電鍍添加劑總論

第1章 配位離子電解沉積的基本過程 1
1.1 水合金屬配位離子的電解沉積過程 1
1.1.1 水合金屬配位離子結(jié)構(gòu) 1
1.1.2 配合物的穩(wěn)定常數(shù)與締合反應(yīng) 2
1.1.3 電鍍過程概述 4
1.1.4 電極反應(yīng)的速度和鍍層品質(zhì)的關(guān)系 6
1.2 獲得良好鍍層的條件 8
1.2.1 電場強(qiáng)度 9
1.2.2 電極的表面狀態(tài) 9
1.2.3 配位離子的形態(tài)與結(jié)構(gòu) 10
1.2.4 配位離子的傳輸速度 10
1.2.5 添加劑 11
1.3 配位體對金屬離子電解沉積速度的影響 13
1.3.1 水合金屬離子的電極反應(yīng)速度與其配位體水取代反應(yīng)速度的關(guān)系 13
1.3.2 配位體配位能力的影響 13
1.3.3 配位體濃度的影響 14
1.3.4 配位體形態(tài)的影響 15
1.3.5 橋聯(lián)配位體的影響 15
1.3.6 多種配位體的競爭 16
1.3.7 易吸附配位體的影響 17
1.3.8 表面活性物質(zhì)的影響 17
第2章 有機(jī)添加劑的陰極還原 19
2.1 概述 19
2.2 有機(jī)添加劑的還原與還原電位 20
2.2.1 有機(jī)物還原電位的表示法 20
2.2.2 有機(jī)物還原的半波電位 21
2.3 有機(jī)添加劑的電解還原條件與還原產(chǎn)物 24
.3.1 醛、酮類有機(jī)物的電解還原 25
2.3.2 不飽和烴的電解還原 27
2.3.3 亞胺的電解還原 29
2.3.4 其他類有機(jī)物的電解還原 30
2.4 取代基對添加劑還原電位的影響 33
2.4.1 誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng) 33
2.4.2 Hammett方程與取代基常數(shù) 35
2.4.3 取代基對有機(jī)添加劑還原電位的影響 38
2.5 鍍鎳光亮劑的陰極還原 40
2.5.1 第一類光亮劑的陰極還原 41
2.5.2 第二類光亮劑的陰極還原 43
第3章 光亮電鍍理論 46
3.1 光亮電鍍的幾種理論 46
3.1.1 細(xì)晶理論 46
3.1.2 晶面定向理論 46
3.1.3 膠體膜理論 49
3.1.4 電子自由流動(dòng)理論 50
3.2 平滑細(xì)晶理論 51
3.2.1 提出平滑細(xì)晶理論的依據(jù) 51
3.2.2 表面平滑對光亮的影響 52
3.2.3 表面晶粒尺寸對光亮的影響 54
3.3 獲得細(xì)晶鍍層的條件 55
3.3.1 晶核形成速度與超電壓的關(guān)系 55
3.3.2 添加劑作為晶粒細(xì)化劑 56
第4章 整平作用與整平劑 58
4.1 整平劑的整平作用 58
4.1.1 微觀不平表面的物理化學(xué)特征 58
4.1.2 整平作用的類型 59
4.1.3 整平作用的機(jī)理 61
4.2 整平能力的測定方法 62
4.2.1 V形微觀輪廓法 62
4.2.2 假正弦波法 63
4.2.3 梯形槽法 64
4.2.4 電化學(xué)測量法 65
4.3 鍍鎳整平劑 67
4.3.1 炔類化合物的整平作用 67
4.3.2 炔類整平劑的結(jié)構(gòu)對整平能力的影響 67
4.3.3 含氮雜環(huán)類整平劑的整平作用 69
4.4 酸性光亮鍍銅整平劑 71
4.4.1 染料類整平劑的整平作用 71
4.4.2 取代基對整平劑整平能力的影響 73
4.4.3 多種整平劑的協(xié)同效應(yīng) 76
第5章 表面活性劑及其在電鍍中的作用 78
5.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能 78
5.1.1 表面活性劑的結(jié)構(gòu)與分類 78
5.1.2 表面活性劑的基本性質(zhì) 81
5.2 表面活性物質(zhì)在電極溶液界面上的吸附及對電鍍過程的影響 88
5.2.1 電極溶液界面上吸附現(xiàn)象的特征 88
