电镀液中常用的添加剂及其作用

添加剂是电镀液中非常重要的组成部分。电镀液中的常用添加剂既包括有机物，也包括无机物，但是有机物应用较多。在有机物添加剂中，又以有机表面活性物质居多。有机表面活性物质的特性吸附对金属电沉积过程动力学有很大影响。例如，在硫酸盐电镀锡液中加入二苯胺等表面活性物质，其对锡电沉积时阴极极化的影响表明，在远小于极限电流密度时，表面活性物质使阴极电势显著降低，当极化增大到一定值时，电流密度急剧上升。此外，两种表面活性物质联合使用，对阴极极化的影响更大。

出现比扩散极限电流小得多而又不随电极电势改变的极限电流，显示了在扩散步骤和电化学步骤以外又出现新的缓慢步骤。对这种现象的解释有两种：一是认为电极表面局部被表面活性物质覆盖，则金属离子在此表面上的放电反应速度相当低，与未覆盖部分的反应速度相比可以忽略不计；二是因添加剂的阻化作用，表现为减少了进行反应的电极表面，即对一部分电极表面起到了封闭作用，所以使阴极极化增加。添加剂没有改变界面反应过程，这种阻化作用称为封闭效应。如果认为电极表面完全被覆盖，金属离子到达电极表面必须穿过这个吸附层，而吸附层的能垒又相当高，致使金属离子越过能垒放电发生更大的困难，此时电极反应速度受吸附层控制，所以出现了数值很小的极限电流。这种吸附层对电极反应的阻化作用称为穿透效应。

在电极表面上，有机表面活性物质的吸附都有一定的电势范围。超过这个范围，表面活性物质就发生脱附。根据实验资料，各类表面活性物质的脱附电势如下：

阴离子型表面活性剂（磺酸、脂肪酸） -1.0～-1.3V

非离子型表面活性剂（芳香烃、酚） -1.0～-1.3V

（脂肪醇、胺） -1.3～-1.5V

阳离子型表面活性剂（R₄N，其中R为烷基） -1.6～-1.8V

多极性基表面活性分子（环氧乙烯醚型表面活性物质、胶、蛋白胨等） -1.8～-2.0V

各种表面活性物质对金属电沉积过程的影响如下：(www.xing528.com)

1）脂肪族烃类（包括醇、醛、酸）对阴极反应有明显的阻化作用，而且可以阻止氢的析出，往往只有当它脱附后才会析出氢气。

2）有机阳离子除了烃基的作用外，还有静电作用，即带正电荷的阳离子对金属离子有排斥作用。一般来说，R越大，R₄N吸附电势越低，阴极阻化作用也越明显。

3）芳香烃及其衍生物对金属电沉积有一定的阻化作用，这些物质的吸附有时会使氢气提前析出。

4）烃基短、极性基团大的物质（如乙醇、聚乙二醇等）对电极反应阻化作用不大，只对一些最慢的反应步骤有一些效果。

表面活性物质吸附层对电沉积过程的影响还同电极电势有关。例如，对锌这类析出电势较低且电极表面带负电荷的金属，表面活性物质的用量较小。

在碱性镀液（如碱性电镀锌、电镀锡）中，由于金属的析出电势较低，表面活性物质的作用较小，只有那些烃基不长而极性基团多、介电常数较大的有机化合物（如甘油、乙二醇、非离子型表面活性物质等）有可能在电极上吸附。

采用有机添加剂来改善镀层质量的优点是，只需很小的用量便可收到显著的效果，成本较低。但是，有机添加剂往往会夹杂到镀层中，使镀层脆性增大，并使其他物理化学性质发生改变。

除上述作用外，有机添加剂还具有整平作用、光亮作用及润湿作用等。