电镀复习资料教学提纲.docx

1、电镀复习资料教学提纲电镀的基本概念电镀是用电化学方法在固体表面沉积一层金属、合金或金属与非金属复合电沉积的过程。金属电沉积：以电化学方法使金属离子还原为金属的过程，称为金属电沉积。无论什么金属及其合金，为了提高耐蚀性或装饰性，一般都需要保护层？常规电镀对电镀层的基本要求 通常对电镀层要求：镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀,镀层结构致密、孔隙率小等。进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度，色彩、 表面光亮或均匀沙面等。对于防护性镀层有耐腐蚀的具体要求其它获得金属及其合金涂层的方法：（1） 热浸镀： 将被镀金属熔溶，再将工件浸入熔溶液中.如：水管件浸镀锌，线路板浸镀锡等.（2）

2、物理镀： 采用真空镀、离子镀等方法：如手表、首饰、工具等真空镀TiN，镜子的生产。（3） 化学镀： 采用化学还原剂催化还原形成镀层，其特点是镀层均匀，致密性好， 控制含磷或硼的比例可得到非晶态镀层，如化学镀镍（碱性电池铁壳内表面）、化学镀铜线路板孔金属化等表面处理的其它方法 1 电泳： 可获得彩色，防腐性能好； 2 氧化与磷化： 钢铁的化学氧化生成氧化膜； 钢铁的磷化生成磷化膜； 铝的电化学氧化生成氧化膜。电镀层的分类 : 按电化学性质分类 1. 阳极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体金属更负，首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阳极性镀层。 阳极性镀层不仅能对基体起到机械保护作

3、用，还能起到电化学保护作用，如：铁上镀锌：Zn2+/Zn=0.76V， Fe2+/Fe=0.44V 形成腐蚀电池时，Zn为阳极，Fe为阴极2. 阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化学保护作用，如：铁上镀Sn：Sn2+/Sn=0.14V， Fe2+/Fe=0.44V 形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极 特点：阴极性镀层对基体金属起机械保护作用，所以镀层应是足够厚和孔隙尽量少，并且完整无缺时，才对基体金属起保护作用。 基本原理1、法拉第第一定律电流通过镀液时，电解质

4、溶液发生电解反应，阳极发生氧化反应，阳极金属不断溶解，阴极发生还原反应，不断有金属析出，金属溶解或析出的量与通过的电荷量有关。2、法拉第第二定律内容：在不同的电解液中，通过相同的电荷量时，在电极上析出或溶解的物的物质的量相等，并且析出或溶解1mol的任何物质所需的电荷量都是9.65104C。把这一常数称为法拉第常数。即F9.65104C26.8A.h (1C=1A.s)在水溶液中大致以铬分族为分界线，在氰化物溶液中以铜分族为分界线，右出左不出。 金属电结晶 金属电结晶的基本概念 定义：通常把金属离子或络离子的放电并形成金属晶体的过程称为金属电结晶. 电结晶的三种生长机理；螺旋位错生长机理和二维

5、晶核生长机理的区别与联系。P16电镀溶液的类型单盐镀液：金属离子在镀液中以简单离子（水合离子）的形式存在的镀液。络合物溶液在镀液中金属离子与络合剂形成络合物并离解成络离子，金属离子存在于络离子中，即称为络合物溶液。电流密度对镀层结晶有什么影响？电镀溶液的组分有哪几类？镀层厚度的计算公式为什么? 镀层金属从离子态电结晶历程到晶体（1）离子液相传质；（2）电化学反应：前置转换；电荷转移;（3）电结晶形成晶体析氢对电镀有何影响？（1）使镀层产生孔洞和麻点；（2）使镀层起泡；（3）产生“氢脆” ；（4）使零件局部无镀层或镀层不正常；（5）降低电流效率。电解液分散能力的基本概念分散能力（或称均镀能力）:

6、 就是电解液能使零件表面镀层的厚度均匀分布的能力。 若镀层在阴极表面分布的比较均匀，就认为这种电解液具有良好的分散能力；在各种电解液中，氰化物电解液的分散能力比较好，普通酸性镀铜和镀锌等简单盐电解液的分散能力较差，镀络电解液的分散能力更差。覆盖能力（或称深镀能力）：在一定的电解条件下，电解液能使镀层沉积金属覆盖整个表面的能力。或电解液使零件深凹处沉积金属镀层的能力。 由于电流密度的不均匀，在较低电流密度区极化小，达不到金属的析出电位，零件的深凹处没有金属镀层覆盖。一般分散能力好的镀液，其覆盖能力也较好。初次电流分布假设阴极极化不存在时的电流分布为初次电流分布，此时R极化 0初次分布时： 因电解

7、液的电阻R=L/S，由于远近阴极的面积S相同，同样电解液的电阻率也相同，因此 : （K=常数）（3-4）可见，当阴极极化不存在时，近阴极和远阴极上的电流密度与它们和阳极的距离成反比。这种电流分布最不均匀。二次电流分布 在阴极极化存在时的电流分布称为二次电流分布。实际电流分布的表达式如下（3-3）。在实际电镀生产中，阴极极化总是存在的。当阴极极化存在时，由于近阴极电流密度大，从一般电化学规律看，近阴极的极化应该大于远阴极， 既R极化1R极化2 因此I1/I2 更接近于1。说明在有阴极极化时的电流分布更均匀。 3-3因为电阻率的倒数就是电导率所以 教材中23影响电流和金属在阴极表面分布的电化学因素

8、包括两个方面：极化度；电阻率式中： 就式阴极的实际电流分布； 电解液电导率 L 远近阴极与阳极距离之差； 为极化率（度）即阴极极化曲线的斜率（电位随电流密度的变化率）金属在阴极上的分布如果电流效率在远阴极上和近阴极上相同，也可以用镀层的金属重量比代替电流比。如果电流效率在远阴极上和近阴极上不同，则还要考虑电流效率影响金属在阴极上分布的因素有什么？1 电流效率 2 电力线分布为了提高镀液的分散能力，可以采取什么措施？电解液的分散能力和覆盖能力分散能力： 指金属的宏观分布 通常用实际电流分布与初次电流分布的相对偏差表示2-5式中 T 电解液分散能力（100+100%） M 金属分布（M1/M2）

9、K 初次电流分布分散能力的测定1 弯曲阴极法X面镀层的厚度 D=0.51A/dm2 电镀20min2 远近阴极法K5或2 电镀30min3 霍尔槽法利用电流密度在远近阴极上分布不同的特点，赫尔（Hull）1935年设计了一种平面阴极和平面阳极构成一定斜度的小型电镀实验槽，叫做赫尔槽。由于赫尔槽结构简单，使用方便，目前国内外 广泛的应用于电镀实验和工厂生产的质量管理，已成为电镀工作者不可缺少的实验工具。覆盖能力：又称深镀能力 指金属能否覆盖全部受镀表面通常影响覆盖能力的因素： 析出电位：电位越正，有利于提高覆盖能力 基体材料的组织与本性：依材料不同各异，通常金属析出过电位与氢析出过电位相反镀层金

10、属和镀液的本性： 基体材料表面状态：光滑、洁净有利于覆盖 粗糙、油污不利于覆盖覆盖能力的测定：1 直角阴极 法2 内孔法3 凹穴法整平能力的三种类型：几何整平；不良整平；真整平化学表面处理1 除油 包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油 以及超声波除油，表面活性剂除油。2 浸蚀 包括强浸蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀（活化）。3 抛光 化学抛光、电化学抛光4 活化 化学活化、电化学活化电化学侵蚀1 阳极侵蚀 硫酸或盐酸，主要靠阳极溶解2 阴极侵蚀 硫酸，主要靠氢气冲击3 弱侵蚀 通常为化学侵蚀， 510盐酸或硫酸浸 蚀金属零件进入酸性或碱性溶液中，除去锈蚀产物或氧化物的过程为浸蚀。浸蚀可以分为强浸蚀、

11、一般浸蚀、光亮浸蚀、若浸蚀。电镀锌 概述 锌是一种灰白色金属，100-150塑性好，可压延， 密度：7.14 g/cm3； 熔点：419 ; 原子量：65.38 电极电位为: 0.76 V，电化当量：1.22 g/(Ah) 锌是典型的两性金属，易溶于酸，也溶于碱 Zn 2HCl ZnCl2 H2 Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 在锌上，氢的析出过电位较高，因此，较纯的锌锌溶解反应不易发生。当锌中含有电位比较正的金属杂质时，电化学溶解进行得很快。可利用锌的这种特性，组成牺牲阳极型镀层，保护基体金属免遭腐蚀。 镀锌层对钢铁基体来说(Fe2/Fe 0.44V)是典型的阳极镀层，它对基体金属起

