무전해 니켈도금의 반응에 요구되는 니켈이온은 황산니켈ㆍ염화니켈ㆍ아세트산니켈 등의 니켈염이 사용된다. 초기에는 염화니켈이 주요염으로 사용되었지만, 염화물 이온은 피막의 내식성을 감소하고 인장응력을 발생시켜서 현재는 산성욕에서는 거이 사용하지 않는다.

• 아세트산니켈의 사용은 황산니켈과 비교하여 피막생성 기능에 유리하나 비싸기 때문에 사용되지 않는다.

• 실제로 가장 이상적으로 공급되는 니켈이온은 차아인산니켈 이며, 이를 사용하면 도금조에 많은 양의 황산염이 축적되지 않고, 사용중에 차아인산소다를 첨가하지 않아 나트륨 이온도 축척되지 않는다. 가격면에서 상업적으로 사용하기는 어렵다.

• 현재는 황산니켈이 가장 널리 사용되고 있으며, 제조 공정상 서로 다른 두 종류의 결정수를 가진 황산니켈이 만들어진다. 황산니켈이 주요염이고 다량을 연속적으로 사용되므로, 불순물이 도금액에 축적되어 도금 속도가 낮아지고, 액의 수명을 단축시키며, 특히 석출피막 기능에 영향을 미처 내식성도 저하한다.

• 따라서 황산니켈을 사용할때는 생산 로트별로 니켈의 품질을 보장하기 위해 신뢰할 수 있는 시험항목을 만들어 도금액에 유해한 불순물, 특히 중금속 원소가 축적되지 않게 사전에 관리하는데 주의를 기울여야 한다.

일반적으로 니켈 (Mol) / 차아인산 (Mol) 비율이 0.3~0.4 범위로 사용한다.

일반적으로 가장 많이 사용되는 환원제는 가격이 저렴하며 도금속도와 관리가 쉽고, 합금피막의 기능이 우수한 차아인산소다를 주로 사용한다. 차아인산소다는 물에 쉽게 용해되고 수용액의 ㏗ 도 6 부근이다. 백색 5산화인을 NaOH 에 용해시켜 가열함으로써 만들어진다.

니켈이온과 적절한 량이 사용되어야 하며, 많은 경우 과반응을 유도하고, 부족한 경우 도금속도가 늦어진다. 보통 0.22~0.25 ㏖/l 를 사용한다.

이때의 반응은

(H₂PO₂)^-1 + H₂O → (HPO₃)^-2 + H⁺ + H₂ ↑^…(1)  도금에 관여하지 않는 반응

(H₂PO₄)^-1 + H₂O → (HPO₃)^-2 + H⁺ + 2H ^…(2) 실제 도금되는 반응

사용되는 차아인산 농도의 약 37 % 만 실제도금에 사용된다.

무전해 니켈 도금액의 주요염인 환원제 외에, 가장 중요한 성분으로 착화제다. 도금용액의 성능 및 수명의 차이는 주로 착화제의 선택과 그와 매칭된 여러 요소와의 관계에 달려 있다.

• 착화제의 첫번째 기능은 도금액의 침전을 방지하여 도금액의 안정성을 높이고, 도금액의 사용수명 (MTO) 을 연장하는 것이다. 도금액에 착화제가 존재하지 않는다면, 도금중 생성된 수산화니켈의 용해도가 낮아져, 연한 녹색의 수산화니켈 침전물이 산성인 도금액에 침전하게 된다.

• 황산니켈은 물에 잘녹아 니켈 6수화물 이온을 형성하고 가수분해 하여 산성화 될때 수산화 니켈의 침전물이 형성된다. 착화제중 일부가 니켈 6 화물에 존재하는 경우, 가수분해 저항이 상당히 개선 될 수 있고, 알칼리 환경에서 니켈이온으로서 존재할 수도 있다.

