电镀添加剂是什么？

金属的电沉积过程是分步进行的:首先是电活性物质粒子迁移至阴极附近的外赫姆霍兹层,进行电吸附,然后,阴极电荷传递至电极上吸附的部分去溶剂化离子或简单离子,形成吸附原子,最后,吸附原子在电极表面上迁移,直到并入晶格。上述的初个过程都产生一定的过电位(分别为迁移过电位、活化过电位和电结晶过电位)。只有在一定的过电位下,金属的电沉积过程才具有足够高的晶粒成核速率、中等电荷迁移速率及提足够高的结晶过电位,从而保证镀层平整致密光泽、与基体材料结合牢固。而恰当的电镀添加剂能够提高金属电沉积的过电位,为镀层质量提供有力的保障。

1、扩散控制机理

在大多数情况下,添加剂向阴极的扩散(而不是金属离子的扩散)决定着金属的电沉积速率。这是因为金属离子的浓度一般为添加剂浓度的100～105倍,对金属离子而言,电极反应的电流密度远远低于其极限电流密度。 在添加剂扩散控制情况下,大多数添加剂粒子扩散并吸附在电极表面张力较大的凸突处、活性部位及特殊的晶面上,致使电极表面吸附原子迁移到电极表面凹陷处并进入晶格,从而起到整平光亮作用。

2、非扩散控制机理

根据电镀中占统治地位的非扩散因素,可将添加剂的非扩散控制机理分为电吸附机理、络合物生成机理(包括离子桥机理)、离子对机理、改变赫姆霍兹电位机理、改变电极表面张力机理等多种。 电镀添加剂在电场作用下基本都参与了电极过程，对金属的电结晶过程有着这样那样的影响。电镀添加剂根据其本身的化学性质和结构，可分为无机添加剂和有机添加剂两大类，现在以有机添加剂为主。对于无机添加剂，特别是各种金属盐类，由于是典型的金属阳离子，在阴极上要参与电化学还原，从而参与电结晶过程，影响镀层的结晶结构或形成微合金状态，最终改善镀层的性能，比如硬度、光亮度等。无机添加剂与金属镀层的共沉积不完全是合金化得作用，有时是影响电位变化和结晶核的形成。显然，当引起极化增加或成核增加时，就能起到细化镀层的作用。对于有机添加剂在电镀过程的作用机理，有着多种理论和假说，现在比较普遍接受的表面吸附说。也就有机添加剂吸附在电极表面，对金属离子的还原起到阻滞的同时，使得金属结晶的成核数增加而成长速度减缓，这样使结晶细化并达到光亮的效果。添加了有机添加剂的镀液的金属还原电极电位都会有不同程度的负移，是金属还原过程受到一定程度抑制的证明。随着电镀添加剂中间体技术的进步，对于不同基团在电极表面的行为的研究也进一步深入，发现电镀添加剂根据其作用基本上可以分为两类，并且都含有不饱和键。一类叫初级光亮剂，另一类叫次级光亮剂，但是这种作用不是一定的，当与之配伍的添加剂成分发生改变时，他们的作用也相应发生变化。研究表明，有机添加剂在表面吸附的同时，也会参与电极的反应而还原，这就是有机添加剂的分解，分解的产物一部分进入镀层，使镀层的硬度增加，出现某种内应力，一部分进入镀液，成为有机杂质。由于不同分解产物对镀层结晶影响的方式不同，所产生的应力方向也有所不同，正是这种不同使得可以用不同的添加剂消除所产生的内应力。