12、电化学保护作用。 镀锌是应用最广泛的一个镀种，占总电镀量的60%以上。 镀锌层经钝化处理后，其防护性能大大提高。一般说来，对于相同厚度的镀层，其防蚀能力可提高58倍，而且还能使表面美观。 镀锌电解液按络合剂类型：氰化物镀锌和无氰镀锌。 按酸碱性：碱性镀锌和弱酸性镀锌主要有：酸性：氯化钾型弱酸性电解液；氯化氨型弱酸性电解 液；硫酸盐、氟硼酸盐电解液等 碱性： 碱性锌酸盐电解液、焦磷酸盐电解液、三乙醇 氨、乙二胺四乙酸二钠盐电解氯化钾镀锌液和锌酸盐镀锌液有什么优缺点？两种镀液中个成分作用是什么？请叙述镀锌彩色钝化的全部工艺流程。氯化钾型弱酸性镀锌1 概述：氯化钾型弱酸性镀锌电解液是近年来发展较快的

13、一种无氰镀锌工艺，简称钾盐镀锌。1) 主光亮剂 能产生显著的光亮和整平作用 一般为芳香酮、醛，杂环醛，不饱和芳香醛等，目前应用最多的是苄叉丙酮（1）主光亮剂 吸附在阴极表面，增大阴极极化，使镀层结晶细致光亮。2)载体光亮剂 增溶主光亮剂 辅助光亮作用 降低镀液的表面张力， 对阴极表面起润湿作用 对主光亮剂起增溶作用，降低界面张力，增加润湿性，消除镀层针孔。3) 辅助光亮剂 与主光亮剂配合使用，可增大阴极极化和极化度，提高低电流密度区的光亮度。提高电解液的分散能力，减少主光亮剂的用量。 常用的辅助光亮剂是苯甲酸钠和扩散剂NNO(即亚甲基二萘磺酸钠)，此外，烟酸也对镀层质量有显著的改进作用，但价格

14、较贵。 锌酸盐镀锌特点：镀层结晶光亮细致，钝化后耐蚀性好，但是阴极电流效率低，沉积速度慢，对杂质敏感，使用时有碱雾逸出。无毒、主要成分：氧化锌、氢氧化钠、DE添加剂（DE、DE-81）、EDTA、DPE-III、三乙醇胺等。在DE型锌酸盐镀锌中，茴香醛与香豆素配合使用，可降低锌镀层的脆性。 A.香草醛与EDTA； B.茴香醛与香豆素；C.茴香醛与乙醇胺； D.香草醛与三乙醇胺电镀锌镍合金电镀锌镍合金请叙述电镀锌镍合金的电镀特点。电镀铜 概述 铜是玫瑰红色富有延展性的金属 ，具有良好的导电性能和导热性能。 基本物理特性： 密度：8.93 g/cm3； 原子量：63.54 电极电位为: 0 Cu

15、0.52 V ； 0 Cu2 0.34 V 电化当量： Cu 2.372 g/(Ah)； Cu2 1.186 g/(Ah) 基本化学特性：铜易溶于硝酸、铬酸和热的浓硫酸，遇碱易被侵蚀，铜在空气中会被氧化而失去光泽，在潮湿空气中与二氧化碳作用生成碱式碳酸铜(即铜绿)或氧化铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜。 铜镀层一般用作钢铁件、铜合金件、锌压铸件和塑料制品的防护装饰电镀的中间镀层。由于它的稳定性较差，如果用作表面装饰镀层时，必须经过钝化或着色处理，并涂以有机涂料。 铜镀层用化学或电化学着色处理可以获得多种色彩，如黑、褐、绿、蓝、红等，因此，被广泛用作一些仿古工艺品、灯具、玩具、钮扣和其他小商品的装饰。 由于铜的电势比铁和锌的电势正，所以在铁和