優異的鍍液配方對于產生最優質的化學鍍鎳層是必不可少的�；瘜W鍍鎳溶液應包括：鎳鹽、還原劑、絡合劑、緩沖劑、促進劑、穩定劑、光亮劑、潤濕劑等。 主鹽 化學鍍鎳溶液中的主鹽就是鎳鹽，如硫酸鎳、氯化鎳、醋酸鎳等，由它們提供化學鍍反應過程中所需要的鎳離子。早期曾用過氯化鎳做主鹽，但由于氯離子的存在不僅會降低鍍層的耐蝕性，還產生拉應力，所以目前已很少有人使用。同硫酸鎳相比用醋酸鎳做主鹽對鍍層性能是有益的。但因其價格昂貴而無人使用。其實最理想的鎳離子來源應該是次磷酸鎳，使用它不至于在鍍浴中積存大量的硫酸根，也不至于在使用中隨著補加次磷酸鈉而帶入大量鈉離子，同樣因其價格因素而不能被工業化應用。目前應用最多的就是硫酸鎳，由于制造工藝稍有不同而有兩種結晶水的硫酸鎳。因為硫酸鎳是主鹽，用量大，在鍍中還要進行不斷的補加，所含雜質元素會在鍍液的積累，造成鍍液鍍速下降、壽命縮短，還會影響到鍍層性能，尤其是耐蝕性。所以在采購硫酸鎳時應該力求供貨方提供可靠的成分化驗單，做到每個批量的質量穩定，尤其要注意對鍍液有害的雜質尤其是重金屬元素的控制。 還原劑 用得最多的還原劑是次磷酸鈉，原因在于它的價格低、鍍液容易控制，而且合金鍍層性能良好。次磷酸鈉在水中易于溶解，水溶液的pH值為6。是白磷溶于NaOH中，加熱而得到的產物。目前國內的次磷酸鈉制造水平很高，除了國內需求外還大量出口。 絡合劑 化學鍍鎳溶液中除了主鹽與還原劑以外，最重要的組成部分就是絡合劑。鍍液性能的差異、壽命長短主要取決于絡合劑的選用及其搭配關系。 絡合劑的第一個作用就是防止鍍液析出沉淀，增加鍍液穩定性并延長使用壽命。如果鍍液中沒有絡合劑存在，由于鎳的氫氧化物溶解度較小，在酸性鍍液中便可析出淺綠色絮狀含水氫氧化鎳沉淀。硫酸鎳溶于水后形成六水合鎳離子，它有水解傾向，水解后呈酸性，這時即析出了氫氧化物沉淀。如果六水合鎳離子中有部分絡合劑存在則可以明顯提高其抗水解能力，甚至有可能在堿性環境中以鎳離子形式存在。不過，pH值增加，六水合鎳離子中的水分子會被OH根取代，促使水解加劇，要完全抑制水解反應，鎳離子必須全部螯合以得到抑制水解的最大穩定性。鍍液中還有較多次磷酸根離子存大，但由于次磷酸鎳溶液度較大，一般不致析出沉淀。鍍液使用后期，溶液中亞磷酸根聚集，濃度增大，容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加入絡合劑以后溶液中游離鎳離子濃度大幅度降低，可以抑制鍍液后期亞磷酸鎳沉淀的析出。 絡合劑的第二個作用就是提高沉積速度，加絡合劑后沉積速度增加的數據很多。加入絡合劑使鍍液中游離鎳離子濃度大幅度下降，從質量作用定律看降低反應物濃度反而提高了反應速度是不可能的，所以這個問題只能從動力學角度來解釋。簡單的說法是有機添加劑吸附在工件表面后，提高了它的活性，為次磷酸根釋放活性原子氫提供更多的激活能，從而增加了沉積反應速度。絡合劑在此也起了加速劑的作用。 能應用于化學鍍鎳中的絡合劑很多，但在化學鍍鎳溶液中所用的絡合劑則要求它們具有較大的溶解度，存在一定的反應活性，價格因素也不容忽視。目前，常用的絡合劑主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物，如丁二酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸及甘氨酸等，或用它們的鹽類。在堿浴中則用焦磷酸鹽、檸檬酸鹽及銨鹽。不飽和脂肪酸很少使用，因不飽和烴在飽和時要吸收氫原子，降低還原劑的利用率。而常見的一元羧酸如甲酸、乙酸等則很少使用，乙酸常用作緩沖劑，丙酸則用作加速劑。 