电镀锌及电流效率测定

实验名称：电镀锌化学实验实验日期：2023年4月10日实验地点：化学实验室实验人员：张三、李四一、实验目的1. 了解电镀锌的基本原理和工艺流程。

2. 掌握电镀锌的操作步骤和方法。

3. 学习电镀锌过程中可能出现的故障及解决方法。

4. 通过实验，验证电镀锌的效果。

二、实验原理电镀锌是一种利用电解质溶液在电极间施加电流，使金属离子在阴极上还原沉积形成金属镀层的工艺。

在电镀锌过程中，锌离子在阴极上得到电子还原为锌原子，沉积在工件表面，形成锌镀层。

三、实验器材1. 电镀槽：1个2. 阴极棒：1根3. 阳极棒：1根4. 电源：1台5. 滤纸：1包6. 锌盐：适量7. 氯化钠：适量8. 氢氧化钠：适量9. 酒精：适量10. 秒表：1个1. 准备电镀液：按照配方，将适量的锌盐、氯化钠和氢氧化钠溶解于去离子水中，搅拌均匀。

2. 将阴极棒和阳极棒分别放入电镀槽中，保持一定距离。

3. 将工件放入电镀槽中，确保工件与阴极棒接触良好。

4. 开启电源，调节电流至1A。

5. 记录电镀时间，每隔5分钟取下工件观察镀层情况。

6. 电镀完成后，关闭电源，取出工件，用滤纸擦去表面的附着物。

7. 对比实验前后工件的外观和性能。

五、实验现象1. 电镀过程中，工件表面逐渐形成均匀的锌镀层。

2. 阳极棒表面有锌沉积，形成锌镀层。

3. 电镀液颜色逐渐变深。

六、实验结果与分析1. 实验结果表明，电镀锌过程顺利，工件表面形成了均匀、致密的锌镀层。

2. 镀层厚度与电镀时间成正比，电镀时间越长，镀层越厚。

3. 镀层表面光亮，无气泡、无裂纹、无脱落现象。

七、讨论与改进1. 实验过程中，电流过大可能导致镀层过厚，电流过小则镀层过薄。

在实际生产中，应根据工件尺寸和镀层要求调整电流。

2. 电镀液成分和浓度对镀层质量有很大影响。

在实验过程中，应严格控制电镀液成分和浓度，以确保镀层质量。

3. 为了提高镀层附着力，可对工件进行预处理，如喷砂、酸洗等。

4. 电镀过程中，应避免工件与电极直接接触，以免损坏电极。

根据电镀层的厚度来计算电镀所需花费的时间
根据所确定电镀层厚度来计算电镀所需时间的公式：由电镀层厚度x电流密度=电流效率因式中电镀层厚度的单位习惯上用微米来表示，所以为了计算上的方便，将上式简化为电镀时间。

