电镀工基础知识讲座.docx
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电镀工基础知识讲座
电镀工基础知识讲座
合格的电镀工必须懂得电镀的基本理论和电镀的原理，电镀工必须具备的条件，即操作方式、工艺管理、工艺规范要求，同时要能正确的对待工艺操作的规范化与产品质量密切关系，严格的说：
没有严格规范操作就不可能镀出合格的电镀产品，因此要使自己能胜任电镀工这个岗位，就必须懂一点电镀的基本常识，通过理论上的培训，实践操作合格，这样才能真正的做合格的电镀工。
一、 什么叫电镀
电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，就叫电镀。
简单的理解，是物理和化学的变化或结合。
普通的说：
电与化学物质（化学品）的结成。
例如：
一块铁板上镀上一层铜（通电在铜的镀液上）。
二、 电镀必须具备什么条件：
要办一个电镀厂，一个车间必须要有：
外加的直流电源和特定电解液（或叫镀液）以及特定金属阳极组成的电解装置。
就是除了厂房、水、废水处理外，还必须有直流的整流器。
镀液通过（镀铜、镍、锌、锡、金、银）等镀种，以及镀什么镀种先择好阳极板。
如：
镀镍要用镍板，镀铜要用电解铜板，但镀铬不是用铬板，而是铅锡、铅锑合金板（即不溶性阳极）。
除此外，化学镀、热镀锌等镀种通过化学反应结成的镀层是不用电镀的，一般叫化学镀镍、化学镀铜。
三、 电镀工须知的电化学基础知识。
1、化学知识：
自然界由物质构成的，我们经常见到的水、泥土、食盐、钢铁等都是物质。
一切物质都处在不停的运动状态。
运动是物质存在形式：
例如：
水蒸发成汽，遇冷变成冰块等。
物质发生运动变化的根本原因在于物质内部的矛盾性。
自然界一切物质的运动和变化叫自然现象，研究自然变化规律的科学统称自然科学。
自然变化可分化学变化和物理变化两大类，研究物理变化的科学叫物理学，研究化学变化的科学叫化学。
化学研究的内容是：
物质的组成和性质，物质的变化，物质变化时发生的现象。
1原子——分子论的基本概念。
原子——分子论学说是化学的基础，其要点归纳如下：
a、 物质由分子组成，分子是维持物资组成和化学性，质的最小单位。
b、 物质分子见间互相有作用力（吸引力、排斥力）。
物质分子间作用力各不相同，以固体最大，液体次之，气体最小。
c、 物质分子之间具有空隙，分子间的空隙决定着物质的体积。
d、 分子由原子组成，它参与化学反应时并不分解。
e、 表现出相同化学性质的一定种类的原子称为化学元素，目前已发现的元素有100多种，不同的元素的原子其重量体积、性质都不相同。
f、 物质的分子和原子是外在不断的运动中。
2元素符号及元素的原子量：
为了表示不同的元素，在化学领域中常用拉丁字母来代表各种元素，这叫做元素符号。
下列表中列出的是常用元素符号、原子量。
原子的重量是很小的。
例如：
一个碳原子量为：
0.00000000000000000000001994克。
这样的数使用和书写都很不方便，为了使用上的方便，用专用单位来表示原子重量，现在国际上采用碳单位来表示原子重量。
一个碳单位等于碳原子重量的十分之一。
用碳单位表示的一个重量叫做原子量。
例如：
氢的原子量为：
1.008。
氧的原子量为：
15.9994。
3化学反应：
概念：
