化学镀镍在电子、机械、航空航天、汽车等领域中被广泛应用。传统高温化学镀镍工艺在85~95°C下施镀，虽然沉积速率高，但存在镀液挥发和自分解较快，工作环境恶劣，软质基材(如塑料)在施镀过程中易发生变形等不足，大大限制了化学镀应用领域的拓展。 于是中温化学镀工艺成为研究热点和难点之一。 稳定剂具有抑制镀液分解而稳定镀液的作用，能够在一定程度上保证施镀过程的顺利进行。 目前常用的化学镀镍稳定剂主要有以下4类： (1)第VIA族元素S、Se、Te的化合物，其中以硫脲为典型代表; (2)含氧化合物，如AsO2、3IO-、2SO4等，其中以KIO3为典型代表; (3)重金属离子，如Pb2+、Sn2+、Cd2+等; (4)水溶性有机物，如马来酸、甲叉丁二酸等。 本文分别以硫脲、硫酸铜(CuSO4·5H2O)和硫酸高铈[Ce(SO4)2·4H2O]为稳定剂，研究了三者对中温化学镀镍的影响，以得到较优的复合稳定剂，为后续深入研究中温化学镀镍奠定基础。 1实验 1工艺流程 以50mm×50mm×2mm的45钢为基体，工艺流程为：除油(Na2CO325g/L，Na3PO425g/L，十二烷基苯磺酸钠2g/L，50°C)→水洗→打磨→水洗→称重→去离子水洗→活化(浓盐酸与水的体积分数为1∶1)→水洗→去离子水洗→化学镀镍→水洗→烘干→称重。 2中温化学镀镍的基础配方和工艺条件 NaH2PO2·H2O28g/L，NiSO4·6H2O26g/L，柠檬酸C6H8O7·H2O12g/L，CH3COONa·3H2O15g/L，十二烷基磺酸钠(SDS)10mg/L，丁二酸3g/L，pH5.2±0.2，温度(75±2)°C，时间1h。 3性能检测 1.镀液稳定性 采用PdCl2加速试验法：取化学镀液50mL于100mL的烧杯中，置于60°C水浴锅中恒温0.5h，烧杯内液面比水浴液面低约2cm。 随后在搅拌的条件下，用移液管量取lmL100mg/L的PdCl2溶液加入镀液中，记录从PdCl2加入至镀液由澄清的绿色变为黑色所经历的时间。 2.镀层磷含量 采用磷钼钒黄分光光度法测定镀层中的磷含量。 先对已施镀试样称重，然后用浓硝酸进行退镀，退镀完全后取出镀片洗净、称重，将退镀液加热至沸腾后缓慢滴加1%的KMnO4溶液氧化退镀液中的磷至黄烟消失，然后滴加2%NaNO2溶液来还原多余的氧化剂KMnO4，使镀液中的磷完全转化为正磷酸盐，最后将镀液转移至250mL容量瓶中定容、摇匀，得到试液。 移取2mL试液至100mL容量瓶中，加入20g/L钼酸铵+1g/L钒酸铵的溶液25mL，定容至100mL，显色反应10min，在420nm下测定吸光度。根据式(1)计算镀层磷含量。
式中，mp是从工作曲线上读出的磷质量(单位：mg); V是从250mL试液中移取的试液体积(单位：mL); m是镀层质量(单位：g)。 3.镀层的光泽度 采用MN-60型光泽度仪在60°投射角下测镀层的光泽度。 4.沉积速率 用奥豪斯(上海)有限公司的CP153电子天平称量施镀前后镀片的质量，按式(2)计算沉积速率ν(单位：μm/h)
式中，m0、m1分别为施镀前、后镀片的质量(单位：g); ρ为镀层密度，高磷(8%~12%)、中磷(5%~8%) 化学镀镍层分别取7.85g/cm3和8.1g/cm3;A为基材的表面积(单位：cm2); t为施镀时间(单位：h)。 2结果与讨论 1不同稳定剂对镀液稳定性的影响 由图1可知，随着硫酸铜、硫酸高铈、硫脲用量的增大，镀液的稳定性均增强。 以硫酸高铈作为稳定剂时，镀液的稳定性随其含量增大而变化最小，尤其在含量高于6mg/L时，镀液的稳定时间基本保持在25s左右; 以硫酸铜作为稳定剂时，虽然镀液的稳定性随其含量增大而提高，但提高的幅度不如以硫脲作为稳定剂时明显;当硫脲用量为2mg/L时，镀液的稳定时间长达4820s。
2不同稳定剂对化学镀镍层磷含量的影响 由图2可知，以硫酸铜或硫酸高铈作为稳定剂时，所得镀层为高磷化学镀镍层; 以硫脲作为稳定剂时，所得镀层为中磷化学镀镍层。 随着硫酸高铈用量的增大，镀层磷含量先增大后减小; 随着硫酸铜用量的增大，镀层磷含量先降低后迅速回升; 随着硫脲用量的增大，镀层磷含量呈下降的趋势，这是因为随着硫脲用量增加，体系反应的活化能降低，使得次磷酸根的氧化加快，降低了镀液中次磷酸根的质量浓度。
3不同稳定剂对沉积速率的影响 由图3可知，硫酸铜用量对沉积速率的影响不大。随着硫酸高铈用量的增大，沉积速率先基本不变，高于6mg/L时急剧下降;随着硫脲含量的增大，沉积速率先增大后减小，并且比采用硫酸铜和硫酸高铈作为稳定剂时高很多，其用量为1.5mg/L时，沉积速率最高可达16.1μm/h。
4不同稳定剂对镀层光泽度的影响 由图4可知，随着硫酸铜用量的增大，镀层的光泽度缓慢升高。 随着硫酸高铈用量的增大，镀层的光泽度降低。 随着硫脲用量增大，镀层光泽度呈先保持水平后升高，最后又降低的变化趋势，当其添加量大于3.0mg/L时，镀液会被毒化而停镀。 可见硫酸铜对镀层光泽度的提高效果最显著。
5硫脲与硫酸铜的复配实验 综上可知，单纯采用硫酸高铈作为稳定剂时，镀液稳定性差，沉积速率和镀层光泽度均较低，单纯采用硫酸铜作为稳定剂时，镀层的光泽度最高，但镀液稳定性不佳，沉积速率也不高，无法满足工业化生产的需求。单纯采用硫脲作为稳定剂时，镀液稳定性最好，沉积速率较高，但镀层光泽度一般。因此选择硫酸铜和硫脲作为复合配位剂进行试验，以提高沉积速率，并获得光泽度好的化学镀镍–磷层，结果见表1。
结合镀层的综合性能和经济效益，选取6mg/LCuSO4和2.00mg/L硫脲作为稳定剂，此时所得镀层表面平滑、结晶细致(见图5)
3结论 在由28g/LNaH2PO2·H2O、26g/LNiSO4·6H2O、12g/L柠檬酸、15g/LCH3COONa·3H2O、10mg/L十二烷基磺酸钠(SDS)和3g/L丁二酸组成的化学镀镍溶液体系中，以6mg/LCuSO4与2mg/L硫脲复配作为稳定剂，镀液稳定时长达7320s，沉积速率为15.72μm/h，能得到磷含量为7.00%的中磷化学镀镍层，其光泽度为171.3Gs，表面平滑、结晶细致。 |