根据上式我们可以简单地计算电镀时间了。

例如，欲镀5pm厚的锌镀层，只要我们确定采用多大电流密度和知道电流效率为多少，就可根据上述公式计算出需要多少时间。

现假定电流密度为1A/dm2，电流效率为98%，则电镀时间就长一点。

这里有一个重要概念需要澄清：我们所讲的镀层厚度是指平均镀层厚度，而不是指镀件上任意一点的实际镀层厚度。

要知道，镀件上各点的镀层厚度是不一样的，有时相差数倍。

这与镀件的形状、镀液的类型有密切关系。

将在后面的章节中作详细讨论。

镀锌钢管设备与工装俗话说，工欲善其事，必先利其器。

电镀生产中电镀设备与工装、挂具对电镀工艺的实施至关重要。

它是电镀得以实施的物质基础。

化学处理溶液需要有特种槽子存放。

大家可以在学习下.此篇文章，对了解镀锌钢管有帮助。

电镀时使用的是直流电，则需要经过整流器将交流电转换过来。

工件从一个工序转入下一个工序需要安传送装置，镀好的工件需要甩干和烘烤，老化等，均离不开各种相应设备。

下面按照电镀锌钢管工艺流程的顺序分别将这些设备进行介绍。

从以上的提及的描述内容可以发现电镀锌钢管的工艺水平好坏
是觉得镀锌钢管价格重要的一个参考。

我们要不断总结电镀加工过程中对成本等因素的研究.。

电镀电流效率计算公式(一)电镀电流效率计算公式下面列举了一些与电镀电流效率计算相关的公式，并且提供了例子来解释说明。

1. 电流效率（Current Efficiency, CE）计算公式电流效率衡量了电镀过程中得到的期望产品与实际电镀的金属的比例。

公式如下：CE = (W_exp / W_act) * 100%其中， CE - 电流效率； W_exp - 期望电镀的金属的质量（单位：克，g）； W_act - 实际电镀的金属的质量（单位：克，g）。

示例假设期望电镀的金属质量为150克，实际电镀的金属质量为135克，则电流效率的计算如下：CE = (150 / 135) * 100% = %因此，电流效率为%。

2. 分析电流效率（Analyzed Current Efficiency, ACE）计算公式分析电流效率用于评估电镀过程中各组分之间的分离程度。

公式如下：ACE = (W_exp_component / W_exp) * CE其中， ACE - 分析电流效率； W_exp_component - 期望电镀组分的质量（单位：克，g）； W_exp - 期望电镀的金属的质量（单位：克，g）； CE - 电流效率。

示例假设期望电镀的金属质量为150克，其中组分A的质量为50克，实际电镀的金属质量为135克，电流效率为%，则分析电流效率的计算如下：ACE = (50 / 150) * % = %因此，分析电流效率为%。

3. 净电流效率（Net Current Efficiency, NCE）计算公式净电流效率是考虑了副反应对电流效率的影响后的结果，用于评估电镀过程中纯度的提高程度。

公式如下：NCE = (W_exp_pure / W_act) * 100%其中， NCE - 净电流效率； W_exp_pure - 期望电镀纯金属的质量（单位：克，g）； W_act - 实际电镀的金属的质量（单位：克，g）。

电镀常用的计算方法在电镀过程中，涉及到很多参数的计算如电镀的厚度、电镀时间、电流密度、电流效率的计算。

当然电镀面积计算也是非常重要的，为了能确保印制电路板表面与孔内镀层的均匀性和一致性，必须比较精确的计算所有的被镀面积。

目前所采用的面积积分仪(对底片的板面积进行计算)和计算机计算软件的开发，使印制电路板表面与孔内面积更加精确。

但有时还必须采用手工计算方法，下例公式就用得上。

1.镀层厚度的计算公式：(厚度代号：d、单位：微米)d=(C×Dk×t×ηk)/60r2.电镀时间计算公式：（时间代号：t、单位：分钟）t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk)3.阴极电流密度计算公式：（代号：、单位：安/分米2）ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk)4.阴极电流以效率计算公式：Dk=(60×r×d)/(C×t×Dk)第三章沉铜质量控制方法化学镀铜(Electroless Plating Copper)俗称沉铜。

印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。

严格控制孔金属化质量是确保最终产品质量的前提，而控制沉铜层的质量却是关键。

日常用的试验控制方法如下：1．化学沉铜速率的测定：使用化学沉铜镀液，对沉铜速率有一定的技术要求。

速率太慢就有可能引起孔壁产生空洞或针孔；而沉铜速率太快，将产生镀层粗糙。

为此，科学的测定沉铜速率是控制沉铜质量的手段之一。

以先灵提供的化学镀薄铜为例，简介沉铜速率测定方法：(1)材料：采用蚀铜后的环氧基材，尺寸为100×100(mm)。

(2)测定步骤：A. 将试样在120-140℃烘1小时，然后使用分析天平称重W1(g)；B. 在350-370克／升铬酐和208-228毫升／升硫酸混合液（温度65℃）中腐蚀10分钟，清水洗净；C．在除铬的废液中处理(温度30-40℃)3-5分钟，洗干净；D. 按工艺条件规定进行预浸、活化、还原液中处理；E. 在沉铜液中(温度25℃)沉铜半小时，清洗干净；F. 试件在120-140℃烘1小时至恒重，称重W2(g)。