由一种物质变化成另一种新物质的过程叫化学反应。
例：
碳燃烧变成二氧化碳就是化学反应。
在化学反应中是由一种物质变成另一种物质，但物质不会消失，也不可能增多。
它应服从下面的物质不灭定律和定比定律。
A、物资不灭定律：
参加反应物质的总重量等于反应生成物质的总重量。
B、定比定律：
在化学反应中参加反应的物质都有一定的比例。
反应生成物质也有一定的组成比例。
例如：
2克氢+16克氧，生成18克水。
分子式：
用元素符号来表示物质组成的式子，叫做分子式。
在写分子式时，先写上元素符号，再把原子的数目用较小的数字记在符号的右下角。
例如：
水分子由两个氢原子个氧原子组成，可写成：
H2O。
知道物质的分子式后，我们就知道物质的组成，并且可计算出分子量。
例如：
硫酸的分子式是：
H2SO4，由此可知道它由2个氢原子、1个氧原子组成。
它的分子量是：
2个氢原子量+1个硫原子量+4个氧原子量=分子量
用分子式及符号经平衡后表示的化学反应过程叫化学方程式：
例如：
硝酸银与氧化钠作用生成氧化银和硝酸钠。
可写成：
AGNO3+NACl=AGCl+NANO3
知道化学反应方程式后，我们就能知道多少参加反应的物质能生成多少反应生成物。
例如：
在上面的例子反应中，一个分子硝酸银与一个分子的氯化钠反应，生成一个分子的氯化银和一个分子的硝酸钠。
我们查表知道这几种物质的分子量是：
硝酸银AGNO3=170
氯化钠AGCL=58
硝酸钠NaNO3=85
氯化银Agcl=143
由此可知：
170克AgNO3（硝酸银）+58克的（氯化钠）生成143克的AgCl（氯化银）+85克的NaNO3（硝酸钠）：
假设我们需要配制40克AgCl（氯化银），则需要多少AgNO3（硝酸银）和NaCl（氯化钠）呢？
（硝酸银）：
（氯化银）=170：
143
AgNO3AgCl
（硝酸银）=170X40=47.5克
AgNO3143
（氯化钠）：
（氯化银）=58：
143
NaClAgCl
（氯化钠）=（氯化银）=16.2克
NaClAgCl
则需用AgNO3（硝酸银）47.5克和NaCl（氯化钠）16.2克。
④物质的分类：
一切物质按其存在形式可分单质及化合物。
单质又可分为金属和非金属，化合物又可分为无机化合物及有机化合物两大类。
所有的这些物质都与表面处理有着密切的关系。
譬如：
电镀的各种金属多为单质，电镀用的药品大多数为酸、碱、盐等化合物。
近来有机化合物在电镀中应用也是越来越多，它被广泛和用作酸洗缓冲剂、光亮剂。
1． 什么叫单质：
——由同种元素的原子组成的物质叫单质。
单质分金属和非金属。
A、 金属：
常温下多为固体（汞例外）。
具有金属光泽，是电和热的良导体，有一定的延展性。
例：
金、银、铜、铁、锡……。
B、 非金属：
常温下有气体、液体、固体三种形态，导电及导热性差，比重小，固体脆性大。
例：
炭、硫、氮、硅……。
2、 化合物：
A、 有机化合物：
凡属碳氢化合物及其衍生物称为有机化合物。
例如：
汽油、酒精、丁炔二醇、萘二碳酸、香蕉水……。
B、无机化合物：
氧化物可分为：
酸性、碱性两性氧化物。
酸性氧化物——大多为非金属氧化物。
它能与碱反应生成盐和水。
溶于水生成酸。
例如：
二氧化硫、二氧化碳……。
碱性氧化物——大多为金属氧化物，它能与酸反应生成盐和水。
溶于水生成碱。
例如：
Na2O、K2O、MgO、CaO…….
