电镀增加剂(electroplating additives)是退出到电镀溶液中对镀液以及镀层性子有非凡作用的一类化学品的总称.它属于精密化学品(fine chemicals),正在一些年夜型化工公司中,把它列入非凡化学品(specialty chemicals).

　　电镀增加剂的分类以及作用

　　使用宽泛的电镀工艺有镀锌,镀铜,镀镍,镀铬,镀银,镀锡,镀铜锌合金,(仿金电镀),铜锡合金,锌镍合金,镍铁合金等.镀液有酸性,弱酸,碱性之分.没有同类型的电镀工艺只能退出没有同品种的增加剂,因而电镀增加剂的品种非常复杂,给电镀增加剂的分类带出艰难.如下是自己依据电镀增加剂的对镀液以及镀层以及作用的没有同所作的分类,纷歧定精确以及片面.(同时,天职类仅包罗电镀液中的增加剂,没有包罗电镀的前解决,后解决,也没有包罗化学镀,阳极氧化等其余外表解决工艺.)

　　1.1 络合剂(complexing agent or chelating agant)

　　电化学实践依据金属离子的替换电流密度I.的巨细(I.示意电极存正在的氧化反响以及复原反响达到均衡时,即净反响速率为零时的氧化或复原反响速率或电流)将金属分为三类:

　　类:I.很年夜,10-10-3 A/dm2,过电位很小,为Pb2+,Cd2+,Sn2+,In3+等.

　　第二类:I.中等,为10-3-10-8 A/dm2,过电位中等.为:Cu2+,Zn2+,An3+,Bi3+等.

　　第三类:I.很小,为10-8-10-15,过电位高,为:Co2+,Ni2+,Pt2+等.

　　只有第三类金属能力从其简略盐中电镀出致密的金属镀层.,二类金属因为替换电流过年夜,过电位低,失去的是蓬松镀层.为了进步过电位,必需退出适当络合剂.

　　退出络合剂的作用是使金属离子构成稳固络合物,从而使金属离子复原的活化能较高,过电位添加,替换电流密度变小,从而构成致密的镀层.

　　影响络合成果的要素有络合剂品种,配位体以及金属离子浓度,pH值等.

　　电镀中常见金属的络合剂有:

　　Zn2+:OH-,P2O74+,CN-,HEPP(羟基乙叉二磷酸)

　　Cu2+:CN-,P2O74+,HEDP,Cit3-,乙二胺等

　　SN2+:BF-,H2NSO3OH,Cit3-

　　Au:CN-,SO32-,Cit3-

　　Ag:CN-,S2O32-

　　1.2 外表活性剂(surfactant)

　　外表活性剂具备升高外表张力的作用,润湿作用,乳化以及增溶作用.正在电镀增加剂中通常作为光洁剂,防针孔剂,润湿剂,扩散剂,增溶剂,抑雾剂等.

　　正在酸性镀铜中,聚乙二醇是光洁剂的首要成分.

　　正在镀镍中,十二烷基硫酸钠以及乙基巳基磺酸钠是防针孔剂以及润湿剂的次要成分.

　　正在酸性镀锌中,OP或平淡加既用作主光洁剂芐叉丙酮以及邻氯荃甲醛的增溶剂以及扩散剂,又起着滑润圆滑镀层的作用.

　　正在镀铬中,用含氟外表活性剂作为铬雾克制剂.

　　1.3 主光洁剂 ( brightener)

　　主光洁剂是指正在电镀增加剂中孕育发生光洁作用的次要成分.没有同镀种的主光洁剂没有同.但作为主光洁剂的物资通常份子量没有年夜,用量较小,一般为醛类,酮类,含双键或三键的无机物,杂环化合物或一些金属元素.

　　酸性镀铜的主光洁剂有:乙撑硫脲,二硫苯骈咪唑,四氢噻唑硫酮等.

　　酸性镀锌的主光洁剂有:苄叉丙铜,邻氯苯甲醛等.

　　碱性镀锌的主光洁剂有:香苯醛,BPC.

　　镀镍的主光洁剂有:丁炔二醇以及丙炔醇的醚化产品.

