电镀层基本常识教材Word格式.docx

1、此外，镀件的表面状态 影响也很大，在前加工过程中所沾染的油迹，若洗涤不干净，则危害 性极大，表面的平整光滑都直接影响镀层质量。2、 镀液的影响各镀种各配方所配成的镀液都有不同的性质。 它们对镀层质量的 影响，在某些方面的作用是决定性的，如简单离子镀液，由于它的极 化作用较小，镀层晶体较粗，分散能力与覆盖能力较低。但成分简单， 成本较低，镀液稳定易控制，而且可用较高密度，较高电流密度而提 高沉积速度。其电流效率也较高，适合简单工件的速度、厚度。另一 类结合物镀液则有较好的极化作用， 分散能力与覆盖能力较高，镀层 晶体较细。但稳定性较差，电流效率较低。以氰化物做络合剂的镀液 剧毒，需配以良好的通风

2、设备和废水处理设施。3、 主盐浓度的影响对各种金属来说，镀液中的主盐浓度都有一个较为合适的范围。当工艺条件一定时，随着镀液中主盐浓度的增加，镀液的极化作用变 小，镀层结晶较细，分散能力与覆盖能力也比浓镀液好。但用降低主 盐浓度以改善结晶是不可取的。因采用高浓度时，可采用高电流密度， 提高生产效率和阴极电流效率。而且高浓度对镀层的光亮度和整平性 都有利，不过带出损失也较大。4、 附加“盐”的影响在镀液中经常加入相当数量的其他金属盐，主要是碱金属盐或碱 土金属盐。这些盐有的是为增强镀液的导电性，称之为导电盐。这些 盐有的还能提高阴极极化作用（也有些起相反作用）；如镀镍液中加 入硫酸钠、硫酸镁。有的

3、附加盐能促进阳极正常溶解，称之为阳极活 化剂，如镀镍中的氯化镍。有的附加“盐”对镀液能起稳定作用，如 酸铜中的硫酸、碱铜中的氢氧化钠。有的附加“盐”能保持镀液的 PH值不变，称之为缓冲剂，如镀镍液中的硼酸。5、 络合剂在络合物镀液中，络合剂的含量高低对镀液的极化能力、对镀液 的稳定性、对镀层的质量，对阳极的溶解都有直接的关系。一般说来， 络合剂对金属的络合力越强，则对镀液的极化能力影响越大。当络合 剂含量高时，镀液的极化能力强，镀层结晶较细，分散能力与覆盖能 力好，镀液稳定，阳极溶解正常。但若含量过多，则影响电流效率， 严重时大量析氢，甚至无镀层。当络合剂含量低时，极化作用小，镀 层变粗，分散

4、能力变低，但阴极电流效率提高。若含量过低则阳极容 易钝化，因此络合剂应控制适当含量，一般以游离态络合剂含量衡量。6、添加剂镀液中经常加入少量某些物质，这少量物质不会明显改变镀液的 电性，但能明显改善镀层的性能，这种物质称之为添加剂。常用的添 加剂有无机物和有机物。根据它们所起的作用不同，可分为光亮剂、 整平剂、湿润剂，还有应力削减剂、镀层细化剂等。光亮剂即能使镀层光亮的添加剂，有时还将光亮剂分成初级光 剂、次级光剂与载体光剂及辅助光剂，如镀镍的糖精和丁烩二醇。整平剂即能使工件表面微谷镀上比微峰处厚， 从而填平微谷，达到表面平滑光洁的添加剂。如镀镍的香豆素。不少光剂和整平剂要配合使用才能发挥其应

5、有的作用，单独使用 效果不好。湿润剂是能降低不同相间的界面张力， 使镀液易于在电极表面铺 开而气泡不易在电极停留的添加剂。因而可减少或避免产生针孔等故 障，所以又称防针孔剂，如：镀镍中的十二烷基硫酸钠。添加剂的作用机理，说法不一，主要有以下两种：一种叫胶体络 合理论，一种叫吸附理论，它们各能解释一些现象。至今尚无完善的 理论可指导添加剂的选用，目前都只能靠实验加以改善。添加剂的用量应有一定范围，若太少将不起作用，太多将起反作 用，有的需要一定条件下才有活性，有的消耗较快，这些都需注意细 节。7、电流密度各种镀液都有其相应的电流密度范围。 在生产中一般都尽量采用 接近其上限的电流密度，因为较高的