酸：
在水溶液中能电离出H的化合物，通常称为酸。
酸可分为有机酸和无机酸，无机酸还可分为含氧酸、无氧酸（氢酸）。
含氧酸：
硫酸、硝酸、磷酸、铬酸等。
氢酸有：
氢氟酸、氢氰酸等。
酸类的特点：
有酸味，使兰色石蕊试纸变成红色，易于溶于水。
有腐蚀性；酸与碱作用生成盐和水。
酸与金属作用放出氢气。
例如：
硫酸与氢氧化钠反应生成盐和水。
H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
硫酸与锌作用放出氢
H2SO4+ZnSO4+H2↑
碱：
在水溶液中能电离出OH的化合物，通常称为碱。
可分为强碱，如：
NaOH、KOH
弱碱：
NH4OH
碱类的特性：
碱使红色石蕊变成兰色，具有腐蚀性。
四．溶液及浓度：
1． 溶液：
溶质溶解于溶剂中组成溶液。
例如：
食盐（NaCl）溶于水中叫“盐水”。
溶剂有水及各种有机溶剂，在不同的溶剂物质的溶解情况不同，有的能溶于水而不溶于有机溶剂。
有的溶解于有机溶剂却不溶于水中。
如凡士林溶于汽油不溶于水，硫酸铜溶于水却不溶于酒精。
一定条件下溶质在溶剂中溶解到不再溶解时的浓度叫饱和点，也叫溶解度。
2． 溶液的浓度：
在一定的溶剂中所含溶质的量就是溶液的浓度。
溶液的浓度表示方法很多。
这里介绍几种常用的方法：
①克/升——g/l——这是电镀溶液中常用的一种表示法，表示每升溶液中含有溶质的克数。
②百分比溶液（%）——表示溶质占溶液的百分率。
有重量百分比和体积百分比。
③比重—通常讲的是“较水比重”以水的比重为1。
另一种比重“合理标度”称浓点读比重，常用的“比重计”。
④PH值：
PH值就是用10的指数的绝对值来表示氢离子浓度，也叫氢离子的指数。
也就是说：
当溶液中的氢离子浓度为10的负几次方时，PH值就等于几。
当PH值等于7时，溶液中的氢离子浓度为7，溶液为中性。
所以我们一般来说PH值由7至0变化时溶液为酸性。
PH值由7至14变化时溶液为碱性。
其图表如下：
01234567891011121314
强酸性弱酸性弱碱性强碱性
PH值是电镀槽液的一个重要参数，对电镀过程影响很大，故需要经常检查溶液的PH值，测定PH值的方法最常用的有两种：
（1） 试纸法：
根据试纸变色与已知PH值的色标相比较来确定溶液的PH值。
其优点是方便简单，缺点是误差较大。
（2） PH值测试仪：
根据氢离子浓度对氢电极产生不同电位和标准电极之间的电势差，在电位计上读数。
优点是准确度高，缺点是测试较复杂。
3、 电解：
对电解液施加外加电压，便有电流通过，电解值在电流作用下被分解的过程叫电解。
电解时，电解液中阳离子跑向阴极，在阳极得到电子被还原。
阴离子跑向阳极失去电子被氧化。
例如：
在硫酸铜溶液中接入两电极，通以直流电（见图1——3），此时，将发现在接电源阴极的极板上，有铜和氢气析出，则析出氧气。
如果是铜阳极则同时发生铜的溶解和氧气的析出：
其反应如下：
阴极:
Cu2++2e——>Cu
2H1++2e—>H2
阳极4OH-4e——>2H2O+O2
2SO42-+2H2O-4e——>2H2SO4+O2
从阳极溶解的铜，补充了电解液中的铜离子的消耗，如果我们在阴极上挂上经清洗好表面的零件，则铜在零件上沉积的过程叫电镀。
六、电化当量
1、电解定律：
电解时，在量的方面全服从下面的电解定律：
第一定律：
在电解上所析出的物质重量与电流强度和通过的时间成正比。
也就是与通过的电量成正比。
第二定律：
在不同的电解液中，通过相同的电量时，在多个溶液中所析出的物质质量与它的化学当量成正比，并析出的1克当量任何物质定通过96500库仑电量。
2、电化当量
在1秒钟内通过1安培电流，在阴极上析出的物质重量叫物质的电化当量。
在使用时为方便起见，也常用安培——小时分析出的物质重量做单位，列下表示：
金属电化当量表
名称
锌
镉
铜
铜
镍
镍
锡
锡
铬
铬
银
金
化合价
2
2
1
2
2
3
2
4
3
6
1
3
电化当量
毫克
库仑
0.339
0.582