• 그러나, ㏗ 값이 증가함에 따라, 니켈 6수화물의 물분자가 OH 기로 대체되어 가수분해의 강화를 촉진시키게 되며, 가수분해 반응을 완전히 억제하기 위해서는 모든 니켈 이온을 킬레이트 (착화) 화하여 가수분해를 억제하여야 최대 안정성을 확보 할수 있다.

• 인산 이온은 도금액내에 계속 공급되어 축적되지만, 차아인산니켈 용액이 많기 때문에 일반적으로 침전은 발생하지 않는다. 도금액을 오래 사용하면, 도금액중의 아인산염의 생성과 축적이 반복되어 농도가 증가하고, 백색의 NiHPO₃·6H₂O 침전물을 발생시키게 된다. 착화제를 첨가하면, 용액 중의 유리 니켈 이온의 농도가 크게 감소하여, 장시간 사용된 도금액에서도 인산니켈의 침전을 억제 할 수 있다.

• 착화제의 두 번째 역할은 반응속도를 높이는 것으로, 착화제를 첨가한 후의 석출속도의 증가에 대한 많은 발표가 있다. 착화제를 첨가하면 도금액 중의 유리 니켈 이온의 농도가 급격히 감소한다.

• 질량 작용 법칙의 관점에서, 반응물의 농도를 감소시킬 수는 없지만 반응속도를 증가시키는 것은 불가능하므로, 이 문제도 역학의 관점에서만 설명 될 수 있다. 간단한 설명은 유기첨가제가 가공물의 표면에 흡착된 후, 그 활성이 증가하여 차아인산염으로 부터 활성원자 수소의 방출을 위해 더 많은 활성화 에너지를 제공하여 석출 반응속도를 증가 시킨다는 것이다. 착화제는 여기서도 촉진제로서 작용한다.

• 무전해니켈 도금액에 사용되는 착화제는 여러 종류가 있지만, 도금액에 사용된 착화제는 다른 염보다 더 큰 용해도를 갖고, 특정 반응성을 가져야 하고, 가격 요소 또한 무시할 수 없다. 현재, 일반적으로 사용되는 착화제는 주로 지방족 카복실산 및 이들의 치환된 유도체, 예컨대 석신산, 구연산, 젖산, 말릭산 및 글리신 또한 이들의 염이며, 알칼욕에서는 피로​​인산, 구연산염 및 그 암모늄염이 사용된다.

• 불포화 탄화수소는 포화 될 때 수소원자를 흡수하여 환원제의 이용을 감소시키기 때문에 불포화 지방산은 거의 사용되지 않는다. 포름산 및 아세트산과 같은 일반적인 모노카복실산은 거의 사용되지 않으며, 아세트산은 종종 완충제로 사용되며 프로피온산은 촉진제로 사용된다.

무전해니켈 도금액은 열역학적으로 불안정한 시스템이므로, 국부과열, ㏗ 변동 또는 특정 불순물의 영향과 같은 여러가지 이유로 인해 일부 활성입자와 촉매핵이 도금액에 필연적으로 생성되어 도금액이 과도하게 반응할 수도 있다.

• 균일한 촉매반응은 다량의 Ni-P 블랙 분말을 생성하며, 이는 짧은 시간내에 도금액이 분해하게 되고, 많은 기포의 발생과 과반응으로 도금액이 복구될 수 없는 경제적 손실을 만든다. 이 흑색 분말은 매우 효율적인 독촉매로, 비표면적과의 활성이 매우 커서 도금액의 자발적 분해를 가속화하여 수분내로 도금액을 폐기할 정도의 과반응이 발생한다.

• 안정제의 역할은 도금액의 자발적 분해를 억제하여 도금 작업을 제어하고 안정된 작업을 진행되도록 한다. 안정제는 미량을 첨가함으로써 도금액의 자발적 분해를 억제할 수 있는 중독제, 즉 독성 촉매이다. 안정제는 과도하게 사용할 수 없으며, 과량 사용되면 도금 속도가 느려지고, 석출반응을 억제하여 두꺼운 도금이 불가능 하게 된다.

