化學(xué)鍍鎳的原理及配方構(gòu)成

1、化學(xué)沉鎳化學(xué)沉鎳溶液溶液陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng):Ni-Ni+2+2e陰極反應(yīng)陰極反應(yīng):Ni+2+2e-Nio鎳沉積的量與時(shí)間、電流（法拉第定律）相關(guān)。每安培小時(shí)沉積鎳沉積的量與時(shí)間、電流（法拉第定律）相關(guān)。每安培小時(shí)沉積1.095克的鎳克的鎳電解鎳電鍍法拉第定律法拉第定律說(shuō)明了在給定數(shù)量的安培小說(shuō)明了在給定數(shù)量的安培小時(shí)下有多少金屬能沉積下來(lái)時(shí)下有多少金屬能沉積下來(lái)電鍍定律電鍍定律法拉第定律法拉第定律說(shuō)明了沉積多少，但是并非說(shuō)明沉積在哪兒說(shuō)明了沉積多少，但是并非說(shuō)明沉積在哪兒電解鎳電鍍l歐姆定律歐姆定律l解釋了有多少電流實(shí)際到達(dá)待鍍的工件解釋了有多少電流實(shí)際到達(dá)待鍍的工件lE=ixRli=E/R電鍍

2、定律電鍍定律墨菲定律墨菲定律任何可能出錯(cuò)的事情，在絕大多數(shù)不應(yīng)該的時(shí)候會(huì)終將出錯(cuò)！電鍍定律電鍍定律溶液化學(xué)溶液化學(xué)如何工作的呢？如何工作的呢？還原過(guò)程還原過(guò)程而非而非電化學(xué)置換電化學(xué)置換或或浸沒(méi)反應(yīng)浸沒(méi)反應(yīng)自催化化學(xué)自催化化學(xué)還原過(guò)程還原過(guò)程在催化表面通過(guò)化學(xué)還原反應(yīng)，金屬或合金的沉積不需在催化表面通過(guò)化學(xué)還原反應(yīng)，金屬或合金的沉積不需要使用連續(xù)的電流要使用連續(xù)的電流合金沉積合金沉積化學(xué)還原化學(xué)還原要求表面有催化性質(zhì)要求表面有催化性質(zhì)不需要連續(xù)電流不需要連續(xù)電流自催化化學(xué)自催化化學(xué)銅銅鈷鈷金金鎳鎳鈀鈀化學(xué)鍍工藝化學(xué)鍍工藝銅銅鈷鈷金金鎳鎳鈀鈀還原劑還原劑次亞磷酸鹽次亞磷酸鹽甲醛甲醛硼胺硼胺硼氫化

3、物硼氫化物肼，聯(lián)氨肼，聯(lián)氨化學(xué)鍍工藝化學(xué)鍍工藝銅銅甲醛甲醛鎳鎳次亞磷酸鹽次亞磷酸鹽硼胺硼胺硼氫化物硼氫化物肼肼鈷鈷次亞磷酸鹽次亞磷酸鹽最重要的工藝最重要的工藝酸鎳磷體系Ni2+ + 2H2PO2- + 2H20* 2H2PO3- + H2 + 2H+ + Nio堿鎳磷體系Ni2+ + 2H2PO2- + 4OH-* Ni + 2HPO3- + 2H2O + H2*催化反應(yīng)次亞磷酸鹽還原系統(tǒng)次亞磷酸鹽還原系統(tǒng)1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2Oads H2PO3-ads+Hads+H+e3.H+eH4.H+HH25.Ni2+H2ONiOH+a

4、ds+H+6.NiOH+ads+2eNi+OH-7.H2PO2-adsP+2OH-8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O反應(yīng)反應(yīng)1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2Oads H2PO3-ads+Hads+H+e在催化表面和充分能量的情況下，次亞磷酸鹽離子被氫在催化表面和充分能量的情況下，次亞磷酸鹽離子被氫氧根離子氧根離子與水與水氧化，生成亞磷酸鹽。氧化，生成亞磷酸鹽。反應(yīng)反應(yīng)3.H+eHNiOH+ads+2eNi+OH-在這些反應(yīng)中產(chǎn)生的電子參與將在這些反應(yīng)中產(chǎn)生的電子參與將H+離子還原成氫氣和吸附離子還原成氫氣和吸附的的NiOH離子還