0.658
0.329
0.304
0.203
0.615
0.307
0.18
0.0896
1.118
0.681
克
安培小时
1.22
2.097
2.372
1.186
1.095
0.730
2.214
1.107
0.647
0.324
4.025
2.452
3、 电流效率
电介时，实际析出的物质的重量总是与理论上计算出的重量不一样，实际析出的重量与理论计算出重量之比用百分率表示，称为电流效率，常以“N”表示。
M
η=——————*100%
1*T*C
试中：
M——实际析出的物质重量（克）
I——电流（安培）
T——时间（小时）
C——电化当量（克/安培一小时）
根据电解定律和电化当量，电流效率的公式，我们可以求出：
电解液的电流效率，电镀时间、电镀层的厚度等。
例1通过电流20安培，经2小时在阴极上析出铬之重量为1.8克。
求镀铬的电流效率？
设：
M
η=—————*100%
J*T*C
从表查出得铬的电化当量C=0.324克/安培一小时
电镀工基本计算常识
1、配置10%的氢氧化钠溶液150公斤需氧化钠和水各多少？
解：
设需氢氧化钠X公斤，则
需要用水量为：
150—15=135公斤
答：
需氢氧化钠15公斤，用水135公斤。
4公斤氢氧化钠可配置10%的氢氧化钠溶液多少公斤？
解：
设4公斤氢氧化钠可配置10%的氢氧化钠溶液Y公斤，则有；
4
10%=———-*100%
Y
0.1y=4
Y=40公斤
答：
用4公斤氢氧化钠可配成10%的氢氧化钠溶液40公斤。
2、用10公斤水可配置20%的氢氧化钠溶液多少公斤？
解：
可配置Z公斤，则有：
Z-10
20%=————*100%
Z
0.2Z=Z-10
0.2Z-Z=-10
-0.8Z=-10
0.8Z=10
Z=12.5公斤
答：
10公斤水可配置20%的氢氧化钠溶液12.5公斤。
3、 1体积96%的硫酸（比重1.84）溶解于5体积水中，所得的稀硫酸溶液的百分比浓度和比重是多少？
解：
设体积单位为升，则比重1.84的96%硫酸中含纯硫酸的重量是：
1.84*96%=1.7664公斤
这1.7664公斤的溶质也就是配成稀硫酸中所含硫酸溶质的重量。
配好后的溶液总重量等于1升96%硫酸的重量加上5生水的重量，即：
1.84/5=6.84公斤
所得稀硫酸溶液的百分比浓度是：
1.7664
————*100%=25.8%
6.84
比重是：
6.84
————=1.14
6
答：
所得稀硫酸的百分比浓度为25.8%，比重为1.14。
4、 现在有93%的硫酸溶液50公斤，应兑多少公斤水才能配成10%的硫酸溶液？
解：
50公斤93%的硫酸溶液中含纯硫酸的重量是
50*93%=46.5公斤
46.5公斤纯硫酸可配成10%稀硫酸溶液的重量是
46.5/10%的稀硫酸溶液配制时应加水的重量是
465-50=415公斤
答：
需兑水415公斤。
5、 用比重为1.422、浓度为70.33%的浓硝酸配制成1：
1的稀硝酸溶液的百分比浓度是多少？
解：
根据题意，只要将1升比重为1.422、浓度为70.33%的硝酸溶液与1升水相溶解后既是所需配制的1：
1的稀硝酸溶液了。
这种由1升水和1升硝酸溶液配成的1：
1的硝酸溶液的重量是：
1.422+1=2.422公斤
这2.422公斤1：
1的稀硝酸溶液中含硝酸溶质的重量是
1.422*70.33%=1.0001公斤
这种1：
1的稀硝酸溶液的百分比浓度是：
1.0001
————*100%=41.3%
2.422
答：
百分比浓度是41.3%。
6、 中和3M的盐酸0.25升需5M的氢氧化钠多少升？
解：
盐酸与氢氧化钠的中和反应方程式是
HCL+NaOH=NACL+H2O
由此反应方程式可知，中和1M的盐酸需要1M的氢氧化钠。
3M的盐酸0.25升中含有纯盐酸的摩尔数是：
3*0.25=0.75
也就是说，0.75M的氢氧化钠即可中和3M的盐酸0.25升。
1升5M的氢氧化钠溶液0.15升。
7、 某镀铬槽现有500升镀液，其中六价铬的含量为350克/升，。
