電鍍添加劑的作用原理

2017-12-14

        電鍍添加劑包括無機(jī)添加劑(如鍍銅用的鎘鹽)和有機(jī)添加劑(如鍍鎳用的香豆素等)兩大類。早期所用的電鍍添加劑大多數(shù)為無機(jī)鹽類,隨后有機(jī)物才逐漸在電鍍添加劑的行列中取得了主導(dǎo)地位。按功能分類,電鍍添加劑可分為光亮劑、整平劑、應(yīng)力消除劑和潤濕劑等。不同功能的添加劑一般具有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用機(jī)理,但多功能的添加劑也較常見,例如糖精既可作為鍍鎳光亮劑,又是常用的應(yīng)力消除劑;并且不同功能的添加劑也有可能遵循同一作用機(jī)理。

       電鍍添加劑的作用機(jī)理

       金屬的電沉積過程是分步進(jìn)行的:首先是電活性物質(zhì)粒子遷移至陰極附近的外赫姆霍茲層,進(jìn)行電吸附,然后,陰極電荷傳遞至電極上吸附的部分去溶劑化離子或簡單離子,形成吸附原子,最后,吸附原子在電極表面上遷移,直到并入晶格。上述的第一個過程都產(chǎn)生一定的過電位(分別為遷移過電位、活化過電位和電結(jié)晶過電位)。只有在一定的過電位下,金屬的電沉積過程才具有足夠高的晶粒成核速率、中等電荷遷移速率及提足夠高的結(jié)晶過電位,從而保證鍍層平整致密光澤、與基體材料結(jié)合牢固。而恰當(dāng)?shù)碾婂兲砑觿┠軌蛱岣呓饘匐姵练e的過電位,為鍍層質(zhì)量提供有力的保障。

        擴(kuò)散控制機(jī)理

        在大多數(shù)情況下,添加劑向陰極的擴(kuò)散(而不是金屬離子的擴(kuò)散)決定著金屬的電沉積速率。這是因為金屬離子的濃度一般為添加劑濃度的100～105倍,對金屬離子而言,電極反應(yīng)的電流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其極限電流密度。 

        在添加劑擴(kuò)散控制情況下,大多數(shù)添加劑粒子擴(kuò)散并吸附在電極表面張力較大的凸突處、活性部位及特殊的晶面上,致使電極表面吸附原子遷移到電極表面凹陷處并進(jìn)入晶格,從而起到整平光亮作用。

非擴(kuò)散控制機(jī)理

        根據(jù)電鍍中占統(tǒng)治地位的非擴(kuò)散因素,可將添加劑的非擴(kuò)散控制機(jī)理分為電吸附機(jī)理、絡(luò)合物生成機(jī)理(包括離子橋機(jī)理)、離子對機(jī)理、改變赫姆霍茲電位機(jī)理、改變電極表面張力機(jī)理等多種。