电镀锌及阴极电流效率测定一、实验目的：掌握金属锌的电镀工艺及电流效率测定二、实验原理：电镀时通入电流，是要在作为阴极的工件上电沉积所需要的镀层组分，即希望主盐金属离子放电还原为金属原子，最终形成符合要求的电镀层。

故一般仅将主盐金属离子的还原反应视为主反应。

如镀锌是Zn2+ + 2e− → Zn。

对带n 个正电荷的金属离子Men+而言，一般还原反应的通式为：Men+ + ne− → Me。

事实上，金属离子并非均以简单离子的形式存在，因而实际反应要复杂些，如络离子的破络、多价金属离子的分步还原等。

因此电镀过程中有许多副反应（氢气的析出、水的电解、络合剂的电解等），而主反应是我们希望在阴极上发生的还原反应。

电沉积时，人们希望直流电源所提供至阴极的电子全部用来还原沉积镀层所需的金属组分，即全部用于主反应上。

但实际上，副反应的发生也会消耗电子，即电流的利用率往往达不到百分之百，这就存在一个电流利用效率的问题。

电流效率定义为：通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比；不同价态的金属离子还原为金属原子理论上所需的电量或通过一定电量(常用安培·小时即A·h 表示)时理论上应沉积的单金属质量，被称为“电化学当量”（g/Ah），如：锌的电化学当量为1.22 g/Ah。

实际沉积的金属质量可用“增重法”称量得知：增重= 镀后试样质量− 镀前试样质量。

因此可以容易求出电镀过程中阴极电流效率。

三、实验工艺条件:电镀锌目的是为了防止钢铁类物体被腐蚀，提高钢铁的耐蚀性及使用寿命，同时也使产品增加装饰性的外观，钢铁随着时间的增长会被风化，水或泥土腐蚀。

国内每年被腐蚀的钢铁差不多占整个钢铁量的十分之一，所以，为了保护钢铁或其零件的使用寿命，一般都采用电镀锌来将钢铁加工处理。

镀锌有酸性镀锌和碱性镀锌，本实验主要介绍氯化钾型酸性镀锌。

氯化钾镀液的特点：①是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；②镀层的光亮性和整平性优于其他镀液体系；③电流效率高，沉积快；④氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等容易施镀。

文章编号:1001-3849(2008)05-0027-03电镀液的电流效率及其测定方法¹覃奇贤,刘淑兰(天津大学化工学院,天津300072)摘要:电流效率特别是阴极电流效率是电镀液的重要性能之一。

本文介绍了法拉弟定律、电化当量及电流效率的基本概念;电流效率的测定方法;电量计的种类以及电流效率在选择最佳电镀工艺、确定阴极和阳极面积比等方面的应用。

关键词:法拉弟定律;电化当量;电流效率;电量计中图分类号:TQ153文献标识码:BCurrent Efficiencies of Electroplating Bath andMeasurement Method ThereofQIN Q-i x ian,LIU Shu-lan引言研制一种新的电镀工艺并将其应用于生产时,除了给出电镀液的组成及工艺条件外,还需要测定镀层性能及镀液性能,镀液性能如电导率、电流效率、分散能力和深镀能力等,其中阴极电流效率的数值能反映劳动生产率的高低以及电能的消耗情况。

这里应该特别强调的是,不能将电流效率与电镀生产效率相混淆,电流效率是电镀液的性能,它与设备等情况无关。

以下就电镀液电流效率测定的理论依据、电流效率的测定方法包括电量计的使用、测量步骤及计算等做些简单的介绍。

最后介绍一下电流效率的测定在电镀生产中的重要性。

1法拉弟定律111法拉弟定律的导出当外电流通过电镀槽时,自外电路流入阴极的电子将全部参加阴极反应,同时在阳极与电镀液界面又将发生失电子的氧化反应,将与阴极消耗的相同数量的电子输送到外线路,即电流通过阴极与电镀液界面以及阳极与电镀液界面时,发生了电子的消耗和产生的问题,也就是说电流通过电极与溶液界面时发生了得失电子的电化学反应,通过大量实验总结出:参加电化学反应的反应物及形成产物的质量与电极上通过的电量间,存在一定的关系,可以用法拉弟定律来描述。