• 보통 사용되는 안정제는 크게 네 가지 범주로 나눈다.

1. 제 6 주족 원소 SㆍSeㆍTe의 화합물

2. 일부 산소화

3. 중금속 이온

4. 수용성 유기물

• 위의 설명과 같이 환원제로서 차아인산을 사용하지만, 기본 원리는 아민 붕화물욕에도 적용될 수있다. 그러나, 강 알칼리성 중붕소산소다욕과 90 ℃ 이하의 온도에서도 일부 안정제는 분해, 침전 및 파괴되는 경향이 있으며, 오스뮴염이 효과적인 안정제로 보고되고 있다. 또한 질산토륨은 저온 도금욕의 석출속도를 높일 수 있으며, 하프늄염은 Ni-B 합금에 최대 6 % 까지 합금 석출할 수 있다.

• 전통적으로 매우 낮은 농도 (<1 ppm) 의 납 또는 카드뮴과 같은 중금속이 사용되었으나 RoHS 규정을 준수하기 위해 대부분의 상업용 중금속은 몰리브덴산염 또는 요오드산염과 같은 화합물로 대체되었다.

무전해 도금의 석출속도를 높이기 위해 일부 화학물질도 무전해 니켈도금액에 첨가되어 도금 속도를 높이는 효과가 있으며 이를 촉진제라고 한다. 촉진제의 메카니즘은 환원제의 차아인산염 내의 산소원자가 외부 산으로 대체되어 착화물을 형성하거나, 촉진제의 음이온이 헤테로폴리산의 형성에 의해 촉진되는 것으로 생각된다.

• 복합상태의 작용에서, HP 결합에너지가 약해져, 차아인산염 이온의 탈수소화에 도움이되거나 차아인산염의 활동이 증가하게 된다. 실험에 따르면, 단쇄 포화 지방산의 음이온과 하나 이상의 무기 음이온은 차아인산염의 탈수소화를 촉진하고 석출속도를 가속화하기 위해 산소를 대체하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 무전해 니켈도금의 많은 착화제가 또한 촉진제로서의 일부 기능도 한다.

무전해 니켈도금 공정에서 수소이온이 발생하기 때문에 도금공정에 따라 용액의 ㏗ 값이 점차 낮아져, 도금속도를 안정화 시키고 피막의 품질을 유지하기 위해서는 ㏗ 안정제를 사용한다.

• 작업중 액의 ㏗ 값이 심하게 변하지 않게 하고 특정 ㏗ 범위 내에서 정상 값을 유지할 수 있도록 한다. 일부 약산 (또는 염기) 과 그 염의 혼합물은 소량의 산 또는 염기와 용액의 pH 변화에 대한 희석의 영향을 상쇄시켜 작은 범위 내에서 변동될 수 있다.

• 완충제의 완충 성능은 ㏗ 및 산농도의 변화를 그래프로 나타낼 수 있으며, 산 농도가 특정 범위내에서 변동하지만 ㏗ 값은 기본적으로 변하지 않을 때 도금액은 우수한 완충 성능을 갖는다.

• 무전해 니켈도금액에 일반적으로 사용되는 모노 또는 이원 유기산 및 그 염은 니켈이온을 복합화하는 능력뿐만 아니라 완충 특성도 갖는다. 산성도금액에서 일반적으로 사용되는 HAC-NaAC 시스템은 우수한 완충 특성을 갖지만 아세테이트의 착화 능력은 매우 작아 일반적으로 착화제로 사용되지는 않는다.

도금피막의 상태를 양호하게 하며, 광택을 좋게 하고 소재와의 밀착을 좋게 하기 위해 습윤제 등을 사용한다.

• 보통은 계면활성제를 소량 첨가하나, 사용량이 증가하면 반응에 영향을 미쳐 도금속도가 늦어진다.

• 차아인산소다욕
• 보론욕
• 히드라진욕