《电镀添加剂——理论与应用》前言

一种优良的电镀工艺，不仅要有优良的镀液性能，如分散能力、覆盖能力、沉积速度、整平能力、导电能力和电流效率等，而且要有优良的镀层性能，如硬度、脆性、应力、晶粒大小、光泽度、磁性、可焊性等。要完全满足这些条件是相当困难的，常常会顾此失彼，互相制约。因此,一个好的电镀配方实在得之不易。

人们在偶然的实验中发现,在电镀配方中加上某种物质会产生奇特的细化晶粒和光亮镀层的效果，而且添加量较少，这就是人们说的“电镀添加剂”。电镀添加剂的出现，立即引起了人们的极大关注，因为它用较少的费用就可以达到惊人的效果，具有很大的应用价值和商业利益，所以电镀添加剂的成分属于商业秘密,在市场上只以商业代号出现，只告诉你如何应用，而不告诉你是什么东西，这就使得电镀添加剂蒙上了一层神秘的面纱。正因为电镀添加剂是一种神秘的物质，人们对其认识还很肤浅，而且有些添加剂的介绍也只限于只言片语，一带而过，所以，人们要推动添加剂的发展，寻找更有效的添加剂,实在是难上加难。

要发展新型的电镀添加剂，首先必须了解前人的工作，弄清哪些物质可当添加剂，它们有哪些优缺点。这话说起来容易，做起来就难了。对于每一个镀种，你要把几十年来分散在各种期刊杂志上的添加剂信息找出来，然后加以总结分析，找出其结构特点,再去寻找合适的化合物，这可不是几天几个月就可以完成的事。因为早期的资料都未进入计算机数据库，找起来十分费力。

《电镀添加剂——理论与应用》一书，是我花了近十年的时间，以手工方式查遍当时所能找到的有关国内外电镀添加剂的专利、论文、会议文集、参考书以及有关公司的产品说明书等，然后按其发表的年代,将各处分散的资料加以汇编，从中看出其发展的历程;然后再从应用的角度分析它们各自的功能，以及各镀种所需的基本成分、含量与配比;最后在可能的条件下从理论上分析各种电镀添加剂成分的作用机理，以加深对各组分存在的必要性以及其用量的理解。此书的初稿曾按“电镀添加剂总论”书名在中国台湾地区以某杂志特刊合订本形式发表，受到读者的热烈欢迎和高度评价，形成了一书难求的局面。2001年11月中国表面工程学会第二届全国青年电镀工作者会议在广州举行，我应会议组织者广东达志化工有限公司总经理蔡志华先生的请求，摘录该书部分内容以内部资料形式在会上发送，受到大家的欢迎。应广大读者的要求,现将此书修订补充后正式出版发行。

《电镀添加剂——理论与应用》一书由两大部分组成。第一部分介绍电镀添加剂的作用原理,它偏重于理论或普遍规律的阐述;第二部分是各种电镀所用的添加剂的演变过程，起作用的主要基团或结构单元，以及一种实用镀液需要由哪几种添加剂组成等等，这一部分偏重于实际应用，也便于从事这方面工作的读者查阅或参考。

电镀添加剂的作用原理与选择规律，涉及有机化学、电化学、配位化学、高分子化学、表面化学以及物理、机械、环保等学科，是一个综合性的问题。目前人们对它的认识还很肤浅，也无成熟的理论基础。因此，笔者只能凭借自己现有的学识,从自己汇集的资料找出某些规律来，所提出的看法可能非常肤浅，甚至可能有错误。期望广大读者多多指教,提出宝贵建议。