6、电流密度有较高的沉积速度和电 流效率，而且能提高镀液的极化能力使镀层晶体细致。 但过高的电流 密度将引致镀层色泽不正常，镀层疏松，甚至烧焦、发黑等现象。若 电流密度过低，贝S镀液极化作用小镀层晶粗，沉积速度慢，影响生产 效率，所以在条件许可情况下，都用较高的电流密度。8温度镀液所用的温度是各成份配成的镀液性质所决定的。 在其他条件不变的情况下，升高温度会降低镀液的极化能力，使镀层变粗，但升 高温度可提高电流密度上限，可配置高浓度镀液，因而可使用高电流 密度，这样，镀液的极化作用增强，可弥补温度升高的影响，而且可 提高沉积速度，提高生产效率。升高温度还有增强导电性，减少针孔, 促进阳极溶解，降低

7、镀层内层力和提高电流效率的作用。9、 PH 值各镀液各有最合适的PH范围，PH的升高或降低不仅关系到氢 气的析出情况，也直接影响镀液中沉淀的生成，络合物的稳定性，阳 极的溶解及添加剂的活性，因此也直接影响镀层的外观和质量。10、 搅拌电镀时常采用机械搅拌（即阴极移动及镀液强制循环） 和净化的压缩空气搅拌，以达到提高阴极电流密度上限，提高沉积速度，提高 生产效率的目的。搅拌还可提高光亮度，减少氢气停留产生针孔的机 会。但搅拌会降低阴极极化作用，使镀层变粗。故须配合适当的电流 密度加以改善。应用搅拌时需与连续过滤相结合，以免沉渣泛起，污 染镀层而产生毛刺、孔隙、斑点及粗糙等毛病。采用空气搅拌的镀液

8、必须是与空气、二氧化碳不作用的，因此， 碱性的，还原性成份的，低价金属离子的镀种不适用。11、阳极电镀所用阳极有可溶性阳极和不溶性阳极， 它们都起传导电流的 作用，可溶性阳极还可补充阴极沉积所消耗的金属离子， 因此对镀层质量影响很大。它必须不带有害杂质，能正常溶解生成镀液所含的金 属离子（包括价态）。所以对阳极材料的纯度、结构、形状以及溶解 性都有严格的要求。一般需采用高纯度金属，但可加入少量有益无害 的元素，如含磷铜、含硫镍等。阳极溶解过程常产生阳极泥渣，因此常用阳极袋加以收集，以免 对镀层产生有害影响。为避免阳极钝化，除注意维护镀液成份外，尚须注意阳极面积是 否足够，阳极电流是否过大，并经

9、常观察阳极表面状态，以便及时进 行调整。此外，电流波形对电镀层质量也有很大关系，应根据镀种及时对 镀层的要求加以选择。三、电镀液中各成份的作用及工作条件的影响：1、氰化镀铜（1）氰化亚铜：氰化亚铜是镀液中的主要成分，是提供铜离子的主 盐。在阴极放电过程中，不是由铜离子直接放电的，它是由氰 化亚铜溶解于氰化钠溶液中，形成稳定的铜氰络合物，然后由 铜氰络离子在阴极上放电还原成金属铜。铜氰络离子是分级电 离的，但难于离解为单独的铜离子。当镀液中氰化物含量及温 度不变时，降低氰化铜的含量，可以提高镀液的分散能力和覆 盖能力，增强阴极极化作用，使镀层结晶细致。此时适合于预 镀用。但因阳极电流效率降低，可