5.2.2 電解液對電極的潤濕現(xiàn)象及其在電鍍中的應(yīng)用 90
5.2.3 電鍍添加劑的選擇 90
5.3 表面活性劑在電鍍中的應(yīng)用 92
5.3.1 在鍍鎳液中的應(yīng)用 92
5.3.2 在鍍銅液中的應(yīng)用 93
5.3.3 在鍍鋅和鍍鎘液中的應(yīng)用 94
5.3.4 在鍍錫和錫合金液中的應(yīng)用 96
5.3.5 在鍍鉻液中的應(yīng)用 97
5.3.6 在復(fù)合鍍液中的應(yīng)用 98
第6章 添加劑對鍍層性能的影響 99
6.1 電鍍層的內(nèi)應(yīng)力 99
6.1.1 內(nèi)應(yīng)力的種類 99
6.1.2 內(nèi)應(yīng)力的特點(diǎn) 100
6.1.3 添加劑對鍍層內(nèi)應(yīng)力的影響 101
6.1.4 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的機(jī)理 104
6.2 添加劑對鍍層力學(xué)性能的影響 105
6.2.1 常見鍍層的力學(xué)性能 105
6.2.2 添加劑對鎳層力學(xué)性能的影響 108
6.2.3 添加劑對銅層力學(xué)性能的影響 110
第7章 電鍍前處理用添加劑 113
7.1 脫脂的方法與原理 113
7.1.1 金屬表面臟物的種類 113
7.1.2 脫脂方法的種類與特點(diǎn) 114
7.1.3 脫脂劑的作用 115
7.2 堿脫脂劑的主要成分及作用 117
7.2.1 堿性脫脂劑的主要成分 117
7.2.2 脫脂劑主要成分的性能比較 118
7.3 硬水軟化劑 119
7.3.1 聚合磷酸鹽 120
7.3.2 有機(jī)多膦酸鹽 122
7.3.3 有機(jī)羧酸鹽 123
7.4 表面活性劑 124
7.4.1 脫脂用表面活性劑的類型 124
7.4.2 陰離子表面活性劑 125
7.4.3 非離子表面活性劑 127
7.4.4 陰、非離子表面活性劑的協(xié)同作用 130
7.5 酸洗添加劑 133
7.5.1 銹垢的消除 133
7.5.2 常用酸洗添加劑 134
7.6 21世紀(jì)電鍍前處理添加劑的進(jìn)展 136
7.6.1 低泡除油劑用表面活性劑的篩選與配方優(yōu)化 137
7.6.2 低溫除油劑成分的篩選 140
7.6.3 環(huán)保型易生物降解除油劑的篩選 142
7.6.4 無磷環(huán)保常溫除油助劑的進(jìn)展 145
本節(jié)參考文獻(xiàn) 148
7.7 未來的高級清洗除油技術(shù)—— 超臨界流體清洗技術(shù) 149
7.7.1 電子元器件在生產(chǎn)加工過程中的污染物及其危害性 149
7.7.2 消除元器件污染的方法—— 清洗工藝 150
本節(jié)參考文獻(xiàn) 157
第8章 鍍鎳添加劑 158
8.1 鍍鎳電解液的基本類型 158
8.1.1 概述 158
8.1.2 第一代光亮鍍鎳 160
8.1.3 第二代光亮鍍鎳 160
8.1.4 第三代光亮鍍鎳 161
8.1.5 第四代光亮鍍鎳 162
8.1.6 普通和光亮鍍鎳液的類型 167
8.2 鍍鎳添加劑的類型 174
8.2.1 光亮劑和整平劑 174
8.2.2 改變鎳鍍層電化學(xué)性能的添加劑 174
8.2.3 防針孔劑 175
8.2.4 其他功能的添加劑 175
8.3 兩類光亮劑的特征及功能 178
8.3.1 第一類光亮劑的基本特征 178
8.3.2 第二類光亮劑的基本特征 180
8.3.3 兩類光亮劑聯(lián)合使用的效果 182
8.4 鍍鎳光亮劑的分子結(jié)構(gòu)與其性能的關(guān)系 184
8.4.1 鍍鎳光亮劑分子結(jié)構(gòu)的基本特征 184
8.4.2 單一鍍鎳光亮劑的作用 184
8.4.3 α、β不飽和酯或丙烯的光亮、整平作用 186
8.4.4 含氮雜環(huán)化合物的光亮、整平性能 187
8.4.5 誘導(dǎo)效應(yīng)及空間位阻對光亮、整平性能的影響 187
8.5 多層鍍鎳添加劑 188
8.5.1 半光亮鍍鎳添加劑與二層鍍鎳 188