　　1.4 整平剂(levelling agent)

　　整平剂与光洁剂的作用没有同,后者的次要作用是进步镀层的光洁度但纷歧定能填平基体外表宏观的凹凸不服.而前者的作用次要是填平基体的宏观凹凸不服但纷歧定具备显著的光洁作用.例如:氰化光洁镀铜工艺能够取得光洁的镀层但不克不及填平基体外表存正在的划痕,而半光洁镍电镀工艺失去的镍镀层呈乳红色,不显著的光洁度,但镀层外表很粗疏平均,正在它的外表持续电镀光洁镍,起亮的速率很快.

　　物资的整平作用分为正整平,多少整温和负整平.

　　正整平:

　　多少整平:

　　负整平:

　　年夜局部电镀工艺要求整平剂具备正整平作用,但关于外表有斑纹的工件,为了不电镀当前使斑纹模胡没有清,电镀增加剂中佳蕴含具备多少整平与呈负整平的物资.

　　电镀增加剂的钻研以及使用(II)

　　镀镍增加剂的钻研停顿

　　镍是一种机器功能以及化学功能优异的金属,镀镍是一种使用宽泛的工艺,一切组合性镀层中简直都蕴含有镍层.因而对镀镍工艺,增加剂以及实践的钻研遭到存眷,获得的停顿也年夜.

　　2.1 高级光洁剂(primary brightener) 的作用以及种类

　　高级光洁剂的作用是细化晶粒,使镀层平均.

　　但它孕育发生压应力,用以对消次级光洁所孕育发生的张应力.份子构造中含硫,混合正在镀层中,使镀层的电位比纯Ni电位更负.

　　2.1.1 糖精:

　　学名邻磺酰苯亚胺

　　英文名:saccharin

　　构造式: N - - H

　　S

　　可电离出H+,带酸性. N - - Na+

　　平时应用的是它的钠盐. S

　　用量:0.5-2.5 g/L

　　其用量与次级光洁剂的品种以及几何无关.用量要足以抵销次级光洁剂的张应力.

　　耗费量:15-30 g/KAH

　　2.1.2 BBI:

　　学名:二苯磺酰胺

　　英文名:bis(benzenesulfonyl)imide

　　或:bisphellylsulphonylamine

　　构造式: SO2 NH SO2

　　用量:0.5~2 g/L

　　耗费量:15g/KAH

　　2.2,次级光洁剂(second brightener)的作用以及种类

　　使镀层光洁,但孕育发生张应力,与高级光洁剂合营失去高光洁度又应力低的镀层.

　　2.2.1 BEO:学名:丁炔二醇二乙氧基醚

　　或:乙二氧基化丁炔二醇

　　英文名:diethxylated 2-butyne-1.4-diol

　　构造式:HO-C2H4-O-CH2-C≡C-CH2-OC2H4-OH

　　是丁炔二醇与2 mol环氧乙烷的反响产品

　　用量:0.02-0.05 g/L

　　耗费量:5g/KAH

　　2.2.2 BMP:

　　学名:丁炔二醇单丙氧基醚

　　或:单丙氧基化丁炔二醇.

