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化学镀镍:金属化原理

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-10  浏览次数:847
核心提示:人们从感兴趣的化学沉积薄层金属开始讨论,特别是自从发明化学镀镍以来,它得到了稳定发展。这是一个很特别的工艺,只要浸入一个合适的水溶液,就能在基体上连续生产镀层,溶液中的化学还原剂提供电子使金属离子变成金属。

第8章中详细叙述了化学镀中金属沉积的基本原理,这里不再重复。人们从感兴趣的化学沉积薄层金属开始讨论,特别是自从发明化学镀镍以来,它得到了稳定发展。这是一个很特别的工艺,只要浸入一个合适的水溶液,就能在基体上连续生产镀层,溶液中的化学还原剂提供电子使金属离子变成金属。


在催化表面上仅发生这个简化的反应,表面上一旦开始发生沉积,沉积的金属即被催化,以便继续沉积,电沉积过程与时间呈线性关系,正如Marton和Schlesinger[3]所述,在基体表面特定敏化一活化点开始产生Ni—P沉积,并且只在这些点上继续沉积。随着沉积过程的进行,在成核点周围形成岛状物,岛状物长大直至消失,形成连续的膜层。他们早期的观察证实,Sn—Pd处理的双电子基体并没有被完全活化,活化产生的小催化点分散在基体表面上用作化学沉积镍的成核。也可以认为,在形成连续膜层后,化学沉积膜的质量厚度生长速率与时间呈线性关系,镀层的质量厚度是单位面积的镀层体积,与恒电流密度电沉积的相比,该厚度指的是同样厚度连续膜的总沉积材料。

在第8章中已详细叙述了化学沉积的基本原理,因此这里只简单讨论镍还原的电化学过程。

VanDenMeerakker[4]认为,化学沉积工艺的电化学机理与还原剂(R)的性质无关,每个过程都由一系列的单元阳极和阴极反应组成,第一个阳极步骤是还原剂的脱氢,在碱性介质中进行下列4个阳极步骤:

(1)脱氢,

脱氢

(2)氧化,

氧化

(3)重新结合

重新结合

(4)氧化,

氧化

碱性介质中进行下面2个阴极步骤:

(5)金属沉积,

金属沉积

(6)析氢,

析氢

在酸性介质中进行下面的步骤(4`)和(6`)

(4`)氧化

氧化

(6`)析氢,

析氢

因此,一个化学沉积反应可以认为是由两个单独的电极反应合并而成:

①阴极部分反应[如上面的步骤(5)]

②阳极部分反应[如上面的步骤(2)或(4`)]

Paunovic[5]于1968年提出的混合电位理论认为,从部分阳极和阴极过程的极化曲线可以预测化学沉积过程,在“基本原理”中,描述了许多证实适合混合电位理论的化学镀体系。HistoricallyDeMinjer[6]第一个验证了次磷酸盐作还原剂的化学镀镍中混合电位理论的正确性。

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