8.5.2 高硫鎳添加劑與三層鍍鎳 192
8.6 21世紀(jì)鍍鎳添加劑的進(jìn)展 194
8.6.1 鎳離子的基本性質(zhì)與添加劑的選擇 194
8.6.2 鍍鎳光亮劑的發(fā)展 195
8.6.3 鍍鎳中間體的進(jìn)展 199
8.6.4 鍍鎳光亮劑的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 201
8.6.5 新型光亮鍍鎳工藝 208
本節(jié)參考文獻(xiàn) 209
第9章 鍍銅添加劑 211
9.1 鍍銅電解液的基本類型 211
9.1.1 各種鍍銅液的性能比較 211
9.1.2 氰化銅鍍液 214
9.1.3 酸性硫酸銅鍍液 216
9.1.4 焦磷酸銅鍍液 218
9.1.5 HEDP銅鍍液 219
9.2 光亮氰化物鍍銅添加劑 220
9.2.1 光亮氰化物鍍銅添加劑的演化 220
9.2.2 光亮氰化物鍍銅添加劑的分類與性能 222
9.3 光亮酸性鍍銅添加劑 223
9.3.1 光亮酸性鍍銅添加劑的演化 224
9.3.2 光亮酸性鍍銅添加劑的結(jié)構(gòu)與分類 227
9.3.3 光亮酸性鍍銅添加劑的性能 237
9.3.4 光亮酸性鍍銅主要添加劑的合成方法 240
9.4 焦磷酸鹽鍍銅添加劑 242
9.4.1 焦磷酸鹽鍍銅添加劑的演化 242
9.4.2 光亮焦磷酸鹽鍍銅添加劑的類型與作用機(jī)理 246
9.5 21世紀(jì)酸性硫酸鹽光亮鍍銅添加劑的進(jìn)展 247
9.5.1 新型酸性光亮鍍銅中間體的進(jìn)展 247
9.5.2 非染料酸性硫酸鹽光亮鍍銅添加劑的進(jìn)展 250
9.5.3 染料型酸性硫酸鹽光亮鍍銅添加劑的進(jìn)展 257
9.5.4 印制電路板填孔電鍍銅添加劑的研究進(jìn)展 261
本節(jié)參考文獻(xiàn) 266
第10章 鍍鋅添加劑 268
10.1 鍍鋅的發(fā)展史 268
10.1.1 酸性光亮鍍鋅 268
10.1.2 堿性氰化物鍍鋅 269
10.1.3 鋅酸鹽鍍鋅 270
10.1.4 焦磷酸鹽鍍鋅 272
10.2 鍍鋅電解液的基本類型 272
10.2.1 堿性氰化物鍍鋅工藝 272
10.2.2 鋅酸鹽鍍鋅工藝 275
10.2.3 銨鹽鍍鋅工藝 276
10.2.4 無銨氯化物鍍鋅工藝 277
10.2.5 硫酸鹽鍍鋅工藝 280
10.3 光亮氰化物鍍鋅添加劑 281
10.3.1 光亮氰化物鍍鋅添加劑的演化 281
10.3.2 光亮氰化物鍍鋅添加劑的類型與性能 283
10.4 光亮鋅酸鹽鍍鋅添加劑 288
10.4.1 光亮鋅酸鹽鍍鋅添加劑的演化 288
10.4.2 光亮鋅酸鹽鍍鋅添加劑類型與性能 291
10.5 光亮酸性鍍鋅添加劑 297
10.5.1 光亮酸性鍍鋅添加劑的演化 297
10.5.2 光亮酸性鍍鋅添加劑的類型與性能 300
10.6 21世紀(jì)鍍鋅和鋅合金添加劑的進(jìn)展 314
10.6.1 堿性鋅酸鹽鍍鋅中間體的進(jìn)展 315
10.6.2 改善堿性鋅酸鹽鍍鋅性能的研究 318
10.6.3 酸性氯化鉀鍍鋅添加劑的進(jìn)展 331
10.6.4 近年來改善氯化鉀鍍鋅性能的研究 334
本節(jié)參考文獻(xiàn) 341
第11章 酸性光亮鍍錫和錫合金添加劑 343
11.1 光亮錫和鉛錫鍍層的產(chǎn)生 343
11.1.1 Sn2 和Pb2 的電化學(xué)性質(zhì) 343
11.1.2 陰離子的選擇 344
11.1.3 光亮鍍層與添加劑 345
11.1.4 添加劑和作業(yè)條件對光亮鍍錫的影響 347
11.2 酸性光亮鍍錫添加劑的發(fā)展 350
11.2.1 酸性鍍錫添加劑的演化 350
11.2.2 現(xiàn)代鍍錫光亮劑的三種必要成分 356
11.3 酸性半光亮鍍錫及錫合金工藝 360
11.3.1 酸性半光亮鍍純錫工藝 360
11.3.2 酸性半光亮鍍錫液的性能 363
11.3.3 酸性半光亮鍍錫層的性能 366
11.3.4 酸性半光亮鍍錫合金 367
11.4 酸性光亮鍍錫工藝 369