大量实践证明,当电流通过镀槽时,电极上形成产物的量(或反应物的消耗量)与通过的电流和通电时间成正比,以下式表示m=k I t(1)因为Q=I t所以m=k Q(2)式中:m为电极上形成产物的质量,g;I为电极上通过的电流,A;t为通电时间,h;Q为电极上通过的电量,C或A#h;k为常数,g/h或g/C。

镀锌量检测方法
以下是 8 条关于镀锌量检测方法的内容：
1. 嘿，你知道吗？有一种超简单的镀锌量检测方法，就是通过测厚仪来测量呀！就像你想知道自己的身高，拿尺子量一量一样简单。

比如说，你拿着测厚仪对着镀锌的物品一测，立马就能知道镀锌层的厚度啦，这不是很神奇吗？
2. 哇塞，还有 chemical test 化学测试法呢！你就想想化学实验的奇妙，这就跟那一样！比如把试剂滴在镀锌表面，通过颜色变化或者其他反应，就能大致判断出镀锌量多少啦，是不是很有意思？
3. 嘿呀，还有重量法也可以检测镀锌量哟！就好比你要称一块巧克力有多重，把镀锌的部分取下来称重，然后和没镀锌之前对比，就能算出镀锌量啦，是不是很直白易懂呀？
4. 呀，有一种叫库仑法的也很厉害哦！就像你在努力寻找宝藏一样，通过这种方法能精确找到镀锌量呢。

比如在一个特定的装置里进行测试，就能得出准确的数据，厉害吧？
5. 哇哦，金相显微镜法也能行呢！这就好像拿着放大镜观察小昆虫一样仔细，通过显微镜观察镀锌的组织结构，能推测出镀锌量哦，太神奇了吧？
6. 嘿，还有阳极溶解库仑法呀！就跟解决一个难题似的，通过特殊的电解过程来检测镀锌量。

比如说在专门的仪器里进行操作，眼看着数据出来，是不是超有成就感？
7. 哎呀，X 射线荧光法也可以哦！这不就像有一双透视眼，能直接看到镀锌层里面。

像对一个神秘物体探秘一样，用这种方法能快速知道镀锌量呢！
8. 哇，最后说说哈希法吧！这就好像是一个特别的钥匙，能打开镀锌量检测的大门。

比如按照特定步骤操作，数据就乖乖出现啦。

所以说，这些检测方法是不是都超有趣呀？我觉得这些方法都各有特点，我们可以根据实际情况选择最合适的方法来准确检测镀锌量，这样才能保证产品质量哦！。

怎样测定电镀溶液的电流效率?
镀液电流效率的测试通常是采用铜库仑计法。

铜库仑计实际上是一个镀铜电解槽。

它具有电流效率为100％而电极上的析出物又都能收集起来的特点，并且镀槽中没有漏电现象。

测试的精确度可达到0．1％～0．05％，完全可以满足电沉积工艺的要求。

铜库仑计的电解液组成如下：硫酸铜125g／L，硫酸25mL／L，乙醇50m L／L。

铜库仑计与被测电镀液的连接方法如下图所示。

测量前，将铜库仑计的阴极试片b和被测试电解液槽中的阴极试片a洗干净、烘干并准确称重。

按被测电解液的工艺要求通电一段时间后，取出试片a和b，洗净、烘干再准确称重。

然后按下式计算出阴极电流效率：
式中ηk——被测液阴极电流效率；
a——被测液镀槽中阴极试片的实际增重；
b——铜库仑计上阴极试片b的实际重量；
k——被测镀液中阴极上析出物质的电化当量，g／(A·h)；1．186——铜的电化当量，g／(A·h)。

