试叙述电镀过程中添加剂的作用原理。

解:电镀生产中利用具有表面活性的添加利来控制和调节金属电沉积过程,以达到改善镀液的分散能力,获得结晶细致、紧密的镀层;改善微观电流分布,以得到平整和光亮的镀层表面;以及对镀层物理性能的影响等。电镀添加剂主要有整平剂及光亮剂等。

整平剂作用机理可以表述为:(1)在整个基底表面上,金属电沉积过程是受电化学活化控制(即电子传递步骤是速度控制步骤)的;(2)整平剂能在基底电极表面发生吸附,并对电沉积过程起阻化作用;(3)在整平过程中,吸附在表面上的整平剂分子是不断消耗的,即整平剂在表面的覆盖度不是处于平衡状态,整平剂在基底上的吸附过程受其本身从本体溶液向电极表面扩散步骤控制。这样整平作用可以借助于微观表面上整平剂供应的局部差异来说明。由于微观表面上微峰和微谷的存在,整平剂在电沉积过程中向“微峰”扩散的流量要大于向“微谷”扩散的流量,所以“微峰”处获得的整平剂的量要较“微谷”处的多,同时由于还原反应不能发生在整平剂分子所覆盖的位置上,于是,“微峰”处受到的阻化作用要较“微谷”处的大,使得金属在电极表面“微峰”处电沉积的速度要小于“微谷”处的速度,最终导致表面的“微峰”和“微谷”达到平整。

光亮剂作用机理可以表述为:一种看法认为光亮作用是一个非常有效的整平作用,可以用前面提到的扩散控制阻化机理来说明增光作用;另一种解释是光亮剂具有使不同晶面的生长速度趋于一致的能力。第一种机理假设光亮剂在镀件表面上形成了几乎完整的吸附单层,吸附层上存在连续形成与消失的微孔,而金属只在微孔处进行沉积。由于这些微孔是无序分布的,故金属沉积是完全均匀的,不会导致小晶面的形成。与此同时,借助几何平整作用,原先存在的小晶面逐渐被消除,最终得到光亮的镀层。第二种机理假设光亮剂分子能优先吸附在金属电结晶生长较快的晶面上.可能对电沉积起阻化作用,因而导致镀件表面不同位置的生长速度趋于一致,加上几何平移作用,终于得到光亮的镀层。