10、用的电流密度范围缩小，而 不适于高速镀铜之用。（2）氰化钠：氰化钠是一种络合剂，氰化亚铜必需与之络合方能溶 解于溶液中，一般而言，一摩尔氰化亚铜与二摩尔氰化钠进行 络合反应，方能溶解良好，即89.5g的CuCN，需要98g NaCN 络合。相当于1g CuCN需要1.1g NaCN进行络合。若超过此数， 则超过部分称为游离的NaCN。即游离的 NaCN （g/L）=总 NaCN （g/L） -CuCN （g/L） x 1.1 电镀液中，游离的氰化钠一般在7-20g/L之间，提高NaCN的比 值，有利于镀液的分散能力，覆盖能力，使镀层结晶细致，但 降低电流效率，不恰当地提高 NaCN的比值，会使

11、镀层起泡甚 至阴极上得不到镀层。氰化钠的多少，阴阳极上的一些现象可 以作为参考。NaCN酒石酸钾钠和硫氰化钾，它们是辅助络合物，当游离的含量偏低时，阳极上会产生二价铜离子，形成难溶的氢氧化铜 薄膜覆盖阳极表面，此时酒石酸钾钠及硫氰化钾与二价铜离子 作用，络合，从而促进阳极溶解，所以它们可称为阳极的去极 化剂。（4） 氢氧化钠：氢氧化钠可防止氰化钠水解，提高镀液的导电性。 有利于镀液的稳定。若氢氧化钠不够数量，电路接通时，电流 会逐渐降低至某一数字。（5） 电流密度和温度：氰化镀铜液使用的电流密度及操作温度，应 根据镀液中主盐成份高低决定，在预镀液中，由于主盐浓度较 低，应用较低的温度及较低的电

12、流密度。在主盐浓度较高的情 况下，为防止产生浓差极化，提高分散能力，应采用较高的温 度，此时提高阴极电流密度可以同时提高电流效率，加快沉积 速度。（6） 铜阳极：氰化物镀铜液中使用的阳极为电解铜和压延电解铜。阳极面积与阴极面积比例应控制为 2： 1。若电流密度太大则易 使阳极钝化。而采用电流密度太小则阳极溶解差。若要提高阳 极的电流密度，可以采取：（1）提高游离氰化钠的浓度；（2） 提高镀液温差；（3）加入阳极去极化剂；（4）采用周期换向电 流。2、镀镍:（1）硫酸镍（NiSO4、6H2O或NiSO4、7H2O）是镀镍液中提供镍离子 的主盐，其含量在100g-350g/L之间，一般情况下，硫酸

13、镍的含 量低，镀液的分散能力较好，镀层结晶细致，易抛光。但可使用的阴极电流密度较小，电流效率低，沉积速度慢。硫酸镍含 量高的镀液可使用较高的阴极电流密度，加快沉积速度，且镀 层色泽均匀。但因浓度大，阴极极化作用小，镀液的分散能力 降低，镀层结晶较粗，而且无光泽。同时镀液被工件带出的损 失也较大。若硫酸镍的含量过高或过低都不利于镀层的质量。（2）氯化镍：易溶于水，生成的氯离子对阳极起促进溶解的活化作 用，称为阳极活化剂。它们对镍镀液也起导盐作用，并能改善 镀液的分散能力。镀液中的氯化物含量应控制在一定范围内，若含量过低，阳极 易钝化，若含量过高，则阳极溶解过快，易造成大量阳极泥渣， 使镀层出现粗

14、糙和毛刺现象，且内应力增大，对设备的腐蚀性 也增大。（3）缓冲剂：镀镍中的硼酸是镀液中的缓冲剂，对镀液的PH值起稳定作用。其中缓冲作用的强弱与含量有关。只有当含量高于 31g/L （即0.5M）时，缓冲作用才开始显著。含量提高，缓冲作 用更好。但常温下硼酸的溶解度只有 40g/L左右，升高温度可提高其溶解度，但需注意温度降低又会结晶折出影响镀层质量。硼酸还有使镀层结晶细致和不易烧焦的作用。所以采用高电流密度时常用高硼酸含量（4）湿润剂：镀镍液中常用十二烷基磺酸钠做湿润剂，它是一种阴 离子表面活性剂，具有降低介面张力的作用，能减少氢气泡在 阴极表面的滞留，从而减少镀层的针孔，故又称防针孔剂。 双

