浅析电镀液中主要成份的作用

在电镀加工厂的日常电镀加工生产过程中,我们要使用到电镀液这个必须的电镀原材料产品，电镀溶液的组成对电镀层的结构有着很重要的影响。不同的镀层金属所使用的电镀溶液的组成可以是各种各样的，但是都必须含有主盐。根据主盐性质的不同，可将电镀溶液分为简单盐电镀溶液和络合物电镀溶液两大类。
简单盐电镀溶液中主要金属离子以简单离子形式存在(如cu2+、Ni2+、Zn2+等)，其溶液都是酸性的。在络合物电镀溶液中，因含有络合剂，主要金属离子以络离子形式存在(如[Cu(CN)3]2-、[Zn(CN)4]2-、[Ag(CN)2]-等)，其溶液多数是碱性的，也有酸性的。除主盐和络合剂外，电镀溶液中经常还加有导电盐、缓冲剂、阳极去极化剂以及添加剂等，它们各有不同的作用。

1、主盐
能够在阴极上沉积出所要求的镀层金属的盐。主盐浓度高，溶液的导电性和电流效率一股都较高，可使用较大的电流密度，加快了沉积速度。在光亮电镀时，镀层的光亮度和整平性也较好。但是，主盐浓度升高会使阴极极化下降，出现镀层结晶较粗，镀液的分散能力下降，而且镀液的带出损失较大，成本较高，同时还增加了废水处理的负担。主盐浓度低，则采用的阴极电流密度较低，沉积速度较慢，但其分散能力和覆盖能力均较浓溶液好。 因此，主盐浓度要有一个适当的范围，并与溶液中其他成分的浓度维持一个适当的比值。有时，由于使用要求不同，即使同一类型的镀液，其主盐含量范围也不同。对于电镀形状复杂的零件或用于预镀、冲击镀时，要求较高的分散能力，一般多采用主盐浓度较低的电镀溶液。而快速电镀的溶液，则要求主盐含量高。
2、导电盐
能提高溶液的电导率，而对放电金属离子不起络合作用的物质。这类物质包括酸、碱和盐，由于它们的主要作用是用来提高溶液的导电性，习惯上通称为导电盐。如酸性镀铜溶液中的硫酸，氯化物镀锌溶液中的氯化钾、氯化钠及氰化物镀铜溶液中的氢氧化钠和碳酸钠等。 导电盐的含量升高，槽电压下降，镀液的深镀能力得到改善，在多数情况下，镀液的分散能力也有所提高。 导电盐的含量受到溶解度的限制，而且大量导电盐的存在还会降低其他盐类的溶解度。对于含有较多表面活性剂的溶液，过多的导电盐会降低它们的溶解度，使溶液在较低的温度下发生乳浊现象，严重的会影响镀液的性能。所以导电盐的含量也应适当。
3、络合
在溶液中能与余属离子生成络合离子的物质称为络合剂。如氰化物镀液中的氰化钠或氰化钾，焦磷酸盐镀液中的焦磷酸钾或焦磷酸钠等。
在络合物镀液中，最具重要意义的，并不是络合剂的绝对含量，而是络合剂与主盐的相对含量，通常用络合剂的游离量来表示，即除络合金属离子以外多余的络合剂 络合剂的游离量增加，阴极极化增大，可使镀层结晶细致，镀液的分散能力和覆盖能力都得到改善，但是，阴极电流效率下降，沉积速度减慢。过高时，大量析氢会造成镀层针孔，低电流密度区没有镀层，还会造成基体金属的氢脆。对于阳极来说，它将降低阳极极化，有利于阳极的正常溶解。络合剂的游离量低，镀层结晶变粗，镀掖的分散能力和覆盖能力都较差。
4、缓冲剂
用来稳定溶液的pH值，特别是阴极表面附近的pH值。缓冲剂一般是用弱酸或弱酸的酸式盐，如镀镍溶液中的比硼酸，和焦磷酸盐镀液中的磷酸氢二钠等。 任何一种缓冲剂都只能在一定的范围内具有较好的缓冲作用，超过这一范围其缓冲作用将不明显或完全没有缓冲作用，而是还必须要有足够的量才能起到稳定溶液pH值的作用，由于缓冲剂可以减缓阴极表面因析氢而造成的局部pH值的升高，并能将其控制在最佳值范围内，所以对提高阴极极化有一定作用，也有利于提高镀液的分散能力和镀层质量。过多的缓冲剂既无必要，还有可能降低电流效率或产生其他副作用。
