Ni－P化学镀层除了耐磨和抗蚀性之外，还因具有电阻特性、磁性、非磁性、可焊性、耐热性等，因而在电子工业、磁性记载材料制备、超大规模集成电路技术和微机电体系制造等方面具有广泛的使用。跟着纳米技术的发展，化学镀在纳米材料制备中已展现其特别的使用价值，如在制备碳纳米管催化剂和以“模板合成法”出产纳米棒或纳米线等方面显现共同的优势。

     一般化学镀施镀温度较高，下降镀液温度不只可以前进镀液稳定性、下降出产本钱，而且可以削减镀液挥发量，然后起到节约能源和保护环境的两层功效。规划中温或低温化学镀进程，最有前景的方案是选择适宜的络合剂与增加剂。增加剂用量少，对堆积速度和镀层功能影响显著，但是目前对增加剂作用机理的研讨尚不行深化。一同，由于活化进程联络到化学镀发生与否、堆积速度快慢、镀层质量好坏等问题，探究活化进程的机理、发展新的活化方法等也成为化学镀技术革新的关键。

    本文使用电化学实验方法以及扫描电镜、能谱、X射线衍射等现代物理技术勘探了增加剂对化学堆积速度、镀层组成、描画和结构等方面的影响，并使用拉曼光谱、红外漫反射等谱学方法进一步了解增加剂的作用机理。与此一同，研讨了金属基体上化学镀的初期进程、碳纳米管和碳酸钡陶瓷表面的无钯活化化学镀进程以及单晶硅表面的直接化学镀进程，探讨了相关进程的机理。此外，研讨了镍－高磷化学镀层的耐腐蚀功能及其与微观结构的联络。

    1.增加剂对化学堆积速度和描画的影响

    探究了化学镀Ni-P和Ni-W-P等体系中镀液组成和增加剂的作用。实验发现，在无增加剂的化学镀Ni-P液中，Ni2+、NaH2PO2浓度和pH值的前进，可使化学堆积速度加速，而且Ni2+浓度和pH值的前进有利于Ni堆积量的增加，而NaH2PO2则显着促进P堆积量的上升。镀液中含有增加剂时，发现硫脲（TU）有助于Ni2+的恢复，但克制NaH2PO2的氧化；丙酸对Ni2+的恢复和NaH2PO2的氧化均有促进作用；而La2O3对NaH2PO2的氧化有利。

    镀液中含有TU与不含TU时镀层描画有较大不同，后者表面颗粒纤细，截面中含有许多空位，而前者颗粒标准大，截面空位少，归因于TU克制成核进程及H+的恢复。Ni-W-P化学镀层中的大颗粒是由许多小颗粒组成的，小颗粒中又包含着更细的颗粒。LaCl3经过下降镀层W含量而细化镀层颗粒标准。

    化学镀Ni-W-P和Ni-P体系中，对LaCl3、乳酸、Fe2(SO4)3、丙酸、硫脲、La2O3和2,2’-联吡啶等七种增加剂对堆积速度的影响进行细致的研讨。发现它们对堆积速度的影响表现出较为共同的改动规则，即随增加剂浓度的增加有个最大堆积速度，基于此实验事实建立了一种吸附模型并导出增加剂加速化学堆积的理论公式。用理论公式对实验作用进行曲线拟合，得到相当符合的作用。根据拟合作用得到吸附平衡常数，作用标明增加剂在基体上的吸附平衡常数(K1)大于在吸附的恢复剂上的吸附平衡常数(K2)，即增加剂在基体表面吸附才干更强。LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-联吡啶的K1、K2值远大于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的K1、K2值，这标明LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-联吡啶的吸附才干远强于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的，因而，LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-联吡啶所引起的堆积速度峰值的浓度远小于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的。

    2.若干有机增加剂的作用机理研讨

    化学镀是一个共轭进程，分别经过增加剂对镍离子恢复和NaH2PO2氧化的影响来了解的增加剂的作用机理。作用标明，增加剂首要经过表面效应起作用，如丙酸经过与Ni2+和NaH2PO2构成表面络合物来促进化学堆积。丙酸与NaH2PO2构成分子间氢键，促进了P-H键的开裂，生成了·PHO2－中心物；丙酸则以“－OCO－”官能团与Ni2+构成桥式配合物，然后加速Ni的堆积。乳酸结构上和丙酸类似，因而以类似机理促进NaH2PO2氧化，但是由于其α位上比丙酸多了一个羟基，乳酸与Ni2+或许构成螯合物，以致不利于Ni堆积。