15、氧水也有防针孔的作用，这是由于双氧水的氧化性能迅速氧 化阴极上析出的氢生成水，从而减少氢气的生成和滞留。但因 双氧水也会氧化有机物（添加剂）所以一般少用。（5）PH值：镀镍液的PH值一般控制在4-5之间，具体数值应视镀 液成份实际测定为准。一般情况下，PH值高的镀液分散能力好， 电流效率高。但PH值过高时易形成碱式盐沉淀，引致镀层出现 针孔粗糙发脆与结合力不牢的现象。PH值低的镀液阳极溶解较 好。沉渣少，阴极电流密度较高，沉积速度较快。但电流效率 较低。PH值过低时镀层质量也不好，因为产生氢气的付反应会 加剧，会造成针孔现象，甚至得不到镀层。（6）温度：由于升温能增加镀液的导电性，还能使主盐及

16、附加盐的 溶解度增大，所以可用较高的阴极电流密度，提高电流效率， 有利于阳极溶解，还能降低镀层的内应力。但因高温下镍盐水 解加剧，阴极极化作用降低，易造成镀层粗糙或针孔等毛病。 所以镀镍常控制在45-60C之间。阴极电流密度：镀镍的阴极电流密度与镀液的温度，主盐浓度及PH值有密切关系。当主盐浓度较高，PH值较低，加热并搅 拌时可用较高的电流密度，以提高镀液的分散能力和生产率。反之在低温低浓度和高PH值时需用较小的电流密度，以免产生 粗糙和烧焦的毛病，光亮镀镍是在加热和高浓度条件下进行， 可采用高电流密度（2-5A/cm2 ）。（8）搅拌：镀镍的搅拌方法可用空气搅拌并结合阴极移动和镀液高 速循环

17、的形式。其作用是促使镍离子迅速向阴极移动以补充还 原掉的镍离子，使镀液成份和温度分布均匀，借以提高电流密 度上限加快沉积速度。也有利于工作表面氢气泡的析出而减少 针孔。3、镀金：镀金液是低氰酸性镀金液。它由金氰络盐加入有机酸及有机酸的 碱金属盐组成的缓冲液配置而成。因此其毒性较小，稳定性较好，金 离子浓度较低，阴极电流效率低（约 30-60%）,但所使用的电流密度 比碱性氰化物镀金液高几倍，所以沉积速度不慢。这种镀液最大优点 是可获得无孔镀层，因而抗腐蚀性较强，适合印刷线路板镀金。若加 入不同成份金属盐，则可获得不同色泽和硬度的镀层， 因而应用更加 广泛，尤其是手表的装饰应用更多。氰化金钾是该

18、镀金液里提供金离子的主盐。提高其含量可相应提 高电流密度上限和镀层光泽。但过高则镀层粗糙、偏红。含量过低则 电流密度范围变窄，镀层暗红、且孔隙增多。柠檬酸与柠檬酸盐具有络合、缔合和缓冲作用，并能使镀层光亮。 若含量过低则镀液导电性降低，分散能力差。含量过高则阴极电流效率降低镀液易老化磷酸盐也是一种缓冲剂，对镀液也起缓冲作用，并能改善镀层的 光泽。锑、镍、钻的化合物都能提高镀层硬度，但影响较大，应注意控 制用量。镀液的PH值对镀层的外观和硬度都有显著的影响， PH值过高 时镀液的覆盖能力下降，镀层发脆，色泽不匀，有时还出现红色斑点。 若PH值过低，镀层无光泽。温度除影响电流密度范围外也影响外观色

19、泽。 较高的温度可使用 较大的阴极电流密度，但过高则色泽不匀，工件两端发红，中间发暗， 镀层粗糙且偏薄。温度过低，则镀层不亮，色泽变暗。电流密度除影响沉积速度外，还影响镀层色泽。过高时镀层软发 暗，结晶变粗，还可能发生异金属的共沉积。过低则镀层不亮，速度 慢，效率低。4、氰化镀银:氰化镀银液的主要成份是银氰络盐和一定量的游离氰化物。 镀液 具有剧毒，所以在操作场地必须具有良好的通风设备， 对废液要回收 和处理，为获得光亮镀层，一般在镀液中适当地添加光亮剂。（1）氰化银、氰化银钾、氯化银、硝酸银，它们在各自的配方中都是 主盐。镀液中银含量的高低，对电镀液的导电性、分散能力和沉 积速度等都有一定的