5、电镀稳定剂
用来防止镀液中主盐水解或金属离子的氧化，保持溶液的清澈稳定。如酸性镀锡和镀铜溶液中的硫酸，酸性镀锡溶液中的抗氧化剂等。
6、阳极活化剂
在电镀过程中能够消除或降低阳极极化的物质，它可以促进阳极正常溶解，提高阳极电流密度。如镀银溶液中的氯化物，氰化镀铜溶液中的酒石酸盐等。
7、添加剂
是指那些在镀液中含量很低，但对链液和镀层性能却有着显著影响的物质。近年来添加剂的发展速度很快，在电镀生产中占的地位越来越重要，种类越来越多，而且越来越多地使用复合添加剂来代替单一添加剂。按照它们在电镀溶液中所起的作用，大致可分为如下几类。
①.光亮剂
它的加入可以使镀层光亮。如镀镍中的糖精及1,4-丁炔二醇；氯化物镀锌中的苄叉丙酮等。当在镀液中含有几种光亮剂或将几种物质配制成复合光亮剂时，常根据光亮剂的集团及其在镀液中的作用、性能和对镀层的影响等，又将它们分为初级光亮剂、次级光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂等。
②.整平剂
具有使镀层将基体表面细微不平处填平的物质。如镀镍溶液中的香豆素，酸性光亮镀铜溶液中的四氢噻唑硫酮、甲基紫等。
③.润湿剂
它们的主要作用是降低溶液与阴极间的界面张力，使氢气泡容易脱离阴极表面，从而防止镀层产生针孔。这类物质多为表面活性剂，其添加量很少，对镀液和镀层的其他性能没有明显的影响。如镀镍溶液中的十二烷基硫酸钠。
④.应力消除剂
能够降低镀层内应力，提高镀层韧性的物质。碱性镀锌溶液中的香豆素等。
⑤.镀层细化剂
它是能使镀层结晶细化并具有光泽的添加剂。如碱性镀锌溶液中的DE及DPE等添加剂。
⑥.抑雾剂
这是一类表面活性剂。具有发泡作用，在气体或机械搅拌的作用下，可以在液面生成一层较厚的稳定的泡沫以抑制气体析出时带出的酸雾、碱雾或溶液的飞沫。选择的原则是它对镀液和镀层的其他性能没有有害的影响，而本身在溶液中相当稳定，如镀铬溶液中使用的F53。抑雾刑的加入量一般都很小，过多会造成泡沫外溢或爆鸣，如果选择或使用不当则会在镀层上造成气流痕、针孔等。
⑦.无机添加剂
此类添加剂多数是硫、硒、碲的化合物及一些可与镀层金属共析的其他金属盐。这些金属离子对镀层的性能会有显著的影响，而且这种影响是多方面的。例如在镀镍溶液中加入镉盐可以得到光亮的镀层，在硫酸盐镀锡溶液中加入铅盐可防止镀层长锡须，在镀银或镀金溶液中加入锑或钴盐可以提高镀层的硬度等等。但是这些金属的含量必须很低，否则将会使镀层恶化，如发黑、发脆、产生条纹等。
8、阳极
电镀时发生氧化反应的电极为阳极。它有不溶性阳极和可溶性阳极之分。不溶性阳极的作用是导电和控制电流在阴极表面的分布；可溶性阳极除了有这两种作用外，还具有向镀液中补充放电金属离子的作用。后者在向镀液补充金属离子时，最好是阳极上溶解入溶液的金属离子的价数与阴极上消耗掉的相同。如酸性镀锡时，阴极上消耗掉的是Sn2+，要求阳极上溶解入溶液的也是Sn2+；在碱性镀锡时，阴极上消耗掉的是Sn4+，要求阳极上溶解入溶液的也是Sn4+。同是还希望阳极上溶解入溶液中的金属离子的量与阴极上消耗掉的基本相同，以保持主盐浓度在电镀过程中的稳定。
阳极的纯度、形状及它在溶液中的悬挂位置和它在电镀时的表面状态等对电镀层质量都有影响。