量应随着柠檬酸钠的增加而逐渐增加，因为柠檬酸含量的增加，镀液中的次亚磷酸根与镍离子的反应更趋向于生成磷的歧化反应，所以表现为镀层中的磷含量逐渐升高，而镍的含量逐渐降低。
综合以上分析结果，柠檬酸钠对镀层形貌及镍、磷含量可以得出柠檬酸钠有较强的络合能力，络合剂量的改变必然会对镀层的表面形貌和成分产生极大的影响。所以柠檬酸钠的浓度为20g/L左右时为最佳。
5 总结
在中温化学镀镍磷合金工艺中，我们运用了扫描电镜和能谱分析仪的方法得出以下结论：
温度越高，镍含量越低，磷含量越高。
pH值越高，镍含量越低，磷含量越高。
硫酸镍浓度增加，镀层中的镍含量先上升后下降又逐渐趋于平稳，磷含量逐渐下降至出现平稳。
络合剂柠檬酸钠浓度的增加，镍含量反而降低，而磷含量升高。
温度为40℃，pH为4，镀液中硫酸镍的浓度为25g/L，次亚磷酸钠的浓度为20g/L，醋酸钠10g/L。化学除油的最佳工艺配方为碳酸钠为30g/L，氢氧化钠为20g/L，磷酸钠为25g/L。非离子表面活性剂为7.5g/L，装载量为1.0dm3，电镀时间为20分钟。最佳工艺配方的镍磷合金结合力较好，镀层最平整光亮，最具有应用前景。
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