20、影响，银含量太高，会使镀层结晶粗糙，色 泽发黄，滚镀时还会产生桔皮状镀层；银含量太低，会降低电流 密度上限，沉积速度减慢，生产效率下降。（2）氰化钾：氰化钾是氰化镀银的主络合剂。氰化钾和银生成银氰化 钾络盐外，在镀液中还要维持一定量的游离氰化钾。其主要作用 为能稳定电镀液，提高阴极极化使镀层细致均匀，促进阳极溶解， 提高镀液导电能力，在光亮镀银液中高浓度氰化物能发挥光亮剂 的最大效能，其配方量一般在 30-60g/L之间，快速镀银可达60-120g/L。游离氰化钾有助于镀液中银的络合、阳极正常溶解、提高镀液的 分散能力。但游离氰化钾过高时，阳极可能出现颗粒状金属的溶 解，镀液沉积速度减慢；而游

21、离氰化钾过低时，阳极易钝化，而 且表面会出现会黑色膜、银镀层呈灰白色，严重时镀层结晶粗糙， 结合力不良。氰化镀银液通常使用氰化钾而不用氰化钠。其原因是：1钾盐导电能力比钠盐好，可使用较高的电流密度，阴极极化 作用梢高，镀层均匀细致，覆盖能力好；2钾盐中含硫量比钠盐少；3钾盐自身碳酸化形成和积累的碳酸钾的溶解度比碳酸钠大；4钾盐不易使阳极钝化。碳酸钾：一定量的碳酸钾能提高镀液的导电性，提高阳极和阴极 极化，液有助于镀液的分散能力。新配液时按配方加入下限浓度 的碳酸钾，以后由于氰化钾的分解其浓度会逐渐增加，一般控制 在80g/L范围内，达110g/L时还不会有严重影响，但超过110g/L 时，则阳

22、极钝化，镀层粗糙。酒石酸钾钠：能降低阳极极化，防止阳极钝化，提高阳极电流密度并促进阳极的溶解。（5）阴极电流密度的影响：镀液中银离子含量和温度的高低会直接影 响电流密度。在一定的工艺范围内，提高阴极电流密度，镀层结 晶致密，但可能会产生脆性；过高的电流密度会使镀银层粗糙， 甚至呈海棉状，在滚镀时会产生桔皮状镀层。阴极电流密度过低 时，沉积速度和生产效率都下降，光亮镀银达不到镜面光亮的程 度。（6）温度的影响：温度控制在工艺范围内，镀层结晶细致均匀。提高 温度可相应地提高电流密度的上限，但温度太高时，银层结晶疏 松，在光亮镀液中得不到光亮镀层，表面发乌，光亮剂的分解和 消耗都加快；而温度过低时，

23、降低了电流密度的上限，使沉积速 度下降；当低于5C时，电流效率明显下降，严重时镀层呈黄色并 有花斑及条纹。搅拌的影响：搅拌能提高阴极电流密度上限，扩大温度范围，提 高沉积速度，降低浓差极化，还能使镀液中各种成分均匀分布。（8）镀液的过滤必须定期或连续过滤镀液，特别是镀厚银和快速镀银 镀液。如果采用连续过滤更好。四、前处理的几种工序及特性说明进入电镀车间的金属制品，由于经过各种加工和处理，不可避免 地会粘附一层油污或氧化膜，因此在电镀前为了保证镀层与基体的牢 固结合，必须清除零件表面上的油污。而常用的除油方法有：有机溶 剂除油、化学除油、电化学除油、超声波除油、滚筒除油等。（1）有机溶剂除油：此