5、原成鎳的反應(yīng)離子還原成鎳的反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)5.Ni2+H2ONiOH+ads+H+NiOH+ads+2eNi+OH-經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)機(jī)制，鎳被還原。經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)機(jī)制，鎳被還原。反應(yīng)反應(yīng)H+HH2氫氣被釋放出來(lái)氫氣被釋放出來(lái)反應(yīng)反應(yīng)除了次亞磷酸鹽使鎳還原之外，同時(shí)還有副反應(yīng)產(chǎn)生。除了次亞磷酸鹽使鎳還原之外，同時(shí)還有副反應(yīng)產(chǎn)生。由于由于H2PO2-的分解，會(huì)產(chǎn)生磷。7.H2PO2-adsP+2OH-8.H2PO2-ads+2H+eP+2H2O反應(yīng)反應(yīng)1.H2PO2-ads+OHadsH2PO3-ads+Hads+e2.H2PO2-+H2Oads H2PO3-ads+Hads+H+e3.H+eH4.H+HH

6、25.Ni2+H2ONiOH+ads+H+6.NiOH+ads+2eNi+OH-7.H2PO2-adsP+2OH-H2PO2-ads+2H+eP+2H2O溶液的酸堿度很關(guān)鍵。隨溶液的酸堿度很關(guān)鍵。隨pH值減少，值減少，7-8步的步的反應(yīng)速率增加（同時(shí)增加反應(yīng)速率增加（同時(shí)增加鍍層中磷的含量）鍍層中磷的含量）反應(yīng)反應(yīng)在生產(chǎn)中某些物質(zhì)被在生產(chǎn)中某些物質(zhì)被消耗的消耗的同時(shí)也必須被補(bǔ)充，如：鎳和次亞磷同時(shí)也必須被補(bǔ)充，如：鎳和次亞磷酸鹽酸鹽氫是在生產(chǎn)中產(chǎn)生的，因此鍍液在操作過(guò)程中酸堿度也會(huì)下降氫是在生產(chǎn)中產(chǎn)生的，因此鍍液在操作過(guò)程中酸堿度也會(huì)下降亞磷酸根離子作為副產(chǎn)品也在溶液中產(chǎn)生和累積亞磷酸根離子作

7、為副產(chǎn)品也在溶液中產(chǎn)生和累積產(chǎn)生的鍍層是一種合金產(chǎn)生的鍍層是一種合金反應(yīng)中要求有催化劑的存在。反應(yīng)中要求有催化劑的存在。從這些反應(yīng)中可以清楚地看出：從這些反應(yīng)中可以清楚地看出：催化劑催化劑傳統(tǒng)的定義傳統(tǒng)的定義“某種激發(fā)化學(xué)反應(yīng)但本身卻并不參與的物質(zhì)某種激發(fā)化學(xué)反應(yīng)但本身卻并不參與的物質(zhì)”鈀鈀-Pd銠銠-Rh鎳鎳-Ni釕釕-Ru鉑鉑-Pt本身具有催化活性的金屬本身具有催化活性的金屬（這些金屬具有獨(dú)立的自催化特點(diǎn)）（這些金屬具有獨(dú)立的自催化特點(diǎn)）這些金屬的表面本身并沒(méi)有催化活性，這些金屬的表面本身并沒(méi)有催化活性， 但具有催但具有催化活性的金屬形核沉積在表面后誘發(fā)了催化活性化活性的金屬形核沉積在表面

8、后誘發(fā)了催化活性他們能被分成兩類(lèi)他們能被分成兩類(lèi)本身不具有催化活性的金屬本身不具有催化活性的金屬比鎳更具有活性的金屬比鎳更具有活性的金屬鎳金屬由于置換反應(yīng)首先沉積在表面。鎳金屬由于置換反應(yīng)首先沉積在表面。一旦鎳沉積上后，一旦鎳沉積上后，自催化沉積就自催化沉積就同時(shí)產(chǎn)生了。同時(shí)產(chǎn)生了。 這些包括；這些包括；鐵鐵-Fe鋁鋁-Al鈹鈹-Be鈦鈦-Ti本身不具有催化活性的金屬本身不具有催化活性的金屬比鎳更具有惰性的金屬比鎳更具有惰性的金屬在這些金屬表面沒(méi)有置換反應(yīng)發(fā)生，以產(chǎn)生具催化活性的在這些金屬表面沒(méi)有置換反應(yīng)發(fā)生，以產(chǎn)生具催化活性的鎳核。為了發(fā)動(dòng)自催化過(guò)程，需要通過(guò)陰極電流或接觸活鎳核。為了發(fā)動(dòng)自