工艺规范要求六价铬的含量与硫酸含量之比值应在100：
1的范围内。
加多少克碳酸钡才能使镀液中硫酸的含量正好符合工艺规范？
（各元素的原子量是：
H为1，S为32，O为16，Ba为137，C为12）
解：
碳酸钡与硫酸的反应方程式是：
H2SO4+BACO3→BASO4↓+H2O+CO2↑
由反应式可知，197克碳酸钡可与98克硫酸全部反应生成硫酸钡沉淀。
我们可以近似地说，每2克碳酸钡可沉降硫酸1克。
又题意可知，每升镀液中多含硫酸的重量是：
402-3.5=0.7克
那么，500升镀液中共多含硫酸的重量是：
500*0.7=350克
需加硫酸钡的重量是：
350*2=700克
答：
需加700克碳酸钡。
8.20%盐酸溶液（比重1：
1）的摩尔浓度是多少（氯原子量为35.5）？
解：
1升20%盐酸溶液的重量是：
1000*1.1=1100克
1100克盐酸溶液中含氯花氢的重量是3605克，220克氯化氢相当的摩尔数是：
220/36.5=6.03M
答：
20%盐酸溶液（比重1.1）的摩尔浓度为6.03M。
9.含Ca2+为20PPM的盐水1吨，需加纯碱多少才能将Ca2+除去？
解：
20PPM的意思是，1公斤盐水中含Ca2+的克数是：
20
100*———=20克
1000
Ca2+与碳酸钠的化学反应方程式是：
Ca2++Na2CO3=CaCO3↓+2Na+
Ca2+的原子量为40，Na2CO3的原子量为106。
从反应方程式中得知，除去40克Ca2+需纯碱106克，设除去20克Ca2+需纯碱为X克：
40：
20=106：
X
106*20
X=————=53克
40
答：
所需加纯碱53克。
10、250毫升量瓶配制0.1N（当量浓度）NaOH溶液需NaOH多少克？
解：
0.1N氢氧化钠溶液的意思是，1000毫升这种溶液中含有NaOH溶质0.1可2当量。
1克当量的NaOH重40克，故0.1克当量NaOH重4克。
因此，配制250毫升0.1N氢氧化钠溶液所需NaOH的克数是：
250
————*4=1克
1000
答：
需要1克NaOH。
11、 配制1500毫升0.1N硫酸铜溶液，需用CuSO4•5H2O多少克？
（各元素的原子量是：
Cu为6305,S为32,H为1,O为16）
解：
CuSO4的分子量是159.5，克当量是
159.5/2=79.75克
CuSO4•5H2O的分子量是249.5。
配制1500毫升0.1N硫酸铜溶液需硫酸铜溶质的当量数是：
1.5*0.1=0.15
0.15N硫酸铜的重量是：
0.15*79.75=9.9625克
CuSO4•5H2O中含有CuSO4的重量百分比是：
159.5
————*100%=64%
249.5
9.9625克CuSO4折合成CuSO4•5H2O的重量是：
9.9625/64%=15.566
答：
需要CuSO4•5H2O15.566克。
12、 如何用比重1.84、浓度96%的浓硫酸配成0.5N的硫酸溶液250毫升？
提示：
本题与上面的几题不同，使用的溶质不是固体而是液体，因此加进去的浓硫酸的体积也须考虑进去。
解：
配制250毫升0.5N硫酸溶液所需纯硫酸的克当量数是：
250
————*0.5=0.125
1000
0.125N硫酸溶质的重量是：
0.125*49=6.125克
1升比重1.84浓度96%的浓硫酸中含纯硫酸的重量是：
1.84*96%*1000=1766.4克
含6.125克纯硫酸的浓硫酸的体积（毫升数）是：
6.125
————*1000=3.5毫升
1766.4
答：
量取比重1.84、浓度96%的浓硫酸3.5毫升，注入已加了少量水的容量瓶中，然后稀释至刻度250毫升即可。
13、 在纯水中加一定量盐酸使其浓度为0.01M，它的OH-的浓度是多少？
提示：
在常温下，1升纯水中也有10-7摩尔的水电离，且溶液中H+和OH-离子的浓度相等；H+和OH-离子的浓度的乘积是10-14。