24、方法是利用有机溶剂能溶解油脂的特点除去零 件表面油污。其特点是除油速度快、操作方便、不腐蚀零件。缺 点是除油不彻底，需用化学或电化学除油方法补充除油，且多数 有机溶剂易燃、有毒、成本较高等。现在用的冷脱就是有机溶剂 除油。（2）化学除油分有碱性除油和酸性除油。碱性除油其特点为除油液无 毒，价格便宜，除油效果好，且容易管理，设备也简单。对于一 些溶于碱的金属或有色金属有腐蚀性或表面氧化、且下道工序不 容易去除表面氧化的钢铁类的除油。酸性除油液是由有机或无机 酸加表面活性剂混合配制而成。其特点为能除油的同时又能除锈， 且对一些有色金属不腐蚀，更不会引起变色或氧化。缺点为只适 合有少量油污的金属制品

25、。电化学除油：就是利用电解时电极的极化作用和产生的大量气体 将油污除去的方法。电化学除油分为阴极除油和阳极除油。当零 件作为阴极时则叫做阴极除油。阴极除油的优点为：除油速度快， 不会腐蚀零件。其缺点为：容易渗氢，对高强度钢铁零件和弹性 零件则因渗氢可能引起氢脆而被毁坏；当电解液中含有少量金属时，零件表面有海面状金属析出。当将零件作为阳极时叫做阳极除油。阳极除油的优点是：基体没 有发生氢脆的危险，能除去零件表面上的侵蚀残渣和某些金属薄 膜。除油速度比阴极除油速度慢，在阳极除油时有色 金属零件及其合金零件会遭受腐蚀，特别是当除油液中含有氯离 子时，钢铁件也会遭受斑点腐蚀。（4）超声波除油：此方法就

26、是利用能产生超声波的容器，并在容器里 放入化学除油的液体，使其零件在受超声波震动的原理除去零件 表面的油污，其特点受化学除油配方成份的影响，但除油效果比 化学除油好，其速度比化学除油快，而且能提高除油质量。（5）滚筒除油：此方法是一种机械化的擦拭除油方法。除油零件和弱碱性溶液一同放入筒内，加盖密封在每分钟 60-100转的转速下进 行除油。其特点为除油方法效果好，成本低，操作方便，但不适 合大型零件和易变形的零件。（6）活化：该工序一般在进入镀槽前进行，活化溶液一般为硫酸或盐 酸的稀释液，主要用于溶解零件表面的钝化薄膜，使表面活化， 以保证镀层与基体金属的牢固结合。该工序之后不允许零件制品 在

27、空气中停留过久，且要保持湿润。五、各电镀液的配方和工艺条件及维护:1、前处理:（1）镀液的配方及工艺条件:工序名称名 称范围化学脱脂热脱脂剂（g/L）50-60比重（Be）5-8温度C）电化学脱脂电脱脂剂（g/L）电流密度（ASD）0.5-3活化硫酸（g/L）60-1008-12（2）维护：前处理维护较为简单，只要把比重及工艺条件控制在标准范围内 即可。但其药液寿命不是很长，且不能再生。所以视其效果需每天添 加，并到一定的时间内更换其药液重新配制。2、氰化镀铜：氰化亚铜 CuCN （g/L）50-70氰化钠 NaCN（ g/L）70-100酒石酸钾钠 （g/L）10-20氢氧化钠 NaOH（

28、g/L）1-5%比重 （ Be16-22PH值11-140.5-4为使氰化镀铜液正常运做，应定期分析调整镀液中各成份的含 量，使其在要求的范围之内，同时要检查阳极的溶解情况及阳极面积 大小，及时清除阳极袋中的阳极泥，并连续过滤。3、镀镍:称 名围 范硫酸盐镀Wgg z（ w 酸 硫gg z（ w 化 氯gg z（ 酸 硼Oe B z（ 比82-值HP.5- .04C z（ 度 温D S A z（ 度 密 流 电1氨基磺酸盐镀Wgg氨66e B z（ 二Bll 比O 1- 1（2）维护:为了镀镍的正常进行，必须对镀镍液的各成份含量和诸工艺条件 做经常性的测试和调整，经常观察阳极的溶解情况和阳极面积的变化 情况，使镀液里各成份和诸条件均在控制范围之内。 并连续过滤和定 时做弱电解处理。4、镀金:名称范