镀镍光亮剂的分类及作用

　　zui近几年，加工行业飞速发展。电镀加工业竞争惨烈，使电镀加工业对电镀工艺的要求越来越苛刻，对光亮镀镍来说就是要求镀层薄、出光快、分散能力好、色泽好，而管理上则要求组份少、单一添加，分解产物少，处理周期长。如何满足这些新的技术要求，很大程度上取决于选用适合的镀镍光亮剂中间体和如何合理组合中间体。
　　
　　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。