　　英文名:monopropoxylated 2-butyne-1,4-diol

　　构造式:HO-CH2-C≡C-CH2-O-C3H9-OH

　　是丁炔二醇与同摩尔的环氧丙烷的反响产品

　　用量:0.05-0.15 g/L

　　耗费量:8 g/KAH

　　2.2.3 PAP:

　　学名:羟丙基丙炔醇醚

　　或:丙炔醇丙氧基醚

　　英文名:propynol propoxylate

　　构造式:CH≡C-CH2-O-C3H6-OH

　　是丙炔醇与等mol的环氧丙烷反响产品

　　用量:0.01-0.03 g/L

　　耗费量:6 g/KAH

　　2.2.4 PME:

　　学名:羟乙基丙炔醇醚

　　或:丙炔醇乙氧基醚

　　英文名:propynol ethoxylate

　　or hydroxyethyl propargyl ether

　　3 2 1

　　构造式:H-C≡C-CH2-O-C2H4OH

　　丙炔醇与同mol环氧乙烷反响产品

　　用量:0.01-0.03 g/L

　　耗费量:4 g/KAH

　　2.2.5 DEP:

　　学名:二乙基丙炔胺

　　英文名:N,N-diethy1-2-propyne(丙炔)-1-amine

　　C2H5 1 2 3

　　构造式: N-CH2C≡CH

　　C2H5

　　用量:0.001-0.01 g/L

　　耗费量:1.5 g/KAH

　　2.2.6 EAP:

　　学名:二乙基胺基戌炔醇

　　英文名:5-diethylamino-3-pentyne(戌炔)-2-ol

　　C2H5 5 4 3 2 1

　　构造式: N-CH2-C≡C-CH-CH3

　　C2H5 OH

　　用量:0.001-0.01 g/L

　　耗费量:2 g/KAH

　　2.2.7 MPA

　　学名:1.1-二甲基丙炔胺

　　英文名:1.1-dimethyl-2-propyne-1-amine

　　构造式:CH3

　　C-C≡CH

　　CH3

　　NH2

　　用量:0.001-0.01 g/L

　　耗费量:1 g/KAH

　　2.3 整平剂的构造以及功能

　　2.3.1 PPS:

　　学名:1-(3-磺丙基)-吡啶

　　或:磺丙基吡啶甜菜碱

　　甜菜碱的原意是指三甲铵乙内酯

　　O

　　(CH3)3N+-C2-C-O-

　　后泛指由氮所组成的内脂

　　英文名:1-(3-sulfopropyl)-pyridinium-betaine

　　构造式: 1

　　+

　　-

　　CH2-CH2-CH2-SO3

　　用量:0.1-0.3 g/L

　　耗费量:25g/KAH

　　2.3.2 PHP或PPS-OH

　　学名:N-(3-磺基羟丙基)吡啶甜菜碱

　　英文名:N-(3-sulfo-2-hydroxypropyl)pyridinium betain

　　构造式:

　　+

　　1 2 3 -

　　CH2-CH-CH2-SO3

　　OH

　　用量:0.1-0.3 g/L

　　耗费量:25 g/KAH

　　2.3.3 HD

　　学名:已炔二醇

　　英文名;3-hexyne-2.5-diol

　　1 2 3 4 5 6

　　构造:CH2-CH-C≡C-CH-CH3

　　OH OH

　　作用:作为半光洁镍的弱光洁剂以及整平剂.

　　Weak elass II brightener

　　Effective corrosion inhibitor for Aluminium in Solutions Containing hydrochloric or sulphuric acid

　　用量:0.1-0.3 g/L

　　耗费量:20 g/KAH

　　2.4,辅佐光洁剂( auxiliary brightener) 的功能以及种类

　　辅佐光洁剂的作用是进步低电位的光洁度,改善镀液对杂质的容允才能.

　　2.4.1 ALS:

　　学名:烯丙基磺酸钠

　　英文名:sodium allyl sulfonate

　　sodium 2-propene(丙烯)-1-sulphonate

　　3 2 1

　　构造式:CH=C-CH2SO3Na

　　用量:3-10 g/L

　　耗费量:120g/KAH

　　2.4.2 PS

　　学名:炔丙基磺酸钠

　　英文名:sodium 2-propyne(丙炔)-1-sulphonate

　　构造式:HC≡C-CH2-SO3Na

　　用量:0.005-0.15 g/L(5-150 mg/L)