9、催化過(guò)程，需要通過(guò)陰極電流或接觸活性金屬的方式。這些金屬包括：性金屬的方式。這些金屬包括：銅銅-Cu銀銀-Ag金金-Au碳碳-C本身不具有催化活性的金屬本身不具有催化活性的金屬銅銅-Cu鉛鉛-Pb鋅鋅-Zn鉻鉻-Cr砷砷-As銻銻-Sb鉍鉍-Bi鎘鎘-Cd錫錫-Sn及其它重金屬及其它重金屬即使很少量的這些金屬含量會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有沉積即使很少量的這些金屬含量會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有沉積非催化金屬（有毒的）非催化金屬（有毒的）硫酸鎳硫酸鎳鎳離子的來(lái)源鎳離子的來(lái)源還原劑還原劑提供電化學(xué)能給鎳還原提供電化學(xué)能給鎳還原絡(luò)合劑絡(luò)合劑絡(luò)合鎳離子、有利于溶液穩(wěn)定性、控制鎳的還原速率。絡(luò)合溶液中亞磷酸鹽，作為酸絡(luò)合鎳離子、有利于溶

10、液穩(wěn)定性、控制鎳的還原速率。絡(luò)合溶液中亞磷酸鹽，作為酸堿緩沖劑堿緩沖劑穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑使還原過(guò)程到達(dá)一個(gè)可控點(diǎn)。屏蔽催化活性核區(qū)和粒子。對(duì)個(gè)別濃度低于使還原過(guò)程到達(dá)一個(gè)可控點(diǎn)。屏蔽催化活性核區(qū)和粒子。對(duì)個(gè)別濃度低于1ppm的有的有合成效應(yīng)。合成效應(yīng)。加速器加速器活化次亞磷酸根，沉積速率提高。抵消穩(wěn)定劑和絡(luò)合劑的作用?；罨蝸喠姿岣练e速率提高。抵消穩(wěn)定劑和絡(luò)合劑的作用。緩沖劑緩沖劑使使pH值長(zhǎng)期保持穩(wěn)定值長(zhǎng)期保持穩(wěn)定調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)劑使使pH值修正的具有短期效果的試劑。如：硫酸、氨水、碳酸鹽等值修正的具有短期效果的試劑。如：硫酸、氨水、碳酸鹽等濕潤(rùn)劑濕潤(rùn)劑減少表面張力，增加濕潤(rùn)性減少表面張力，增加濕潤(rùn)

11、性設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)溶液的溫度溶液的溫度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度化學(xué)反應(yīng)需要能量，這里是以熱能的形化學(xué)反應(yīng)需要能量，這里是以熱能的形式提供的。式提供的。溫度增加時(shí)，沉積的速率也上升。溫度增加時(shí)，沉積的速率也上升。溫度也會(huì)影響到鍍層的特性。因?yàn)闇囟葴囟纫矔?huì)影響到鍍層的特性。因?yàn)闇囟仍黾?，磷的含量?huì)減少。增加，磷的含量會(huì)減少。反應(yīng)速度反應(yīng)速度溶液的溫度溶液的溫度酸堿度酸堿度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度溶液的酸堿度既影響反應(yīng)速度又影溶液的酸堿度既影響反應(yīng)速

12、度又影響鍍層中磷的含量。響鍍層中磷的含量。pH值增加，鍍速增加，鍍層中磷的值增加，鍍速增加，鍍層中磷的含量減少。含量減少。溶液的溫度溶液的溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度溶液的溫度溶液的溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度待鍍工件的表面積與溶液體積的比待鍍工件的表面積與溶液體積的比率會(huì)極大地影響鎳的沉積，低負(fù)載率會(huì)極大地影響鎳的沉積，低負(fù)載會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生“漏漏”鍍鍍.Asth

