如何优化简单盐镀液电镀质量？

常用的简单盐镀液主要包括：硫酸盐镀液、氯化物镀液、硫酸盐-氯化物混合镀液、氟硼酸盐镀液等。在这类镀液中，其主要成分包括主盐、游离酸、导电盐、缓冲剂等。

1.主盐的影响

主盐浓度是电镀工艺中的主要参数之一。简单盐镀液中电镀时，主盐浓度的变化对镀层质量和镀液性能都有一定的影响。实验表明，当温度、电流密度及其他工艺条件不变时，随着主盐浓度的增大，生成晶核的速度降低，晶粒变得粗大。对于那些电镀时不存在显著电化学极化的镀液（如电镀锌、镉、铜、铅等）来说，这种关系比较明显；但对于电镀时发生较大电化学极化的铁族金属来说，则表现并不那么明显。

降低主盐浓度，将使交换电流密度减小，从而在一定程度上增大电化学极化。电化学极化增大，就会使形成晶核的概率增加。除此之外，主盐浓度对晶体结构影响也同晶粒成长过程中的钝化现象有关。当主盐浓度较高时，尽管有可能在电解刚开始的一段时间内形成较多的生长中心，但随着晶体成长表面的增大，真实电流密度随之降低，当降低到某一数值时，部分晶体便开始钝化和停止生长，能够继续生长的只是其中一部分晶体。镀液中的主盐浓度越高，所含钝化剂（杂质）就可能越多，因此晶体数目减少，晶粒变得粗大。但是，不能由此得出镀液的主盐浓度越低就越好的结论。实际上，在镀液所允许稀释的限度下，用降低主盐浓度的方法来改善镀层质量的效果并不明显。采用过稀的镀液，极限电流密度将降低，且易导致形成海绵状沉积层。从加快沉积过程的角度出发，还是应采用主盐浓度较高的镀液。

2.游离酸的影响

在简单盐镀液中，常含有与主盐相对应的游离酸。根据游离酸含量，可将简单盐镀液分为强酸性和弱酸性两类。强酸性镀液中的游离酸不是靠主盐水解而来的，而是在配制镀液时添加进去的。例如，在硫酸盐镀液中电镀铜和电镀锡时常加入过量的硫酸，在氟硼酸盐电镀铅及电镀Pb-Sn合金时常加入过量的氟硼酸。加入游离酸的目的：一是为了提高溶液的电导率，以降低槽电压；二是可以提高阴极极化（在一定程度上），以获得结晶细致的镀层；三是为了防止主盐水解。例如，在硫酸盐电镀铜、锡溶液中，可发生如下反应：

水解反应不但降低了溶液内沉积金属的含量，而且析出的沉淀会使溶液浑浊，以致影响镀层质量。在镀液中加入过量的游离酸，便可防止水解反应的发生。此外，对于这类镀液，大量酸的存在并不至于引起氢的析出，因为铜、锡、铅等都是在较正的电势下沉积的，而且氢在这些金属上析出时具有较高的超电势。但要注意的是，游离酸度提高将会降低主盐的溶解度。

弱酸性简单盐镀液中也含有一定的游离酸，以防止主盐水解。但是，此类镀液不存在过量的游离酸，因为这样会大量析氢而使电流效率下降，所以对于这类镀液必须保持在一定酸度范围内，如电镀锌镀液的pH值为3.5～4.5，电镀镉镀液的pH值为2.0～5.5，电镀锡镀液的pH值为3～4或5.0～5.5。

把镀液的pH值调整到一定范围，并不能保证这个值在电镀过程中维持不变。因为在电镀锌、镉、镍等金属时，阴极上总会有氢气析出，从而使阴极附近镀液中的H⁺浓度降低，产生所谓的碱化现象。这种现象就导致阴极附近析出氢氧化物（或碱式盐），而使镀层发暗、粗糙，甚至疏松。为了维持镀液pH值在规定范围内，通常需要加入缓冲剂，如在硫酸盐电镀锌液中加入硫酸铝，在硫酸盐电镀镉液中加入硼酸、硫酸铝或醋酸钠，在电镀镍液中加入硼酸。这些缓冲剂的缓冲性质可用下列反应式表示：

依靠上列可逆反应，酸度可以自动调节。但是，每种缓冲剂只能在一定的pH值范围内起到调节作用，因而对于不同的镀液应选用不同的缓冲剂。

在简单盐镀液中，氟硼酸盐镀液具有很好的缓冲性能，即在相当高的电流密度下工作也不会产生碱化现象，所以这种镀液可用于各种金属的高速电镀。

3.导电盐的影响(www.xing528.com)

在简单盐镀液中，常加入一些与主盐阴离子相同的碱金属盐，其目的是增强镀液的导电性，改善镀液的分散能力。常用的盐类为钾盐或钠盐，水化钾离子的半径较小，导电能力较好，但成本相对较高。

在含有1%（质量分数）硫酸的0.05mol/LNiCl₂溶液中，当25℃下进行电镀时，曾发现Li⁺、Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Cr³⁺等能使阴极极化有所提高，而Al³⁺及Co²⁺等则降低了阴极极化。外加阳离子对阴极极化的影响在硫酸盐电镀锡时也表现出来，若在SnSO₄镀液中加入碱金属或碱土金属离子，使阴极极化增大的顺序是：Mg²⁺＜K⁺＜NH₄⁺＜Na⁺＜Al³⁺。一般来说，外来离子的加入使离子强度增大，致使沉积金属离子的活度降低，从而提高了阴极极化。

4.Cl ^- 的影响

在简单盐镀液中，有时含有较大量的Cl^-离子。镀液中含有的Cl^-离子，在电镀过程中可以起到活化作用。其作用机理具体表现在：

1）Cl^-离子与金属离子作用生成易放电的配位离子。

2）Cl^-离子在电极界面吸附，改变双电层结构及界面状态，使电极的活化能降低，即发生特性吸附。

3）形成“离子桥”，Cl^-离子外层电子层可变性大，参与组成活化配离子，使Me（H₂O）n脱水及电子转移活化能降低。

根据以上机理，在电镀过程中，Cl^-离子的具体作用表现在：

1）对阴极过程的活化作用，如硫酸盐电镀铜时，必须加入Cl^-离子镀层才能全光亮。

2）对阳极过程的活化作用，如用瓦特镀液电镀镍时，若镀液中没有Cl^-离子，则镍阳极极易发生钝化。