3.9 以次磷酸盐为还原剂的碱性化学镀镍液
3.9.1 酸性与碱性化学镀镍液的区别是什么？
酸性化学镀镍工艺虽然沉积速率快，可以获得耐蚀性高的镀层，但一般镀液温度高，能耗高，镀层光亮性差，同时镀液稳定性差，溶液自分解现象严重。
从碱性化学镀镍液得到的镀层中磷含量比酸性镀液要低，镀层孔隙率比较大，耐蚀性较差，但溶液比较稳定，操作方便，起镀温度较低，有的工艺在室温下即可进行。因此，近年来碱性化学镀镍工艺在工业上的应用越来越广。
3.9.2 镍盐的组成是什么？
碱性化学镀镍工艺中，镍盐仍采用硫酸镍，其浓度控制在25g/L为宜。在碱性镀液中，镍离子的行为与酸性镀液中是相同的，其还原沉积过程都伴随着氢的析出、亚磷酸的生成。镍离子浓度对沉积速率的影响如图3-82所示。
图3-82 镍离子浓度对沉积速率的影响
注：Na2P2O7浓度为50g/L，NaH2PO2·H2O浓度为25g/L，温度为74℃，pH=10。
3.9.3 碱性化学镀液中的还原剂使用什么？如何反应？
在碱性化学镀液中，还原剂仍使用次磷酸盐。其总反应如下：
化学镀镍时溶液中所发生的几个部分反应如下：
随着Ni的析出，OH-逐渐在消耗，使溶液的pH值降低。
可见氢气的析出伴随着还原剂的消耗。
副反应如下：
从副反应也可看出，在镍析出的同时，也伴随着磷的共沉积，得到镍磷合金镀层，但其镀层的磷含量要比酸性镀液获得的镀层的磷含量低得多，仅含3%（质量分数）左右。
3.9.4 pH值调整剂的作用是什么？
在碱性化学镀镍液中一般用氨水调整pH值。氨水与镍离子可以生成络合物，但当pH值大于6.8时，会生成氢氧化镍沉淀，因此必须加入其他络合剂。如果用氢氧化钠来调整pH值，会降低沉积速率，而用氨水来调整pH值，则会明显提高沉积速率。这是因为氢氧化钠加入后，促进络合剂与镍离子生成了稳定的络合物，使镍离子不易还原，而在含有氨水的溶液中，镍离子较容易被还原。
3.9.5 络合剂和添加剂的作用有哪些？
在碱性化学镀镍液中使用的最理想的络合剂是柠檬酸钠，也可以使用焦磷酸盐。一般来说，使用焦磷酸镀液起镀温度较低，在同一温度下，沉积速率高于柠檬酸镀液。但从溶液稳定性来看还应选择柠檬酸盐作为络合剂，其含量为15～20g/L较佳。为了提高碱性化学镀镍液的沉积速率还需要添加硼酸，其含量可以控制在15～30g/L。硼酸能对溶液起缓冲作用，稳定镀液的pH值。
3.9.6 温度对化学镀镍过程的影响是什么？
在同一镀液中，镀液的温度对沉积速率、镀层磷含量、硬度及外观都有很大影响，如表3-47所示。
表3-47 镀液温度对沉积速率、镀层磷含量、硬度及外观的影响
从表3-47中可看出随温度升高，沉积速率加快。镀层含磷量增加，硬度降低，但温度超过75℃时，镀液很不稳定，镀层呈灰黑色。
溶液沉积反应的速率与温度之间符合指数关系，图3-83所示为两种碱性镀液温度与沉积速率的关系。从图中可以看到，碱性焦磷酸镀液的起镀温度低于碱性柠檬酸镀液的起镀温度，而同一温度下焦磷酸镀液的沉积速率高于柠檬酸镀液的沉积速率。因此，一般情况下焦磷酸盐镀液适于低温时使用。
3.9.7 pH值对化学镀镍过程有什么影响？
焦磷酸镀液中pH值对沉积速率的影响如图3-84所示。碱性镀液在一定的pH值范围内时，提高pH值，其沉积速率没有明显变快，反而降低了溶液的稳定性。若想通过提高pH值使其沉积速率增加，也应防止氢氧化镍沉淀的产生。
图3-83 碱性镀液温度与沉积速率的关系
1—焦磷酸盐溶液 2—Brenner的柠檬酸盐镀液
图3-84 pH值对沉积速率的影响
注：Na2P2O7浓度为50g/L，NaH2PO2·H2O浓度为25g/L，Ni2+浓度为5.6g/L，温度为74℃。
在柠檬酸盐镀液中，由于氨水的存在，产生镍氨络合物，而使得镀液的pH值得到了一定的稳定，这时的溶液呈深蓝色。当pH值降低时，溶液颜色由深蓝变至蓝绿，直到绿色，此时必须加入氨水调节pH值。
3.9.8 碱性化学镀镍溶液的配方和工艺条件是什么？
典型的碱性化学镀镍溶液的配方和工艺条件如表3-48所示。
表3-48 碱性化学镀镍溶液的配方和工艺条件
3.9.9 氨碱性镀液的配方和工艺条件是什么？
典型的氨碱性镀液的配方和工艺条件如表3-49所示。
表3-49 典型的氨碱性镀液的配方和工艺条件
3.9.10 碱性化学镀镍槽液的配方和工艺条件是什么？
碱性化学镀镍槽液的配方和工艺条件如表3-50所示。
表3-50 碱性化学镀镍槽液的配方和工艺条件
3.9.11 低温碱性镀镍液配方和工艺条件是什么？
低温碱性镀镍液配方和工艺条件如表3-51所示。
表3-51 低温碱性镀镍液配方和工艺条件
