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1 概述
鎳，元素符號(hào)Ni，原子量58．7，密度8．88g/cm3，Ni2+的電化當(dāng)量1．095g／AH。
用于印制板的鎳鍍層分為半光亮鎳(又稱(chēng)低應(yīng)力鎳或啞鎳)和光亮鎳兩種。主要作為板面鍍金或插頭鍍金的底層，根據(jù)需要也可作為面層，鍍層厚度按照IPC-6012(1996)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)不低于2~2．5 μm。鎳鍍層應(yīng)具有均勻細(xì)致，孔隙率低，延展性好等特點(diǎn)，而且低應(yīng)力鎳應(yīng)具有宜于釬焊或壓焊的功能。
2 低應(yīng)力鎳
2．1鍍鎳機(jī)理
陰極：在陰極上，鍍液中的鎳離子獲得電子沉積出鎳原子，同時(shí)伴有少量氫氣析出。
Ni2++2e+Ni 0Ni2+／Ni=-0．25V
2H++2e+H2 0Ni2+／N2=-0.0V
雖然Ni的標(biāo)準(zhǔn)電極電位很負(fù)，但由于氫的過(guò)電位以及鍍液中鎳離子的濃度、溫度、pH等操作條件的影響，陰極上析出氫極少，這時(shí)鍍液的電流效率可達(dá)98％以上。只有當(dāng)pH很低時(shí)，才會(huì)有大量氫氣析出，此時(shí)陰極上無(wú)鎳沉積。
陽(yáng)極：普通鍍鎳使用可溶性鎳陽(yáng)極。陽(yáng)極的主反應(yīng)為金屬鎳的電化學(xué)溶解：
Ni-2e→Ni2+
當(dāng)陽(yáng)極電流密度過(guò)高，電鍍液中又缺乏陽(yáng)極活化劑時(shí)，陽(yáng)極將發(fā)生鈍化并伴有氧氣析出：
2H20-4e→02↑+4H+
當(dāng)鍍液中有氯離子存在時(shí)，也可能發(fā)生析出氯氣得反應(yīng)：
2C1--2e→C12 ↑
陽(yáng)極上金屬鎳電化學(xué)溶解使鎳離子不斷進(jìn)入溶液，從而提供了陰極電沉積所需的鎳離子。但當(dāng)陰極面積不夠大或鍍液中活化劑不夠時(shí)，將導(dǎo)致陽(yáng)極鈍化而析出氧，生成的氧進(jìn)步氧化陽(yáng)極表面，生成棕色的Ni203氧化膜。
2Ni+3[O] →Ni2O3
由于陽(yáng)極鈍化，使電流密度降低，槽電壓升高，電能損失增加。
當(dāng)使用高速鍍鎳工藝時(shí)，陽(yáng)極采用非溶性材料如：鉑、鈦上鍍鉑網(wǎng)或鈦上鍍釕網(wǎng)，也可以采用含硫的活性鎳陽(yáng)極。
2．2鍍液配方及操作條件
鍍液配方及操作條件見(jiàn)表7-1。
（另注：鍍線的 鎳濃度基本在120g/L左右）
2．3鍍液配制
1)在備用槽中，用熱去離子水溶解計(jì)量的硫酸鎳、氯化鎳和計(jì)量1/2的硼酸。
2)加熱至55~60℃，加活性炭3 g/L，攪拌2h，靜置2h，過(guò)濾，將無(wú)炭粒的溶液轉(zhuǎn)人已清洗干凈的工作槽中。
3)攪拌下，加入其余量硼酸，調(diào)pH到3．0，在55-60℃下，用瓦楞形陰極，在0．3~0．5 A／dm2下電解，直至陰極板上鍍層顏色均勻一致為止。一般通電量需達(dá)4 Ah/L。
4)加入添加劑和潤(rùn)濕劑，攪拌，調(diào)pH及液位，分析鍍液成分。試鍍。
如果所用硫酸鎳、氯化鎳等材料純度低，則需在加活性炭之前，先加H2O21~3 ml／L，攪拌半小時(shí)，加熱至65℃，保持半小時(shí)，再加活性炭并繼續(xù)按步驟進(jìn)行。
