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化学镀镍的原理及配方构成

归档日期:07-10       文本归类:化学复合伤      文章编辑:爱尚语录

  化学镀镍的原理及配方构成_化学_自然科学_专业资料。化学沉镍 溶液 电解镍电镀 阳极反应: Ni -- Ni+2 + 2 e 阴极反应: Ni+2 + 2 e -- Nio 镍沉积的量与时间、电流(法拉第定律)相关。每安培小时沉积1.095

  化学沉镍 溶液 电解镍电镀 阳极反应: Ni -- Ni+2 + 2 e 阴极反应: Ni+2 + 2 e -- Nio 镍沉积的量与时间、电流(法拉第定律)相关。每安培小时沉积1.095克的镍 电镀定律 法拉第定律 说明了在给定数量的安培小 时下有多少金属能沉积下来 电解镍电镀 法拉第定律 说明了沉积多少,但是并非说明沉积在哪儿 电镀定律 ? 欧姆定律 ? 解释了有多少电流实际到达待镀的工件 ?E= i x R ?i = E / R 电镀定律 墨菲定律 任何可能出错的事情,在绝大多数不应该的 时候会终将出错! 溶液化学 如何工作的呢? 自催化化学 还原过程 而非 电化学置换 或 浸没反应 自催化化学 还原过程 定义 在催化表面通过化学还原反应,金属或合金的沉积不 需要使用连续的电流 关键点 ?合金沉积 ?化学还原 ?要求表面有催化性质 ?不需要连续电流 化学镀工艺 铜 钴 金 镍 钯 化学镀工艺 铜 钴 金 镍 钯 还原剂 次亚磷酸盐 甲醛 硼胺 硼氢化物 肼,联氨 最重要的工艺 铜 镍 甲醛 次亚磷酸盐 硼胺 硼氢化物 肼 次亚磷酸盐 钴 次亚磷酸盐还原系统 酸镍—磷体系 Ni2+ + 2H2PO2- + 2H20* 2H2PO3- + H2 + 2H+ + Nio 碱镍—磷体系 Ni2+ + 2H2PO2- + 4OH-* *催化反应 Ni + 2HPO3- + 2H2O + H2 反应 1. H2PO2- ads + OH– ads H2PO3- ads + H ads + e 2. H2PO2- + H2O ads 3. H+ + e 4. H + H 5. Ni2+ + H2O 6. NiOH+ ads + 2e 7. H2PO2- ads 8. H2PO2- ads + 2H+ + e H2PO3- ads + H ads + H+ + e H H2 NiOH+ ads + H+ Ni + OHP + 2 OHP + 2H2O 反应 1. H2PO2- ads + OH– ads 2. H2PO2- + H2O ads H2PO3- ads + H ads + e H2PO3- ads + H ads + H+ + e 在催化表面和充分能量的情况下,次亚磷酸盐离子被氢 氧根离子与水氧化,生成亚磷酸盐。 反应 3. H+ + e H 6. NiOH+ ads + 2e Ni + OH- 在这些反应中产生的电子参与将H+离子还原成氢气和吸附 的NiOH 离子还原成镍的反应 反应 5. Ni2+ + H2O 6. NiOH+ ads + 2e NiOH+ ads + H+ Ni + OH- 经过两步反应机制,镍被还原。 反应 4. H + H H2 氢气被释放出来 反应 除了次亚磷酸盐使镍还原之外,同时还有副反应产生。 由于H2PO2-的分解,会产生磷。 7. H2PO2- ads P + 2 OH- 8. H2PO2- ads + 2H+ + e P + 2H2O 反应 1. H2PO2- ads + OH– ads H2PO3- ads + H ads + e 2. H2PO2- + H2O ads 3. H+ + e 4. H + H 5. Ni2+ + H2O 6. NiOH+ ads + 2e 7. H2PO2- ads 8. H2PO2- ads + 2H+ + e H2PO3- ads + H ads + H+ + e H H2 NiOH+ ads + H+ Ni + OHP + 2 OHP + 2H2O 溶液的酸碱度很关键。随pH值减少,7-8步的反应速率增加(同时增加 镀层中磷的含量) 从这些反应中可以清楚地看出: 1. 在生产中某些物质被消耗的同时也必须被补充,如:镍和次亚磷 酸盐 2. 氢是在生产中产生的,因此镀液在操作过程中酸碱度也会下降 3. 亚磷酸根离子作为副产品也在溶液中产生和累积 4. 产生的镀层是一种合金 5. 反应中要求有催化剂的存在。 