13、eloadfactorincreasesdepositionrateincreases。負(fù)載系數(shù)增加時(shí)沉積速率也增加。負(fù)載系數(shù)增加時(shí)沉積速率也增加。溶液的溫度溶液的溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳離子的濃度鎳離子的濃度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度溶液的溫度溶液的溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳離子濃度鎳離子濃度次亞磷酸鹽濃度次亞磷酸鹽濃度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：反應(yīng)速度反應(yīng)速度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原

14、反應(yīng)速度取決于下列變量：溶液溫度溶液溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳離子的濃度鎳離子的濃度次磷酸鹽的濃度次磷酸鹽的濃度配位劑的特性配位劑的特性反應(yīng)速度反應(yīng)速度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：溶液溫度溶液溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳離子的濃度鎳離子的濃度次磷酸鹽的濃度次磷酸鹽的濃度配位劑的特性配位劑的特性穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度反應(yīng)速度穩(wěn)定劑通過(guò)吸附在懸浮顆粒表面防止鎳的自穩(wěn)定劑通過(guò)吸附在懸浮顆粒表面防止鎳的自發(fā)分解，從而防止陰極過(guò)程的產(chǎn)生。在低的發(fā)分解，從而防止陰極過(guò)程的

15、產(chǎn)生。在低的穩(wěn)定劑水平下，鎳沉積的速度較快。穩(wěn)定劑水平下，鎳沉積的速度較快。當(dāng)穩(wěn)定劑的吸附速率超出了鎳的沉積速率，當(dāng)穩(wěn)定劑的吸附速率超出了鎳的沉積速率，則中毒會(huì)發(fā)生。最終會(huì)導(dǎo)致邊緣上漏鍍。則中毒會(huì)發(fā)生。最終會(huì)導(dǎo)致邊緣上漏鍍。鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度取決于下列變量：溶液溫度溶液溫度酸堿度酸堿度溶液的攪拌溶液的攪拌表面積與體積比表面積與體積比鎳離子的濃度鎳離子的濃度次磷酸鹽的濃度次磷酸鹽的濃度配位劑的特性配位劑的特性穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑其它添加劑其它添加劑反應(yīng)速度反應(yīng)速度鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度也受下列因素影響：鎳的化學(xué)還原反應(yīng)速度也受下列因素影響：槽壽命槽壽命污染物的種類(lèi)及濃

16、度污染物的種類(lèi)及濃度反應(yīng)速度反應(yīng)速度最好跟蹤測(cè)量加入槽中的鎳組分的含量最好跟蹤測(cè)量加入槽中的鎳組分的含量1MTO是指初始的鎳含量被加入槽中時(shí)是指初始的鎳含量被加入槽中時(shí)壽命與槽液比重的增加成壽命與槽液比重的增加成比例比例也與亞磷酸鹽的濃度相關(guān)也與亞磷酸鹽的濃度相關(guān)由于帶出量的存在，由于帶出量的存在，MTO數(shù)會(huì)被低估。數(shù)會(huì)被低估。槽壽命槽壽命污染物污染物微量金屬微量金屬鉛鉛含鉛的鋼、黃銅含鉛的鋼、黃銅其它金屬其它金屬鋅鋅鋁鋁銅銅鋅酸鹽、黃銅鋅酸鹽、黃銅鋁工件鋁工件銅合金銅合金有機(jī)物有機(jī)物油油來(lái)源于空氣來(lái)源于空氣不清潔的工件不清潔的工件陽(yáng)離子陽(yáng)離子K,NH4Ca,Mg酸堿調(diào)節(jié)劑酸堿調(diào)節(jié)劑硬水硬水陰離子陰離子亞磷酸鹽亞磷酸鹽硫酸鹽硫酸鹽硝酸鹽硝酸鹽硫化物硫化物鎳反應(yīng)鎳反應(yīng)硝酸硝酸加速劑加速劑硝酸鹽污染物硝酸鹽污染物會(huì)減少鍍速，起鍍差、減少磷含量（在高磷沉積時(shí)）及暗的或條斑紋路的會(huì)減少鍍速，起鍍差、減少磷含量（在高磷沉積時(shí)）及暗的或條斑紋路的沉積，