　　耗费量:12 g/KAH

　　2.4.3 VS

　　学名:乙烯磺酸钠

　　英文名:sodium ethylenesulphonate

　　或:sodium vinyl(乙烯基)sulfonate

　　构造式:H2C=CH-SO3Na

　　用量:2-4 g/L

　　耗费量:40 g/KAH

　　2.4.4 ATP:

　　学名:羰乙基硫脲甜菜碱

　　英文名:carboxyethylisothiuronium betaine

　　构造:H2N+ O

　　C-S-CH2-CH2-C

　　H2N O-

　　用量:0.001-0.01 g/L

　　耗费量:1 g/KAH

　　2.4.5 AIS

　　学名:羟乙基磺酸钠

　　英文名:2-hydroxy ethansulfonate sodium salt

　　构造式:HO-CH2-CH2-SO3Na

　　作用:improres ductility in nickel brighteners

　　用量:无

　　耗费量:无

　　2.5,润湿剂(wetting agent) :消弭氢气泡吸附正在镀层外表所孕育发生的针孔

　　2.5.1 EHS:

　　学名:乙基巳基硫酸钠

　　英文名:ethylhexyl sulfate

　　构造式:CH3CH2CH2 CH2CHCH2SO4Na

　　C2H5

　　浓度:38-40%

　　pH: 11-12

　　比重:1.10-1.12 g/cm3

　　用量:

　　耗费量:

　　2.5.2 ABP

　　学名:磺基丁二酸(虎魄酸)辛酯

　　英文名:sulfosuccinic acid ester sodium salt

　　构造式: O

　　H2C-C-OC8H17

　　O

　　H-C-C-OC8H17

　　SO3Na

　　电镀增加剂的钻研以及使用(III)

　　3,电镀增加剂的作用机理

　　电镀增加剂的钻研就象年夜少数试验性的迷信同样,试验走正在后面,实践滞后.

　　如今还不克不及做到仅仅依托实践指点来实现增加剂的抉择.但对长时间试验后果的总结

　　也失去了一些有用的论断.

　　3.1 阴极吸附作用

　　不少光洁剂正在阴极外表有较强的吸附作用,这类吸附拦阻了金属离子正在阴极上的还

　　原,进步了阴极极化.后果晶粒成核数添加,成长速率降落,从而失去晶粒很细,晶体构造有序的镀层.测定镀液的微分电容以及极化曲线能够钻研增加剂的吸附行为.

　　3.2 光洁剂的阴极复原作用

　　年夜少数光洁剂可以正在阴极上被复原.醛以及酮能够被复原为醇,含三键的炔类化合物

　　起首被复原成烯烃,再进一步被复原成饱以及烷烃.含亚胺基因的无机物能够被复原成胺.

　　增加剂正在阴极上与金属离子的竞争复原反响克制了金属的析出,从而也进步了阴极

　　极化,使金属镀层结晶粗疏光洁.

　　3.3 光洁剂的阴极复原反响受分散管制

　　正在工件不服的外表上,其凹下的部位(谷底)以及凸出的局部(峰尖)的分散层厚度

　　没有同.谷底分散层厚,峰尖薄.增加剂耗费后,谷底左近的增加剂受分散管制来不迭增补,而峰尖左近的增加剂实时失去增补,因而峰尖处的金属离子放电遭到较强克制,谷底处的金属离子放电遭到较弱克制,因而谷底逐步被填平.从而失去润滑平坦的镀层.

　　4,电镀增加剂的钻研办法以及内容

　　4.1 文献调研是科研的根本办法也是电镀增加剂钻研的办法.

　　CA,美国专利,CNKI

　　CA:chemictry abstract

　　CNKI:China National Knowledge Infrastructure 中国国度常识根底设备

　　www.cnki.net

　　美国专利:www.uspto.gov

　　patent and trademark office

　　4.2 霍尔槽试验(Hull cell test)

　　Hull cell test是电镀钻研以及消费管制的根本的试验办法,一个0~10V衔接可调的间接电源衔接一个Hull cell——梯形槽,能够直观地察看到没有同电流密度下增加剂对镀层外观的影响.

　　试片

　　金属阳极

　　4.3 电化学测试技巧

　　电化学测试技巧是深化钻研增加剂自身的电化学功能以及正在电镀液中的体现的首要手法.能够丈量极化曲线,微分电容,极化电阻,交流阻抗,整平才能等.从而取得不少首要信息.

　　4.4 寻觅以及分解新的增加剂组分.

　　4.5 行使商品的增加剂组分设计优异的电镀增加剂废品.

　　4.6 研发新的电镀工艺:

　　4.6.1 环保电镀技巧:无氰,无六价铬.

　　4.6.2 超硬镀层电镀技巧:复合电镀,合金电镀.

　　4.6.3 纳米电镀.