催化剂 传统的定义 “某种激发化学反应但本身却并不参与的物质” 本身具有催化活性的金属 (这些金属具有独立的自催化特点) 钯 - Pd 铑 镍 钌 铂 - Rh Ni Ru Pt 本身不具有催化活性的金属 这些金属的表面本身并没有催化活性, 但具有催 化活性的金属形核沉积在表面后诱发了催化活性 他们能被分成两类 本身不具有催化活性的金属 比镍更具有活性的金属 镍金属由于置换反应首先沉积在表面。 一旦镍沉积上后,自催化沉积就同时产生了。 这些包括; 铁 铝 铍 钛 - Fe Al Be Ti 本身不具有催化活性的金属 比镍更具有惰性的金属 在这些金属表面没有置换反应发生,以产生具催化活性的 镍核。为了发动自催化过程,需要通过阴极电流或接触活 性金属的方式。这些金属包括: 铜 银 金 碳 - Cu Ag Au C 非催化金属(有毒的) 铜 铅 锌 铬 砷 锑 铋 镉 锡 Cu Pb Zn Cr As Sb Bi Cd Sn 及其它重金属 即使很少量的这些金属含量会导致没有沉积 设计一个系统 硫酸镍 还原剂 镍离子的来源 提供电化学能给镍还原 络合剂 络合镍离子、有利于溶液稳定性、控制镍的还原速率。络合溶液中亚磷酸盐,作为酸 碱缓冲剂 稳定剂 使还原过程到达一个可控点。屏蔽催化活性核区和粒子。对个别浓度低于1ppm的有 合成效应。 加速器 缓冲剂 调节剂 湿润剂 活化次亚磷酸根,沉积速率提高。抵消稳定剂和络合剂的作用。 使pH 值长期保持稳定 使pH值修正的具有短期效果的试剂。如:硫酸、氨水、碳酸盐等 减少表面张力,增加湿润性 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 反应速度 温度的影响 化学反应需要能量,这里是以热能的形 式提供的。 温度增加时,沉积的速率也上升。 温度也会影响到镀层的特性。因为温度 增加,磷的含量会减少。 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 酸碱度 反应速度 酸碱度pH值的影响 溶液的酸碱度既影响反应速度又影 响镀层中磷的含量。 pH值增加,镀速增加,镀层中磷的 含量减少。 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 反应速度 槽负载的影响 待镀工件的表面积与溶液体积的比 率会极大地影响镍的沉积,低负载 会产生“漏”镀. As the load factor increases deposition rate increases。 负载系数增加时沉积速率也增加。 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液的温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子浓度 次亚磷酸盐浓度 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性 稳定剂 反应速度 稳定剂的影响 稳定剂通过吸附在悬浮颗粒表面防止镍的自 发分解,从而防止阴极过程的产生。在低的 稳定剂水平下,镍沉积的速度较快。 当稳定剂的吸附速率超出了镍的沉积速率, 则中毒会发生。最终会导致边缘上漏镀。 反应速度 镍的化学还原反应速度取决于下列变量: 溶液温度 酸碱度 溶液的搅拌 表面积与体积比 镍离子的浓度 次磷酸盐的浓度 配位剂的特性 稳定剂 其它添加剂 反应速度 镍的化学还原反应速度也受下列因素影响: 槽寿命 污染物的种类及浓度 槽寿命 ? 最好跟踪测量加入槽中的镍组分的含量 ? 1MTO是指初始的镍含量被加入槽中时 ? 寿命与槽液比重的增加成比例 ? 也与亚磷酸盐的浓度相关 ? 由于带出量的存在,MTO数会被低估。 污染物 类别 举例 来源 微量金属 其它金属 铅 锌 铝 铜 油 含铅的钢、黄铜 锌酸盐、黄铜 铝工件 铜合金 来源于空气 不清洁的工件 有机物 阳离子 阴离子 K,NH4 Ca, Mg 亚磷酸盐 硫酸盐 硝酸盐 硫化物 酸碱调节剂 硬水 镍反应 硝酸 加速剂 硝酸盐污染物 ? 会减少镀速,起镀差、减少磷含量(在高磷沉积时)及暗的或条斑纹路的 沉积,或无沉积。 ? 大部分时是从退镀槽中带出来的残余的硝酸 ? 治疗很简单—将溶液倒掉,彻底漂洗槽、设备,再开新缸 ? 防范永远好过治疗 ? 加入预混合料前用硝酸盐试纸测试开缸水,如果试纸变成粉红色则表明该 水含有硝酸。

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