镀液中各成分的作用及工艺条件的影响

    由于电镀钯镍合金目前均采用不溶性阳极，如铂、高纯石墨等，因此镍液中各成分、 PH值等因素均会随电镀过程的进行发生变化。因镀液组成发生变化，势必会影响镀层的成 分，而镀层的组成又与镀层性能紧密相关。因此讨论镀液中各组分的作用和各种工艺条件，对镀层成分及外观的影响，将是获得符合使用要求的钯镍合金镀层的基本保证。

（1）镀液组成的影响

    ①氯化钯（PaCl₂）氯化钯是电镀钯镍合金的主盐。在镀液中，钯以氯化钯铵［PaCl₂·Pa（NH₃）₄Cl₂］的形式存在。一般氯化钯的含量为15～25g／L。由于电镀过程采用的是不溶性阳极，所以随着电镀过程的进行，镀液中钯离子浓度逐步降低。由于实际电镀时，镀层中钯的含量高［80％（质量）左右］，所以镀液中氯化钯含量的下降速度比镍离子下降速度快得多。为了讨论镀液中氯化钯含量对镀层成分的影响，将其它成分及实验条件固定，改变氯化钯含量，观察镀层外观，分析镀层中钯的百分含量，其结果见表2-54。

    由表2-54可以看出，随着镀液中钯含量的增加，镀层中钯含量也有明显增加，氯化钯含量在10～20g／L之间时，均可获得含钯量为80％（质量）左右的光亮白色的钯镍合金镀层。氯化钯含量的变化，对电流效率影响不大。随着电镀过程的进行，必须定时定量（根据分析结果）补充溶解好的氯化钯溶液，以补充电镀钯镍合金时钯的消耗。根据下列反应式制备补充液：

    ZPaCl₂+4NH₄ · H₂O→PaCl₂ · Pa(NH₃)4Cl₂+4H₂O

    ②镍盐 镀液中镍离子的来源，可以使用硫酸镍和氨基磺酸镍。使用氨基磺酸镍作镍盐，电镀得到的钯镍合金镀层色泽较白，而且韧性较好。在电镀过程中，镍离子的消耗也是靠补加镍盐来完成的。镀液中镍含量的增加或钯含量的降低，均会使镀层中镍含量增加。根据镀液配方不同，严格控制镍盐含量在适宜范围内。这是获得含80％（质量）钯的钯镍合金的必要条件。

    ③氢氧化铵（氨水）—氢氧化铵在镀液中，能起络合剂和缓冲剂作用。镀液中含有一定量的氢氧化铵，不但可以保证氯化钯以氯化钯铵的形式存在于镀液中，而且能使镀液的pH值维持在8.0～9.0之间。由于氢氧化铵含量正常时，镀液呈透明蓝绿色。

    ④光亮剂 配方中S—1及混合添加剂均具有使镀层光亮作用。当镀液中光亮剂不足或无光亮剂时，镀层呈雾状，且光亮范围狭窄；如添加3g／L的S-1光亮剂，能使镀层变得光亮细致，电流密度范围宽，镀液的分散能力好。

（2）工艺条件的影响

    ①镀液的pH值影响 镀液的pH值对镀层的组成、外观及电流效率影响列于表2-55。表2-56是使用表2-53中工艺1，只变化pH值的实验结果。

    由表2-56内结果看出，pH值在7.0～9.0范围内，镀层中钯含量基本符合要求，也就是说在这个范围内，对镀层组成影响不大，对电流效率影响也较小。当pH值为7时，镀层外观失去光泽。因此，pH值的选定范围较宽，在7.5～9.0范围内均可获得满意结果。

    ②电流密度的影响 使用表2-53工艺1，观察电流密度对镀层含量及电流效率和外观的影响。其结果见表2-56。

    由上述实验结果看出，随电流密度升高，镀层中钯含量缓慢下降；电流效率变化不大。当电流密度升至2.0A／d㎡时，镀层边缘出现烧焦现象。综合以上指标，生产中选用阴极电流密度在0.1～1.5A／d㎡范围内（最佳值0.5～1.5A／d㎡）。

    ③温度影响 使用表2-53工艺1，观察镀液温度变化，对镀层中钯含量、电流效率和外观影响。结果见表2-57。

    由实验结果看出，温度变化对镀层中钯含量影响不大，对电流效率影响亦较小；考虑到镀层外观，当温度较低时，镀层光亮底降低，电流开不大，超过45℃时，氨水易挥发，镀液成分变化大，所以温度控制在20～45℃为宜。

    由表2-57实验结果可以看出，目前使用的电镀钯镍合金镀液，具有较好的工艺特性。钯镍合金镀层的成分主要取决于镀液中两种金属离子的浓度比，工艺条件中电流密1.5度、温度、pH值等因素影响较小，所以该溶液具有工艺条件范围较宽、操作和维护较方便的特点。

（3）电沉积钯镍合金的极化曲线

    应用HZ-1型恒电位仪，在H型电解槽内测定极化曲线，以饱和甘汞电极作参比电极，研究电极面积为1c㎡的铂片，辅助电极使用高纯石墨棒。扫描速度为5V／min，用x-y记录仪记录，测得的阳极化曲线示于图2-1。

    测定极化曲线溶液见表2-58。

    从图2-1可以看出，电沉积钯和电沉积镍的单极化曲积时极化曲线（I、IV），在极化状态下没有重叠之处，从单极化曲线来看，镍比钯难于析出。曲线II是钯镍合金的极化曲线，比较接近于钯的单极化曲线。可以这样认为，钯和镍离子共沉积时，合金镀液中钯对镍的析出起了去极化作用，使得钯镍共沉积时，镍的沉积电位比单独镍沉积时正。从该合金镀液中所得镀层的镍含量为20％（质量），钯含量为80％（质量）。

本文转载自《合金电镀工艺》编著    曾祥德
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