Ni－P化學鍍層除了耐磨和抗蝕性之外，還因具有電阻特性、磁性、非磁性、可焊性、耐熱性等，因此在電子工業、磁性記錄材料制備、超大規模集成電路技術和微機電系統制造等方面具有廣泛的應用。隨著納米技術的發展，化學鍍在納米材料制備中已展示其特殊的應用價值，如在制備碳納米管催化劑和以“模板合成法”生產納米棒或納米線等方面顯示獨特的優勢。
    通?；瘜W鍍施鍍溫度較高，降低鍍液溫度不僅可以提高鍍液穩定性、降低生產成本，而且可以減少鍍液揮發量，從而起到節約能源和保護環境的雙重功效。設計中溫或低溫化學鍍過程，***有前景的方案是選擇合適的絡合劑與添加劑。添加劑用量少，對沉積速度和鍍層性能影響顯著，但是目前對添加劑作用機理的研究尚不夠深入。同時，由于活化步驟關系到化學鍍發生與否、沉積速度快慢、鍍層質量好壞等問題，探索活化過程的機理、發展新的活化方法等也成為化學鍍技術革新的關鍵。
    本文利用電化學實驗方法以及掃描電鏡、能譜、X射線衍射等現代物理技術探測了添加劑對化學沉積速度、鍍層組成、形貌和結構等方面的影響，并利用拉曼光譜、紅外漫反射等譜學方法進一步了解添加劑的作用機理。與此同時，研究了金屬基體上化學鍍的初期過程、碳納米管和碳酸鋇陶瓷表面的無鈀活化化學鍍過程以及單晶硅表面的直接化學鍍過程，探討了相關過程的機理。此外，研究了鎳－高磷化學鍍層的耐腐蝕性能及其與微觀結構的關系。本論文的主要結果如下：
    1.添加劑對化學沉積速度和形貌的影響探索了化學鍍Ni-P和Ni-W-P等體系中鍍液組成和添加劑的作用。實驗發現，在無添加劑的化學鍍Ni-P液中，Ni2+、NaH2PO2濃度和pH值的提高，可使化學沉積速度加快，而且Ni2+濃度和pH值的提高有利于Ni沉積量的增加，而NaH2PO2則明顯促進P沉積量的上升。鍍液中含有添加劑時，發現硫脲（TU）有助于Ni2+的還原，但抑制NaH2PO2的氧化；丙酸對Ni2+的還原和NaH2PO2的氧化均有促進作用；而La2O3對NaH2PO2的氧化有利。 鍍液中含有TU與不含TU時鍍層形貌有較大差別，后者表面顆粒細小，截面中含有大量空隙，而前者顆粒尺寸大，截面空隙少，歸因于TU抑制成核過程及H+的還原。Ni-W-P化學鍍層中的大顆粒是由許多小顆粒組成的，小顆粒中又包含著更細的顆粒。LaCl3通過降低鍍層W含量而細化鍍層顆粒尺寸。 化學鍍Ni-W-P和Ni-P體系中，對LaCl3、乳酸、Fe2(SO4)3、丙酸、硫脲、La2O3和2,2’-聯吡啶等七種添加劑對沉積速度的影響進行細致的研究。發現它們對沉積速度的影響表現出較為一致的變化規律，即隨添加劑濃度的增加有個***大沉積速度，基于此實驗事實建立了一種吸附模型并導出添加劑加速化學沉積的理***式。用理***式對實驗結果進行曲線擬合，得到相當吻合的結果。根據擬合結果得到吸附平衡常數，結果表明添加劑在基體上的吸附平衡常數(K1)大于在吸附的還原劑上的吸附平衡常數(K2)，即添加劑在基體表面吸附能力更強。LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-聯吡啶的K1、K2值遠大于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的K1、K2值，這表明LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-聯吡啶的吸附能力遠強于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的，因此，LaCl3、硫脲、La2O3和2,2’-聯吡啶所引起的沉積速度峰值的濃度遠小于乳酸、丙酸和Fe2(SO4)3的。
    2.若干有機添加劑的作用機理研究化學鍍是一個共軛過程，分別通過添加劑對鎳離子還原和NaH2PO2氧化的影響來了解的添加劑的作用機理。結果表明，添加劑主要通過表面效應起作用，如丙酸通過與Ni2+和NaH2PO2形成表面絡合物來促進化學沉積。丙酸與NaH2PO2形成分子間氫鍵，促進了P-H鍵的斷裂，生成了?PHO2－中間物；丙酸則以“－OCO－”官能團與Ni2+形成橋式配合物，從而加速Ni的沉積。乳酸結構上和丙酸相似，因此以相似機理促進NaH2PO2氧化，但是由于其α位上比丙酸多了一個羥基，乳酸與Ni2+可能形成螯合物，以致不利于Ni沉積。雖然TU對Ni2+沉積起促進作用，但是TU對Ni2+陰極還原存在兩方面的影響。首先，它對鎳晶核的形成有阻礙作用，TU濃度越大，成核所需的過電位越高；其次，在存在鎳晶核的表面上，TU對鎳顆粒的生長起促進作用，藉此也可解釋TU對化學鍍層形貌的影響。TU對成核生長的阻礙作用與形成表面絡合物有關，但表面絡合物形成卻可以加速鎳的沉積。光譜研究表明，TU以S原子在銅基體上吸附，而且在沒有Ni2+存在時進行平臥式吸附，在Ni2+存在時吸附方式向垂直式吸附過渡。在形成的表面絡合物中，TU又以S原子和Ni2+發生配位作用。