11.4.1 酸性光亮鍍錫液的組成和操作條件 369
11.4.2 硫酸型光亮鍍錫液的配制與維護(hù) 371
11.4.3 甲基磺酸型光亮鍍錫液的配制與維護(hù) 372
11.4.4 ABT-X系列光亮鍍錫液的性能 373
11.4.5 ABT-X系列酸性光亮鍍錫層的性能 375
11.5 酸性光亮鍍鉛錫合金 376
11.5.1 鍍鉛錫合金光亮劑的發(fā)展 376
11.5.2 高速電鍍鉛錫合金工藝 379
11.5.3 光亮磺酸鍍鉛錫合金工藝 380
11.6 21世紀(jì)鍍錫和錫合金添加劑的進(jìn)展 382
11.6.1 酸性鍍錫液的特性 382
11.6.2 21世紀(jì)酸性鍍錫和錫合金添加劑的進(jìn)展 385
11.6.3 酸性鍍錫工藝存在的問題與近年來的改進(jìn) 388
本節(jié)參考文獻(xiàn) 397
第12章 電鍍貴金屬的添加劑 399
12.1 鍍金添加劑 399
12.1.1 鍍金的發(fā)展 399
12.1.2 鍍金的配位劑 403
12.1.3 鍍金的添加劑 406
12.1.4 鍍金電解液的類型、性能與用途 409
12.2 鍍銀添加劑 413
12.2.1 鍍銀添加劑的演化 413
12.2.2 鍍銀光亮劑的類型與性質(zhì) 417
12.2.3 無氰鍍銀配位劑的發(fā)展 423
12.2.4 我國使用的幾項(xiàng)無氰鍍銀工藝 427
12.3 21世紀(jì)電鍍貴金屬添加劑的進(jìn)展 429
12.3.1 21世紀(jì)鍍金工藝技術(shù)的進(jìn)展 430
12.3.2 鍍金配位劑的進(jìn)展 441
12.3.3 鍍金添加劑的進(jìn)展 446
12.3.1~12.3.3 參考文獻(xiàn) 449
12.3.4 21世紀(jì)鍍銀配位劑和添加劑的進(jìn)展 452
12.3.5 21世紀(jì)鍍銀工藝技術(shù)的進(jìn)展 454
12.3.4~12.3.5 參考文獻(xiàn) 466
第13章 鍍鉻添加劑 469
13.1 鍍鉻的發(fā)展 469
13.2 鉻電解沉積的機(jī)理 473
13.2.1 鉻酸液中配離子的形態(tài) 473
13.2.2 獲得光亮鉻層的基本條件 474
13.2.3 鍍鉻的機(jī)理 475
13.3 鍍鉻添加劑 478
13.3.1 催化劑 478
13.3.2 鉻霧抑霧劑 482
13.3.3 三價(jià)鉻離子 484
13.3.4 其他特種添加劑 484
13.4 鍍鉻電解液的基本類型 484
13.4.1 普通鍍鉻液 484
13.4.2 氟化物復(fù)合鍍鉻液 485
13.4.3 氟硅酸鹽復(fù)合鍍鉻液 486
13.4.4 高效鍍鉻液 487
13.4.5 微裂紋鍍鉻液 488
13.4.6 微孔鉻鍍液 489
13.4.7 黑鉻鍍液 490
13.5 三價(jià)鉻鍍鉻液 491
13.5.1 三價(jià)鉻和六價(jià)鉻鍍鉻工藝的比較 491
13.5.2 三價(jià)鉻鍍鉻液的組成和操作條件 492
13.6 21世紀(jì)鍍鉻添加劑的進(jìn)展 493
13.6.1 21世紀(jì)六價(jià)鉻鍍鉻添加劑的進(jìn)展 493
13.6.2 21世紀(jì)三價(jià)鉻鍍鉻添加劑的進(jìn)展 502
本節(jié)參考文獻(xiàn) 511
第14章 化學(xué)鍍銅添加劑 514
14.1 化學(xué)鍍銅的原理與應(yīng)用 514
14.1.1 化學(xué)鍍銅層的性能與用途 514
14.1.2 化學(xué)鍍銅工藝 515
14.1.3 化學(xué)鍍銅機(jī)理 516
14.1.4 化學(xué)鍍銅的經(jīng)驗(yàn)速度定律 519
14.2 化學(xué)鍍銅的配位劑與還原劑 521
14.2.1 化學(xué)鍍銅液的成分 521
14.2.2 配位劑或絡(luò)合劑 521
14.2.3 還原劑 530
14.3 化學(xué)鍍銅的穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑和改進(jìn)劑 531