方景礼

2006年1月于香港

第1章 配位离子电解沉积的基本过程
1.1 水合金属配位离子的电解沉积过程
1.1.1 水合金属配位离子结构
1.1.2 配合物的稳定常数与缔合反应
1.1.3 电镀过程概述
1.1.4 电极反应的速度和镀层品质的关系
1.2 获得良好镀层的条件
1.2.1 电场强度
1.2.2 电极的表面状态
1.2.3 配位离子的形态与结构
1.2.4 配位离子的传输速度
1.2.5 添加剂
1.3 配位体对金属离子电解沉积速度的影响
1.3.1 水合金属离子的电极反应速度与其配位体水取代反应速度的关系
1.3.2 配位体配位能力的影响
1.3.3 配位体浓度的影响
1.3.4 配位体形态的影响
1.3.5 桥联配位体的影响
1.3.6 多种配位体的竞争
1.3.7 易吸附配位体的影响
1.3.8 表面活性物质的影响
第2章 有机添加剂的阴极还原
2.1 概述
2.2 有机添加剂的还原与还原电位
2.2.1 有机物还原电位的表示法
2.2.2 有机物还原的半波电位
2.3 有机添加剂的电解还原条件与还原产物
3.1 醛、酮类有机物的电解还原
2.3.2 不饱和烃的电解还原
2.3.3 亚胺的电解还原
2.3.4 其他类有机物的电解还原
2.4 取代基对添加剂还原电位的影响
2.4.1 诱导效应与共轭效应
2.4.2 Hammett方程与取代基常数
2.4.3 取代基对有机添加剂还原电位的影响
2.5 镀镍光亮剂的阴极还原
2.5.1 第一类光亮剂的阴极还原
2.5.2 第二类光亮剂的阴极还原
第3章 光亮电镀理论
3.1 光亮电镀的几种理论
3.1.1 细晶理论
3.1.2 晶面定向理论
3.1.3 胶体膜理论
3.1.4 电子自由流动理论
3.2 平滑细晶理论
3.2.1 提出平滑细晶理论的依据
3.2.2 表面平滑对光亮的影响
3.2.3 表面晶粒尺寸对光亮的影响
3.3 获得细晶镀层的条件
3.3.1 晶核形成速度与超电压的关系
3.3.2 添加剂作为晶粒细化剂
第4章 整平作用与整平剂
4.1 整平剂的整平作用
4.1.1 微观不平表面的物理化学特征
4.1.2 整平作用的类型
4.1.3 整平作用的机理
4.2 整平能力的测定方法
4.2.1 V形微观轮廓法
4.2.2 假正弦波法
4.2.3 梯形槽法
4.2.4 电化学测量法
4.3 镀镍整平剂
4.3.1 炔类化合物的整平作用
4.3.2 炔类整平剂的结构对整平能力的影响
4.3.3 含氮杂环类整平剂的整平作用
4.4 酸性光亮镀铜整平剂
4.4.1 染料类整平剂的整平作用
4.4.2 取代基对整平剂整平能力的影响
4.4.3 多种整平剂的协同效应
第5章 表面活性剂及其在电镀中的作用
5.1 表面活性剂的结构与性能
5.1.1 表面活性剂的结构与分类
5.1.2 表面活性剂的基本性质
5.2 表面活性物质在电极溶液界面上的吸附及对电镀过程的影响
5.2.1 电极溶液界面上吸附现象的特征
5.2.2 电解液对电极的润湿现象及其在电镀中的应用
5.2.3 电镀添加剂的选择
5.3 表面活性剂在电镀中的应用
5.3.1 在镀镍液中的应用
5.3.2 在镀铜液中的应用
5.3.3 在镀锌和镀镉液中的应用
5.3.4 在镀锡和锡合金液中的应用
5.3.5 在镀铬液中的应用
5.3.6 在复合镀液中的应用
第6章 添加剂对镀层性能的影响
6.1 电镀层的内应力
6.1.1 内应力的种类
6.1.2 内应力的特点
6.1.3 添加剂对镀层内应力的影响
6.1.4 产生内应力的机理
6.2 添加剂对镀层力学性能的影响
6.2.1 常见镀层的力学性能
6.2.2 添加剂对镍层力学性能的影响
6.2.3 添加剂对铜层力学性能的影响
第7章 电镀前处理用添加剂
7.1 脱脂的方法与原理
7.1.1 金属表面脏物的种类
7.1.2 脱脂方法的种类与特点
7.1.3 脱脂剂的作用
7.2 碱脱脂剂的主要成分及作用
7.2.1 碱性脱脂剂的主要成分
7.2.2 脱脂剂主要成分的性能比较
7.3 硬水软化剂
7.3.1 聚合磷酸盐
7.3.2 有机多膦酸盐
7.3.3 有机羧酸盐
7.4 表面活性剂
7.4.1 脱脂用表面活性剂的类型
7.4.2 阴离子表面活性剂
7.4.3 非离子表面活性剂
7.4.4 阴、非离子表面活性剂的协同作用
7.5 酸洗添加剂
7.5.1 锈垢的消除
7.5.2 常用酸洗添加剂
7.6 21世纪电镀前处理添加剂的进展
7.6.1 低泡除油剂用表面活性剂的筛选与配方优化
7.6.2 低温除油剂成分的筛选
7.6.3 环保型易生物降解除油剂的筛选
7.6.4 无磷环保常温除油助剂的进展
本节参考文献
7.7 未来的高级清洗除油技术——超临界流体清洗技术
7.7.1 电子元器件在生产加工过程中的污染物及其危害性
7.7.2 消除元器件污染的方法——清洗工艺
本节参考文献
第8章 镀镍添加剂
8.1 镀镍