硼酸在电镀工业中的作用

硼酸是一种无机化合物，为一元弱酸，Ka=7.3X 10-10，硼酸的分子式习惯写成H3BO3，实际上，硼酸的分子式应该是B(OH)3。为白色结晶性粉末，有滑腻手感，无气味。硼酸在水溶液中之所以显示出极弱酸性，是由于水中OH-中氧的孤电子对填入了硼原子的P空轨道中，即加合一个OH-，而不是本身电离出质子。硼酸的用途很广，在电镀工业硼酸是金属电镀时电解液的组成物和添加物。下面具体谈谈硼酸在电镀工业中的作用有哪些？

一、硼酸在电镀工业中的作用

1.硼酸在镀镍中的作用
19世纪90年代硼酸就已经用作缓冲剂，只是应用不太普遍，1900年英国Canning公司选用中性硫酸镍按溶液镀镍，添加了硼酸、柠檬酸和氯化钠。1916年，美国威斯康辛大学的Watts教授提出的配方，是现代镀镍的基础，硼酸的应用是电镀技术的进步。硼酸是光亮镀镍的必要成分，硼酸在光亮镀镍中不单纯起稳定pH值的缓冲作用，而且能扩大阴极光亮电流密度范围，以使用较高的电流密度，并使镀层结晶细致，不易烧焦，还能使镀层的延展性良好和改善镀层和基体金属结合力。另外，由于硼酸的加合作用，有利于抑制硫酸镍的水解，使电沉积反应顺利进行。硼酸含量低于20g/L，缓冲作用较弱，不能满足生产需要，超过70g/L时，溶液冷却至室温会有硼酸结晶出来，容易被循环过滤掉，不仅造成浪费，还可能造成镍镀层粗糙。普通镍取20~30g/L为宜，光亮镍取35~45g/L为宜，滚镀镍取40~55g/L为宜。假如添加醋酸作为缓冲剂，虽然醋酸的pKa=4.74，具有更大的缓冲能力，镀镍溶液的ph值变化更加缓慢。但是，所得镍镀层却不如硼酸型镀液白。可见，硼酸是镀镍理想的缓冲剂。

2.硼酸在镀镍合金中的作用
硼酸在镀镍铁、镍铭、镍钼、镍铟、镍钴合金及系列三元合金中都有应用。硼酸能加合阴极界面过剩的OH-，防止溶液ph值上升，导致产生氢氧化镍和氢氧化铁。

3.硼酸在化学镀镍中的作用
化学镀镍过程不断产生H+，溶液pH值逐渐下降，与硼酸的加合OH-作用相反，应该说不能起到缓冲作用。但是也有配方含有硼酸。具体起到什么作用及原理不明。

4.硼酸在镀锌中的作用
硫酸盐镀锌配方，溶液成分简单，深镀能力较好，镀层具有很高的光亮度。添加一点硼酸，缓冲镀液pH值。硫酸锌300~450g/L，硼酸20~30g/L，硫锌-30：14~18 mL/L，pH值3.5~5.5，温度10~50℃，电流密度14A/dm2。

5.硼酸在镀铭中的作用
在标准镀铭溶液中加入硼酸及氧化镁，可使用很高的电流密度，从而提高镀铭速度。硼酸与氢氟酸联合使用，电流效率会更高，但是氟离子对阳极、对镀件都有腐蚀，使镀液性能恶化，现已基本不用。
用硼酸、氟硅酸为添加剂的镀黑铭溶液，依然在生产中应用。
配方：铭酐250~300g/L，硝酸钠7~11g/L，硼酸15~20g/L，氟硅酸0.1~0.2mL/L，碳酸钡2g/L，温度25~30℃，电流密度30~40A/dm2。三价铭电镀工艺是最有希望取代六价铭电镀的工艺之一，目前商业化的硫酸盐体系三价铭电镀工艺多在40~50℃施镀，沉积速度慢。

6.硼酸在化学转化膜中的作用
在铝的化学氧化中应用。加入硼酸是为了稳定溶液pH值，控制转化反速度，改善膜层外观质量。

7.硼酸在电解着色工艺中的作用
关于铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺的改进。采用直流阳极氧化、交流电解着色。电解着色液的组成为：硫酸镍20~80g/L，硫酸锰2~20g/L，硫酸铵20~70g/L，硼酸15~35g/L，柠檬酸铵5~30g/L。
该发明提出的着色液化学性能稳定，长期使用不会混浊或沉淀，分散能力好，温度范围宽，抗杂质离子干扰能力较强。交流电电解着黑色配方：硫酸钻25 g/L，硫酸铵15 g/L，硼酸25g/L，pH值4.0~4.5，温度13℃，电流密度0.2~0.8A/dm2，电压17V，时间13 min。

8.铝及铝合金直接化学着黑色
铝酸铵15g，氯化铵30g，硼酸8g，硝酸钾8g，温度82℃。

二、使用硼酸应注意事项

硼酸在纯水中溶解度为：0℃3g、20℃5g、100℃37g。
在电镀溶液中，存在各种无机盐类和有机物，盐效应会使硼酸的溶解度低于纯水中的溶解度。
①.根据不同液温控制其含量至近饱和状。硼酸过多的唯一害处是因溶解度小而结晶析出。液温高而含量过多时，冷的工件入槽后可能在表面形成结晶使镀层粗糙；液温低时悬浮于镀液中的细小结晶也造成镀层粗糙。
②.必须用优质工业品，否则一是效果差，二是溶解性不良。
③.必须用沸水溶解好后加入。直接将固体倾倒入槽肯定难搅溶。最好勤加少加，一次加入过多时，常因溶解不好，反而使镀层粗糙。
④.务必及时补加不断带出损耗的硼酸。