14.3.1 穩(wěn)定劑 531
14.3.2 促進(jìn)劑 535
14.3.3 改性劑 537
14.4 21世紀(jì)化學(xué)鍍銅添加劑的進(jìn)展 540
本節(jié)參考文獻(xiàn) 557
第15章 化學(xué)鍍鎳添加劑 560
15.1 化學(xué)鍍鎳的原理與應(yīng)用 560
15.1.1 化學(xué)鍍鎳層的性能與用途 560
15.1.2 常用化學(xué)鍍鎳工藝 562
15.1.3 化學(xué)鍍鎳機(jī)理 564
15.1.4 化學(xué)鍍鎳的誘發(fā)機(jī)理 565
15.2 化學(xué)鍍鎳的配位劑、緩沖劑和還原劑 569
15.2.1 化學(xué)鍍鎳的成分 569
15.2.2 配位劑 571
15.2.3 緩沖劑 574
15.2.4 還原劑 576
15.3 化學(xué)鍍鎳的穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑和改良劑 577
15.3.1 穩(wěn)定劑 577
15.3.2 促進(jìn)劑 580
15.3.3 改良劑 582
15.4 21世紀(jì)化學(xué)鍍鎳添加劑的進(jìn)展 582
本節(jié)參考文獻(xiàn) 613
第16章 未來的表面處理新技術(shù) 618
16.1 我國與世界表面精飾聯(lián)盟的友好往來 618
16.1.1 我國加入國際表面精飾聯(lián)盟并主持召開第19屆國際表面精飾大會 618
16.1.2 我國初始的國際表面精飾學(xué)術(shù)交流 619
16.1.3 1986年在澳大利亞舉行的亞太國際表面精飾大會(Asia-Pacific Interfinish 1986)  620
16.1.4 1988年在法國巴黎舉行的第12屆世界表面精飾大會(Interfinish 1988)  620
16.1.5 1990年在新加坡舉行的亞太國際表面精飾大會(Asia-Pacific Interfinish 1990)  621
16.1.6 1992年在巴西圣保羅舉行的第13屆世界表面精飾大會(Interfinish 1992)  622
16.1.7 1994年在澳大利亞舉行的亞太國際表面精飾大會(Asia-Pacific Interfinish 1994)  622
16.1.8 2000年在德國舉行的第15屆世界表面精飾大會(Interfinish 2000)  623
16.1.9 2010年新加坡舉行的亞太國際表面精飾大會(Asia-Pacific Interfinish 2010)  623
16.1.10 小結(jié) 624
本節(jié)參考文獻(xiàn) 624
16.2 高耐蝕鍍涂層的新動(dòng)向和新理論 626
16.2.1 金屬的腐蝕與防腐蝕 626
16.2.2 20世紀(jì)以犧牲鍍層來獲得高耐蝕性的多層鎳?yán)碚?626
16.2.3 21世紀(jì)獲得高耐蝕性鍍涂層的新動(dòng)向和新理論 627
16.2.4 小結(jié) 633
本節(jié)參考文獻(xiàn) 634
16.3 面向未來的表面精飾新技術(shù)——超臨界流體技術(shù) 635
16.3.1 超臨界流體的形成與性質(zhì) 635
16.3.2 超臨界流體在表面精飾領(lǐng)域的應(yīng)用 637
16.3.3 超臨界流體技術(shù)在電鍍廢水處理上的應(yīng)用 644
16.3.4 超臨界流體處理設(shè)備 647
16.3.5 小結(jié) 648
本節(jié)參考文獻(xiàn) 648
附錄Ⅰ 電鍍常用化學(xué)品的性質(zhì)與用途 651
附錄Ⅱ 常用化合物的金屬含量和溶解度 660
附錄Ⅲ 某些元素的電化當(dāng)量及有關(guān)數(shù)據(jù) 665
附錄Ⅳ 質(zhì)子合常數(shù)和配合物穩(wěn)定常數(shù)表 668
附錄Ⅴ 難溶化合物的溶度積 694
參考文獻(xiàn) 700
從教授到首席工程師到終身成就獎(jiǎng)獲得者——我的科學(xué)研究與創(chuàng)新之路(代后記)  702