镀镍光亮剂的分类及作用
- 发布时间：2012/12/13 16:50:51
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电镀镍是电镀工业中zui重要的镀种之一，镍镀层具有高硬度、耐磨、耐蚀、装饰性好等优点，已被广泛应用于航空、汽车、材料工程等领域。为了改善镀层性能，获得高质量的镍镀层，常在镀液中加入电镀添加剂。虽然镀液中添加剂的浓度很低，但是对镀层的质量有很大影响，镍镀层的好坏取决于添加剂的选择与应用，而光亮度是衡量镀层质量的重要指标，光亮剂的发展水平可以说代表了镀镍添加剂的发展水平。
1·镀镍光亮剂的分类及作用
根据镀镍光亮剂的组成及作用不同，通常分为初级镀镍光亮剂、次级镀镍光亮剂和辅助光亮剂。
1.1初级镀镍光亮剂
初级光亮剂的分子中大多含有芳香磺酰基（Ar-SO-）特征官能团，它们都是有机含硫化合物，如糖2精（BSI，邻磺酰苯酰亚胺钠）和二苯磺酰基亚磺酸（BBI）是zui常用的初级光亮剂。其作用为：①使镀层晶粒明显细化，从而产生光亮，光亮比较均匀，能扩大光亮电流密度范围，但单独使用时不能产生全光亮镀层。②使镀层呈现压应力，平衡次级光亮剂的张应力，改善镀层的延展性。③对阴极极化作用的影响没有次级光亮剂强。浓度较低时，阴极过电位增加范围约为15～45mV；浓度增高时，阴极过电位不再显著增加。④金属离子放电的同时，它们也被阴极还原，将以硫化物的形式进入镀层，这些硫化物夹杂到晶格中具有半导体的电子传导特性，可以沟通晶粒之间的电子流，有利于提高镀层的光亮度。
1.2次级镀镍光亮剂
醇类、炔胺类、吡啶类衍生物等，香豆素（氧杂萘邻酮）、1,4-丁炔二醇（BOZ）、硫酸丙烷吡啶（PPS）、二乙基丙炔胺（DEP）、乙氧基丙炔醇（PME）是常用的次级光亮剂。其作用为：①强烈吸附在阴极表面，使阴极电位明显负移，使镀层结晶细致，分散能力较好。②除了具有光亮作用外，还具有较强的整平能力，醛基的整平能力zui弱，炔醇中的C≡C和吡啶、喹啉中的C=N整平能力。③单独使用次级光亮剂时，可获得全光亮镀层，但是获得光亮镀层的电流密度范围较窄，和初级光亮剂配合使用才有较大的光亮电流密度范围。
1.3辅助光亮剂
辅助光亮剂大都具有不饱和的脂肪族链，分子中的磺酰基（-SO-）不一定直接与不饱和碳相连，常用2的有：乙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、烯丙基磺酰胺、丙炔磺酸钠等。其作用主要有：①加快出光速度。②提高镀液的整平能力。③改善镀液的光亮覆盖能力，减少针孔。④*的走位能力和低电流区的光亮作用。⑤吸附在活阴极性位置，降低次级光亮剂的消耗。
2·镀镍光亮剂的作用机理
光亮剂在电镀镍过程中的作用机理比较复杂，可以从两个方面来理解。
2.1扩散消耗机理
电镀过程中，由于基体金属表面的不平整性，使得电流密度分布不均。由微观整平的“扩散消耗机理”可知：一定电位范围内，有机物分子优先在阴极基体金属表面凹处吸附消耗，使其扩散速度减慢，从而导致微观凹处的吸附层比凸处吸附层薄，电沉积阻化作用小，迫使微观凹部位的电流密度大于凸起部位，便于金属离子在凹处沉积，从而可增加镀层表面平滑度。某些光亮剂含有RC=NR、R-SOH、RCOO-、RN=NR等活性基团。一方面，有的在阴极吸附并还原，形成的硫化物与镍离子一起沉积到镀层中，沉积的硫化物增加了镀层的脆性和耐蚀性，硫元素具有半导体电子传导特性，增强了晶体间电子的流动性，因而有助于提高镀层的光亮度。另一方面，它们与镍离子形成络合物，降低阴极附近游离的镍离子浓度，浓差极化作用增强，同时由于配合物的迟缓放电效应，也使得阴极过电位升高。
2.2过电位因素
由耳德格鲁兹（Erdey-Gruz）和沃尔麦（Volmer）提出的二维晶核形成和三维晶核形成速度与过电位ηk的关系分别为：
式中N是单位时间内形成的晶核数；a、b是几何常数；ηk为过电位。
由上式可知：影响晶核形成速度的电化学因素主要是过电位，过电位升高有利于新晶核的生成，使得晶核生成速度大于晶粒成长速度，从而得到结晶紧密、细致、光洁的镀层。
3·镀镍光亮剂的参考配方
随着对镀镍光亮研究的深入，理想的镀镍光亮剂应该是初级、次级和辅助光亮剂等按一定比例复配而成，充分利用相关离子的协同效应，调整不利因素，从而获得*的光亮效果。
3.1初级光亮剂
几种初级光亮剂的配方见表1。
3.2次级光亮剂
几种次级光亮剂的配方见表2。
3.3半光亮剂和辅助光亮剂
表3半光亮剂和辅助光亮剂的配方
半光亮剂和辅助光亮剂的配方见表3。
3.4复合光亮剂
几种复合光亮剂的配方见表4。表4中配方一与某些市售镀镍光亮剂相比，在镀层光亮度、镀液分散能力、微观形貌、孔隙率等方面都有所提高。表4中配方二所获得镀层表面平整、光亮如镜，与它们单独使用相比，镀层的光亮度和分散能力都有较大提高。
4·结语
以初级、次级和辅助光亮剂中间体等复配而成的镀镍光亮剂，既能改善镀层质量，又对环境污染较少；分解产物少，对杂质容忍度高，延长镀液的使用寿命。因此，无论从经济实用角度还是从环保方面考虑，都将是今后发展的重要方向。