穩定劑 化學鍍鎳溶液是一個熱力學不穩定體系，由于種種原因，如局部過熱、pH值提高，或某些雜質影響，不可避免的會在鍍液中出現一些活性微粒—催化核心，使鍍液發生激烈的均向自催化反應，產生大量Ni—P黑色粉末，導致鍍液短期內發生分解，逸出大量氣泡，造成不可挽救的經濟損失。這些黑色粉末是高效催化劑，它們具有極大的比表面積與活性，加速了鍍液的自發分解，幾分鐘內鍍液將報廢生效。穩定劑的作用就在于抑制鍍液的自發分解，使施鍍過程在控制下有序進行。穩定劑是一種毒化劑，即毒性催化劑，只需加入痕量就可以抑制鍍液自發分解。穩定劑不能使用過量，過量后輕則減低鍍速，重則不再起鍍。 我們大致把我們從前用的穩定劑分為四類： 1. 第六主族元素S、Se、Te的化合物; 2. 某些含氧化合物; 3. 重金屬離子 4. 水溶性有機物。 以上所說的是以次磷酸根作還原劑為例子，但其基本原理在胺基硼化物浴中同樣適用。但強堿性的硼氫化鈉浴及90℃溫度下，有些穩定劑往往會分解、沉淀而失效。有報道說用鉈鹽效果不錯。另外，硝酸鉈還能增加較低溫度下鍍浴的沉積速度。鉈鹽能在Ni—B鍍層中共沉積，有時高達6%的含量。 加速劑 為了增加化學鍍的沉積速度，在化學鍍鎳溶液中還加入一些化學藥品，它們有提高鍍速的作用而被稱為加速劑。加速劑的作用機理被認為是還原劑次磷酸根中氧原子可以被一種外來的酸根取代形成配位化合物，或者說加速劑的陰離子的催化作用是由于形成了雜多酸所致。在空間位阻作用下使H-P鍵能減弱，有利于次磷酸根離子脫氫，或者說增加了次磷酸的活性。實驗表明，短鏈飽和脂肪酸的陰離子及至少一種無機陰離子，有取代氧促進次磷酸根脫氫而加速沉積速度的作用�；瘜W鍍鎳中許多絡合劑即兼有加速劑的作用。 緩沖劑 化學鍍鎳過程中由于有氫離子產生，使溶液pH值隨施鍍進程而逐漸降低，為了穩定鍍速及保證鍍層質量，化學鍍鎳體系必須具備PH值緩沖能力，也就是說使之在施鍍過程中pH值不至于變化太大，能維持在一定pH值范圍內的正常值。某些弱酸(或堿)與其鹽組成的混合物就能抵消外來少許酸或堿以及稀釋對溶液pH值變化的影響，使之在一個較小范圍內波動，這種物質稱為緩沖劑。緩沖劑緩沖性能好壞可用pH值與酸濃度變化圖來表示，酸濃度在一定范圍內波動而pH值卻基本不變的體系緩沖性能好。 化學鍍鎳溶液中常用的一元或二元有機酸及其鹽類不僅具備絡合鎳離子的能力，而且具有緩沖性能。在酸性鍍浴中常用的HAC-NaAC體系就有良好的緩沖性能，但醋酸根的絡合能力卻很小，它一般不做絡合劑用。 其它組份 與電鍍鎳一樣，在化學鍍鎳溶液中加入少許的表面活性劑，它有助于氣體的逸出、降低鍍層的孔隙率。另外，由于使用的表面活性劑兼有發泡劑作用，施鍍過程中在逸出大量氣體攪拌情況下，鍍液表面形成一層白色泡沫，它不僅可以保溫、降低鍍液的蒸發損失、減少酸味，還使許多縣浮的臟物夾在泡沫中而易于清除，以保持鍍件和鍍液的清潔。 表面活性劑是這樣一類物質，在加入很少量時就能大幅度地降低溶劑的表面張力、界面張力，從而改變體系狀態。在固—液界面上由于固體表面上原子或分子的價鍵力是未飽和的，與內部原子或分子比較能量相對較高，尤其金屬表面是屬于高能表面之列，它與液體接觸時表面能總是減小的。換句話說，金屬的固—氣界面很容易被固—液界面代替(潤濕定義就是固體表面吸附的氣體為液體取代)。 化學鍍鎳是一種功能性鍍層，一般不做裝飾用，故不要求光亮。但有人將電鍍鎳用的光亮劑如苯基二磺酸鈉用于酸性化學鍍浴中收到一定效果。蛋白質、萘磺酸、脂肪醇磺酸鹽以及糖精等據報道在醋酸緩沖鍍浴中也能起到光亮作用。 某些金屬離子的穩定劑還兼有光亮劑的作用，如鉻離子、鉈離子、銅離子，認為是與Ni-P形成共沉積的原因。加入痕量銅離子因改變鍍層結構而呈現鏡面光亮的外觀。但目前很多廠家在化學鍍的要求上都明確表示要無鉻鍍層，所以在光亮劑的選擇上必須慎重。 |
