镍铬合金镀液配位剂剖析

　　Ni2+在配位化学上是活性的,常见配位物的稳定性可从文献中查找,但Cr3+的强配位能力及配位化学动力学的惰性,使问题变得复杂。PopovBN配制的镍铬镀液[22]在25℃下放置时,颜色及pH值随时间的变化,正反映出Cr3+配位化学的惰性。

　　公开的镍铬镀液配方中主配位剂是柠檬酸盐,其与镍、铬均能形成稳定的配位物。Cr3+与柠檬酸配位一般形成[Cr(C6H5O7)(H2O)3(pK不稳=5 5),也有其他形式结构的配位物,如[CrCl(H2C6H5O7)(OH)(H2O)3]、[Cr(H2C6H5O7(OH)(H2O)4]+、[Cr(H2C6H5O7)(H2O)5]2+及[CrCl(H2C6H5O7)(H2O)4]+等,配位反应速度虽慢但都很稳定。Ni2+与柠檬酸配位大多形成[Ni(C6H5O7)(H2O)3]-(pK不稳=6.7),也有其他结构的配位物,它们的反应速度很快。

　　由于Cr3+在热力学配位和动力学过程上的特点,所以在配制镍铬镀液时:(1)用二价铬离子做催化剂[23];(2)镀液中加入甲酸(电离常数为1.8×10-4,缓冲范围为pH=3.5),促使Cr3+与柠檬酸的配位反应迅速完成[24]。IbrahimSK[25]总结了甲酸在Cr3+镀液中沉积铬时的作用:Cr3+配位的催化剂,Cr3+的配位剂;高浓度的甲酸甚至还以桥键与Cr3+配位,使镀层光亮平整。

　　LashmoreDS[26]在研究电沉积镍铬合金时,变化配位剂量和pH值得出的结果表明,柠檬酸盐含量在50～100g/L范围,镀层中铬含量和电流效率都较高。

　　除柠檬酸主配位剂外,还有用甘氨酸和羟基乙酸作配位剂的报道[27],不过氨基酸易在阳极分解从而影响镀层质量,得到的镀层应力大而易出现裂纹,加入应力释放剂糖精则有所缓解。在用Cr3+镀液镀铬时也有用尿素作为配位剂的报道[25],其配位物结构是[Cr(urea)x(H2O)6～x],尿素加入后镀层质量明显提高;甲酸也是尿素配位Cr3+的催化剂,加甲酸时尿素的加入量可以减半。

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