化学镀Ni-Sn-P合金工艺研究+文献综述(5)
2.3 化学镀锡机理
无论是作为可焊性镀层还是作为防护性镀层，镀锡层都要求有一定的厚度，才能满足其钎焊性或耐腐蚀性能的要求。锡的析氢过电位高，自催化活性低，镀液稳定性差，施镀条件苛刻，无法实现锡的连续自催化沉积。一般而言化学镀锡不需要表面的活化处理，是一种通过改变反应电位的置换反应。但化学反应的机理目前尚不清楚，通过初步分析，认为沉积过程分为三个阶段，分别是置换反应期、铜锡共沉积与自催化沉积共存期和自催化沉积期[14]。
（1）置换反应期，化学反应初级阶段金属的沉积期为锡与铜的置换反应期。
置换反应生成的镀层非常薄，而且基体被完全覆盖后，反应便会停止。与此同时，在基体铜与锡之间，两种金属会因扩散作用而深入相互表面，当扩散的一种金属的含量超过另一种金属的溶解度时，则随着扩散反应的进行，在金属表面会形成另一种新相层，即铜锡合金相。X-射线检测充分证实了这一点，这一观点在金属学上称反应扩散或相变扩散[15,16]。
（2）铜锡共沉积与自催化沉积共存期，镀层中锡是主要成分，并以ß-Sn相存在。此外，镀层中还含有少量的以铜锡合金存在的铜，是由于初期置换反应中，在络合剂及还原剂的共同作用下与锡发生了共沉积，便以合金相的形式存在于镀层中，但数量极少，一般只占镀层比例的1~3wt%。同时，溶液中的还原剂与锡离子在液/固相界面发生氧化-还原反应，使锡的连续自催化沉积得以顺利进行，电子由还原剂提供。整个自催化沉积是一个包含了液、气、固相反应的多相催化过程，涉及到一系列复杂的步骤，如锡离子与还原剂在溶液中向固体表面的扩散等。将这一段归纳为铜锡共沉积与自催化沉积共存期。
（3）自催化沉积期，镀层随时间的延长不断增厚，锡的含量不断增加，而铜锡合金相的成分却逐渐减少。因为镀液组成本身不含有铜离子，而初期溶解到镀液中的铜离子也是极少量的，持铜离子共沉积完全后，反应继续进行，将只发生锡的连续自催化沉积，而不再有铜析出。这一阶段归纳为单纯的锡的自催化沉积期。
锡的自催化沉积过程中，由于锡属于高氢过电位金属且对常规还原剂氧化的催化活性低，单独选用一些化学镀镍和化学镀铜中使用的还原剂甲醛、NaBH4等都不能实现连续的自催化沉积[17]。目前化学镀锡中次亚磷酸钠的应用较多。有的学者认为：锡是次亚磷酸氧化的毒化剂，搜易次亚磷酸钠同样不能实现锡的连续自催化沉积[18]。但有报道称采用次亚磷酸钠作为添加剂，控制一定的含量和工艺条件可以实现Sn的自催化沉积，但其在翻译过程中的作用机理也有待于进一步研究。
目前，国内外很多工艺和配方能实现化学镀锡，但镀层厚度、镀层质量还需进一步提高和改善，化学镀锡的反应过程和反应机理也尚待进一步研究。
2.4 化学镀Ni-Sn-P合金机理
化学镀镍锡磷合金大致都具有以下几个特性：
1) 沉积Ni、Sn的同时伴随着H2的析出；
2) 镀层中除Ni、Sn外，还含有与还原剂有关的如P、B或N等元素；
3) 还原反应中只发生在具有催化活性的金属或非金属表面上；
4) Ni-Sn-P三元合金的连续沉积是以沉积在镀层中的镍作为二次催化剂的；
5) 沉积过程中的副产物H+促使槽液pH值降低；
6) 还原剂的利用率小于100%。
为化学镀Ni-Sn-P三元合金提供反应洞里的次亚磷酸盐，一定在具有自催化特定表面上进行，并且镀层中锡与镍的共沉积反应持续发生，一般认为是镍的二次催化性所起的作用。它必然有几个基本步骤：