电镀中间体在多层镀镍体系中的应用

电镀中间体在多层镀镍体系中的应用

华南理工大学应用化学系(广州510640)　刘红霞

广东达志化工有限公司(广东南海528247)　蔡志华

[关键词]　多层镀镍;　电镀中间体;　耐蚀性

[中图分类号]　T Q153.1 [文献标识码]　B [文章编号]　1001-1560(2000)09-0019-01

[收稿日期]　2000-05-15

多层镀镍体系通常由半光亮镍、高硫镍、光亮镍组成,常用于要求高耐蚀性的物品,如摩托车、家电、水暖器材等。多层镍的质量是由各工序所采用添加剂的性能所决定的,而电镀中间体的质量及合理的组合又决定了添加剂的性能。下面就多层镍缓蚀机理、多层镍添加剂、多层镍工艺管理方面对电镀中间体在多层镀镍体系中的应用进行讨论。

1　多层镍体系中的耐蚀机理

多层镍通常为双层镍和3层镍,多层镍之所以具有优良的耐蚀性,其主要作用机理就是它的电化学保护性。Cu 2Ni 2Cr 体系相对于钢铁基体来说是阴极性镀层,对基体起机械保护作用,一旦镀层出现腐蚀缝隙,腐蚀即在钢铁基体上加速进行。为了提高耐蚀性,只能加厚镀层,减少孔隙率。而多层镍体系则不同,如双层镍体系,即由半光亮镍及光亮镀层组成,前者含S 量低(通常为

0.003%～0.005%),后者含S 量高(通常为0.04%～0.08%)。含S 量高的光亮镍层电位较负,镀层在腐蚀介质中形成腐蚀电池

时,由于两层镍间存在足够的电位差(一般在125mV 以上),相对于半光亮镍,腐蚀作用优先在光亮镍层上进行,延缓了腐蚀作用向整个镀层的穿透速度,从而达到缓蚀的目的。3层镍体系是在双层镍中夹一层含硫量为0.1%～0.3%、厚度为0.25～1.00mm 的高硫镍层,由于高硫镍层的电位最负,当镍层发生腐蚀时,它比光亮镍更为阳极化,最先受到腐蚀。腐蚀过程在高硫镍层中横向进行,直至全被腐蚀,但支撑在腐蚀坑上的光亮镍层仍起阳极保护作用,使半光亮镍不被腐蚀,因而发挥了比双层镍更为优越的抗蚀性能。

2　多层镍添加剂

多层镍能提高镀层的耐蚀性,起主要作用的是多层镍添加剂。所以,选择质量优良的添加剂非常重要,而添加剂的质量是由中间体的质量所决定的。

(1)半光亮镍添加剂

半光亮镍添加剂的特点是含硫量低或不含硫,有良好的柔软性及延展性,从而保证了与光亮镍层的结合力。可选作半光亮镍添加剂的主要原料有:BMP (丁炔二醇丙氧基化合物)、BE O (丁炔二醇乙氧基化合物)、H D (2,52己炔二醇)等,它们在半光亮镍添

加剂中起光亮、整平作用。

(2)高硫镍添加剂

高硫镍添加剂含硫量较高(一般为0.1%～0.3%),它的特点是能在电镀过程中向镀层提供合适的含硫量。可选作高硫镍添加剂的主要原料有:BBI (二苯磺酰基丙胺)、ATPN (羟乙基硫脲嗡甜菜碱)、苯亚磺酸钠和糖精等,它们在高硫镍添加剂中提供硫的来源,在电镀过程中可控地、均匀地向镀层提供合适的含硫量。

(3)光亮镍添加剂光亮镍添加剂含硫量适中,用作光亮镍添加剂的主要原料有:BMP (丁炔二醇丙氧基化合物)、BE O (丁炔二醇乙氧基化合物),其在镀液中作长效光亮剂;PA (丙炔醇)、PAP (丙炔醇丙氧基化合物)、P ME (丙炔醇乙氧基化合物)、DEP (二乙基氨基丙炔物),其在镀液中作整平剂、光亮剂;PS (丙炔磺酸钠)作走位剂、抗杂剂;BBI (二苯磺酸基丙胺)作柔软剂、抗杂剂;A LS (烯丙基磺酸钠)作走位剂、辅光剂;ATPN (羟乙基硫脲嗡甜菜碱)作走位剂、抗杂剂;VS (乙烯基磺酸钠)作走位剂、柔软剂;PPS (吡啶嗡丙氧基硫化物)、PPS 2OH (吡啶嗡丙氧基甜菜碱)作整平剂;EHS (乙基己基硫酸钠)作润湿剂。

3　多层镍工艺的管理

多层镍工艺中较常见的故障有如下2种:(1)多层镍间结合力不良,造成的原因主要是半光亮镍层钝化,如半光镍槽到光亮

镍槽时间过长或半光镍镀液中杂质含量太高。(2)光亮镍层内应力过大

,这主要是光亮镍添加剂的组配不当或镀液杂质含量太高所造成。此外,在操作过程中产生双极性现象也是造成故障的原因。

多层镍间具有合适的电位差是决定多层镍性能的根本因素,它要求光亮镍与半光亮镍的电位差在125～140mV ,光亮镍与高硫镍的电位差在20～50mV 。用作添加剂的原料品种繁多,并不断有新的中间体被研究开发出来。在配制添加剂时要注意各种成分的比例和搭配,综合考虑各种成分的作用,协调各组分的消耗平衡。这样,才能生产出稳定、高质的添加剂。

(责任编辑　詹小玲)

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12000年9月 材　料　保　护 第33卷　第9期