将盐酸加入水中后，由于盐酸是一种强电解质，盐酸在水中可以认为是完全电离的，因而0.01M盐酸溶液里H+离子的浓度也可以认为是0.01克离子/升。
当纯水中加入盐酸后，由于同离子效应的关系，由水电离产生的H+就更少了，因此，在计算时纯水中的H+可以忽略不计。
此时，溶液中H+离子的总浓度即等于0.01克离子/升。
知道了H+离子的浓度，把它代入公式中即可算出此时溶液中OH-离子的浓度了。
解：
∵[H+]•[OH-]=1*10-14
1*10-141*10-141*10-14
∴[OH-]=————=————=————=1*10-12克离子/升
[H+]0.011*10-2
答：
0.01M盐酸溶液中OH-离子的浓度是1*10-12克离子/升。
14、 水溶液中H+的浓度为2.5*10-2克离子/升，问此溶液的PH值是多少？
解：
某水溶液的PH值是：
PH=-LG[H+]=-LG（2.5*10-3）=-LG2.5+（-LG10-3）=-0.3979+[-（-3）]=-0.3979+3=2.6
答：
此溶液的PH值为2.6。
15、 某水溶液的PH值为6.5，问此溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度各是多少？
解：
此溶液中的[H+]和[OH-]是：
PH=-LG[H+]
6.5=-LG[H+]
-6.5=LG[H+]
0.5-7=LG[H+]
∵LG3.2=0.5
LG10-7=-7
∴LG[H+]=LG3.2+LG10-7=LG（3.2*10-7）
∴-LG[H+]=-LG（3.2*10-7）
∴[H+]=3.2*10-7
∵1*10-4=[H+]•[OH-]
1*10-14
∴[OH-]=
3.2*10-7
=3.1*10-8克离子/升
答：
此溶液中的[H+]为3.2*10-7克离子/升，[OH-]为3.1*10-8克离子/升
16、 某硫酸盐镀铜液的配方是：
结晶硫酸铜250克/升，纯硫酸70克/升。
现要用结晶硫酸铜和浓度为96%的硫酸配这样的镀铜液700升，两种原料各需多少公斤？
解：
配700升需结晶硫酸铜的重量是：
700*250/1000=175公斤
配700升需纯硫酸折合为96%的硫酸重量是：
49/96%=51公斤
答：
需结晶硫酸铜175公斤，96%的浓硫酸51公斤。
17、 某镀镍槽的内侧有效尺寸为：
长1100毫米，宽800毫米，高900毫米。
若按硫酸镍350克/升、硫酸钠60克/升、氯化钠15克/升、硼酸40克/升的配方配制镀液，问各种原料各需多少公斤？
（设各种原料的纯度为100%）
解：
镀槽的有效容积是：
1.1米X0.8米X0.9米=0.792米3=792升
需硫酸镍的重量是：
792升X350克/升=277200克=277.2公斤
需硫酸钠的重量是：
792升X60克/升=47520克=47052公斤
需氯化钠的重量是：
792升X15克/升=11880克=11.88公斤
需硼酸的重量是：
792升X40克/升=31680克=31.68公斤
18、 有一镀锌槽的内侧高700毫米，宽600毫米，长2100毫米。
现要配制深为600毫米的镀液，配方如下：
氧化锌12克/升，氢氧化钠120克/升，三乙醇胺25毫升/升，DPE3毫升/升。
问各种原料各需多少？
解：
镀液的体积是：
0.6米X0.6米X2.1米=0.756米3=756升
需氧化锌的重量是：
756升X12克/升=9072克=90.72公斤
需氢氧化钠的重量是：
756升X120克/升=90720克=90.72公斤
需三乙醇胺的体积：
756升X25毫升/升=18900毫升=18.9升
需DPE的体积是：
756升X3毫升/升=2268毫升=2.268升
19、 有一个用20毫米厚塑料板制成的镀镍槽，其外形尺寸为长1540毫米，宽840毫米，高1020毫米。
现要配制液深900毫米的镀液，配方如下：
硫酸镍300克/升
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