    虽然TU对Ni2+堆积起促进作用，但是TU对Ni2+阴极恢复存在两方面的影响。首要，它对镍晶核的构成有阻挠作用，TU浓度越大，成核所需的过电位越高；其次，在存在镍晶核的表面上，TU对镍颗粒的成长起促进作用，藉此也可解说TU对化学镀层描画的影响。TU对成核成长的阻挠作用与构成表面络合物有关，但表面络合物构成却可以加速镍的堆积。光谱研讨标明，TU以S原子在铜基体上吸附，而且在没有Ni2+存在时进行平卧式吸附，在Ni2+存在时吸附方法向垂直式吸附过渡。在构成的表面络合物中，TU又以S原子和Ni2+发生配位作用。

    3.化学镀高磷合金耐蚀性及与微观体结构联络

    用极化曲线、交流阻抗和差示扫描量热法分别测量了不同P含量化学镀Ni-P合金的耐蚀性（在5%NaCl溶液中）和峰值晶化温度，发现镀层P含量在21～22at%范围内，耐蚀功能和晶化温度都存在一个极大值。XRD实验显现镀层呈非晶态结构，根据非晶态合金的菱面体单元结构模型（RUSM），以P和Ni所构成的键数随P含量的改动，合理地解说了化学镀Ni-P合金镀层的耐蚀功能和峰值晶化温度的极大值现象。一同经过测量镀层密度并与RUSM密度公式的理论计算值比较，证明了采用RUSM结构模型的合理性。

    4.金属基体上化学镀初期的电化学检测

    实验发现，化学镀Ni-P体系中低碳钢基体的混合电位随时间的改动与pH值随时间而下降相关。不同pH值下的测量作用标明，pH值的下降会加速化学镀的诱发进程。柠檬酸钠浓度对混合电位的影响不大，但是柠檬酸钠浓度和pH值引起混合电位正移可以解说化学堆积速率减缓的现象。

    在化学镀Ni-W-P体系中，电极预处理、镀液组成、温度、pH值以及增加剂等对混合电位的影响标明，电极未经酸洗将延缓化学镀的引发进程，混合电位-时间曲线上出现的三个电位阶梯分别对应于氧化膜、基体和镀层的混合电位；前进Na2WO4和Na3C6H5O7浓度、加入增加剂、减小pH值均会减慢化学镀的引发时间，温度低时化学镀进程难以引发。

    在化学镀Ni-W-P和Ni-Cu-P体系中，混合电位从基体稳定电位往镀层电位跃迁之前，基体表面已发生化学镀进程，镀层在基体上占有必定比例如12%以后，才发生电位跃迁。

    以上实验一同标明，混合电位随时间改动的测定虽然简略，但能为了解化学镀初期进程供应快速快捷的有用信息。

    5.碳纳米管和陶瓷表面无钯活化化学镀研讨

    提出了碳纳米管和陶瓷表面无钯化学镀镍的活化工艺进程，并对各工艺进程前后基体上的化学改动进行检测。作用标明本文提出的活化工艺进程的实质是经过在碳纳米管和陶瓷表面生成或引入羧基（-COOH），羧酸根离子使Ni2+离子发生化学吸附，然后使吸附的Ni2+离子恢复，即可在基体表面生成化学镀镍的催化活性中心，然后可成功地引发化学镀镍进程。碳纳米管的石墨网状结构使得其表面上构成的羧基（-COOH）等官能团摆放松散，然后构成活性中心分布不紧密。石墨网状结构使得水平方向和环管方向曲率半径差异大，导致颗粒成长速度不同，发生了“佛珠”等不同形状的堆积物。而陶瓷表面的化学镀层为亮黑色，该现象是陶瓷表面生成松散、互不相连的纳米级颗粒所构成的。用AFM和SEM查询的表面描画也标明陶瓷表面既有200nm大颗粒也有16nm小颗粒。

    6.单晶硅上直接化学镀的机理研讨

    在碱性化学镀镍溶液中，单晶硅n-Si(100)无需经过任何预活化处理，可直接引发化学镀进程。实验证明文献中现有的某些机理是值得商榷的，本文根据半导体电化学的原理指出镍离子在n-Si表面上的恢复及化学镀的引发可以经过不同途径进行，但是原子氢的发生是首要的机理。固体和溶液中物种的能级匹配联络标明，在pH10.0溶液中H2O可在n-Si(100)上发生析氢反应，镍离子经过捕获Si表面的原子氢而恢复成镍原子并堆积在Si表面上。其次，倘若半导体表面存在定域的电子能级（表面态），镍离子也有或许经过表面态得到电子而恢复。一旦Si表面上堆积了镍之后，n型固体表面发生了新的改动。n-Si的功函数为4.0eV，而镍的功函数为4.5eV，所以金属镍与n型Si接触后，镍离子亦可以在带负电的镍上取得电子而被恢复。实验还发现，改动温度和溶液pH值会影响化学镀层中金属的颗粒标准，温度高或pH值小时镀层颗粒标准增大。EDS分析估测化学恢复镍层中的O元素首要存在于硅片的SiO2中，这些成分的存在对化学镀层的导电性等功能的影响需求持续研讨。