2．4各成分作用
2．4．1主鹽
硫酸鎳或氨基磺酸鎳是鍍鎳溶液的主要成分，在普通鍍鎳中，控制Ni2+濃度65-75 g／L。表7-2中列出了這兩種類(lèi)型鍍液所鍍出鍍層的主要性能比較。從表中看出，以氨基磺酸鹽型的低應(yīng)力鎳鍍層的性能更佳。但氨基磺酸鎳穩(wěn)定性較差，價(jià)格較貴。而用硫酸鎳為主鹽也能達(dá)到技術(shù)要求。
提高主鹽濃度，可以提高鍍層的沉積速度，并能使允許電流密度范圍擴(kuò)大，但主鹽濃度太高會(huì)導(dǎo)致鍍液分散能力降低。主鹽濃度降低導(dǎo)致鍍層沉積速度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致高電流區(qū)鍍層燒焦。
2．4．2陽(yáng)極活化劑
為了保證陽(yáng)極正常溶解，防止陽(yáng)極鈍化，鍍液中需要陽(yáng)極活化劑。鎳的鹵族化合物如：氯化鎳、溴化鎳等可以作為鎳陽(yáng)極活化劑。氯化鎳濃度不能太高，否則會(huì)使鍍層應(yīng)力增加，一般以氯化鎳不大于30 g／L為宜；以溴離子作陽(yáng)極活化劑，它的濃度升高影響不大，但溴化物原料來(lái)源不如氯化鎳方便。
陽(yáng)極鈍化有以下現(xiàn)象：
1)槽電壓升高，一般可達(dá)6V以上，但電流卻很小。
2)陽(yáng)極表面氣泡較多，有時(shí)會(huì)有刺激性氣味，甚至表面呈褐色。
造成陽(yáng)極鈍化的主要原因：
鍍液中陽(yáng)極活化劑濃度太低。
陽(yáng)極面積太小。
此時(shí)，將溶液和陽(yáng)極面積調(diào)整后，將陽(yáng)極取出，經(jīng)稀硫酸處理后，洗凈重新放人鍍液。
2．4．3緩沖劑
硼酸是鍍鎳溶液最好的緩沖劑。它可以將鍍液的酸度控制在一定范圍之內(nèi)，為了達(dá)到最佳緩沖效果，硼酸濃度不能低于30g／L，最好保持在40-50g／L。
H2BO3的緩沖作用是通過(guò)H2BO3的電離來(lái)維持的，H2BO3是一種弱酸，它在水溶液中電離反應(yīng)如下:
H2BO3 與 H++H2BO3-
H2BO3 與 H++HBO32-
HBO32 與 H++BO33-
當(dāng)溶液pH上升時(shí)，電離平衡向右進(jìn)行，維持了溶液pH值的穩(wěn)定；當(dāng)溶液pH下降時(shí)，使電離平衡向左進(jìn)行，同樣維持了溶液pH的穩(wěn)定。
硼酸不僅具有pH緩沖能力，而且它能提高陰極極化，改善鍍液性能，使在較高的電流密度下，鍍層不易燒焦。硼酸的存在也有利于改善鍍層的機(jī)械性能。
2．4．4添加劑
添加劑的加入，改善了鍍液的陰極極化，使鍍層均勻細(xì)致并具有半光亮鎳的光澤，同時(shí)改善了鍍液的分散能力。
添加劑的主要成分是應(yīng)力消除劑，由于添加劑的加入，降低了鍍層的內(nèi)應(yīng)力，隨著添加劑的濃度變化，可以使鍍層內(nèi)應(yīng)力由張應(yīng)力改變?yōu)閴簯?yīng)力。能起到這種作用的材料有如：萘磺酸、對(duì)甲苯磺酰胺、糖精等。添加劑成分選配合適，可以使鍍層均勻細(xì)致有光澤并且可焊性好。
2．4．5潤(rùn)濕劑 潤(rùn)濕劑能降低鍍液的表面張力，使表面張力降至35-37 dyn／cm，這有利于消除鍍層的針孔、麻點(diǎn)。用于印制板的鍍鎳溶液宜使用低泡潤(rùn)濕劑，如：二乙基已基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等。