实验15_光亮镀锌及化学镀镍实验报告5.3数据处理(1)电镀锌的电流密度：J=I/S=0.8A/(3.5cm×3.5cm×2)=0.0326A/cm2(2)碱性光亮镀锌的电流效率：实验中锌的实际析出量为:第一次镀锌：113.5mg/(0.8A×10min×60s/min)=0.2364mg/C第二次镀锌：111.0mg/(0.8A×10min×60s/min)=0.2312mg/C锌的理论析出量为0.339 mg/C则镀锌的电流效率为：第一次镀锌：（0.2364 mg/C）/（0.339 mg/C）×100%=69.73%第二次镀锌：（0.2312mg/C）/（0.339 mg/C）×100%=68.20%(3)质量法测得第一次镀锌的镀层厚度：[0.1135g/(7.17g/cm3)/(3.5cm×3.5cm)]/2=6.461×10-4cm质量法测得第二次镀锌的镀层厚度：[0.1110g/(7.17g/cm3)/(3.5cm×3.5cm)]/2=6.319×10-4cm(4)镍磷合金镀层的厚度：(0.0403g/(8.30g/ cm3))/( 3.5cm×3.5cm)=3.964×10-4cm化学镀镍的沉积速度：3.964um/(20min×1/60h/min)=11.892um/h(5) 孔隙率：41/(3.3cm×3.3cm) = 3.76个/cm2(6)评价两种镀层的外观：用镀锌法镀后得到的铁片表面较光滑和有光泽，而且镀层较厚，但均匀度不够高；用化学镀镍法得到的铁片表面光滑，镀层均匀，但光泽不及化学镀锌好，且镀层较薄。

6 讨论与分析6.1本实验中镀锌用电流0.8A，因为反应速度较快能得到镀层比较好的铁片。

6.2由计算电流效率可知，本实验电流效率偏小，可能是因为电流较大，搅拌速度较快使得镀层较难附着在铁片上。

计时电位法测定电镀电流效率
蔡加勒;谭登兵
【期刊名称】《电镀与环保》
【年(卷),期】1989(009)001
【摘要】本文根据“计时电位法”测定电镀电流效率的原理和方法,详细研究了电沉积锌、铜、镍、铬、银、锡和镍-铁合金的电流效率的测试条件。

讨论基体金属和阳极溶解液组成对测定结果的影响,并提出最佳测试条件。

研究结果进一步表明,“计时电位法”测定电流效率是一种快速方便的新方法,若使用DDC-2型或DD-1型电镀参数测试仪,其测量误差小于±1％。

【总页数】4页(P1-4)
【作者】蔡加勒;谭登兵
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.1
【相关文献】
1.双电位阶跃计时电流法测定医疗废水中余氯的含量 [J], 亓培培
2.微机控制-薄层流动计时库仑分析法测定电镀废水中的铬 [J], 林新华;陈伟;黄丽英
3.计时电位溶出法测定天麻中的痕量砷 [J], 陈家德;黄锋
4.以计时电位法优化盲孔电镀添加剂的配方 [J], 邓智博;陈际达;陈世金;张秀梅;杨凯;张柔;郭茂桂;廖金超
5.恒电流吸附计时电位法的研究Ⅱ.铜、铅的微分吸附计时电位法连测 [J], 张晓丽;王丽增;申大忠;陈子雷
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电镀实验方案一、实验目的1. 了解梯形槽的使用方法；2. 了解电镀溶液的分散能力、电流效率的测定方法；3. 了解电镀溶液中添加剂的作用和杂质对镀层的影响。

二、实验原理把化学能转化为电能的过程称为电解。

电镀属于电解，是一种电化学沉积过程，是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，阴极镀件表面上沉积出金属，获得牢固的金属膜的过程。

（一）梯形槽实验原理梯形槽也叫赫尔槽，其形状如图II-13-1所示。

槽的容积有三种，即l L、267 mL和250 mL。

由于槽中阴阳极放置不平行，故阴极上各部分电流分布是不均匀的，在离阳极近的近阴极端，电流密度较高，在另一端电流密度较低。

通过大量实验，对267 mL的梯形槽而言，得到一个在阴极各部分电流密度分布的经验公式（II-13-1），即(5.15.24log )K D I L =⨯- （II-13-1）式中：D k 为阴极上某点的电流密度(A/dm 2)；I 为实验时的电流强度(A)；L 为阴极上该点距近阴极端的距离(cm)。

图 II-13-1 梯形槽（二）镀液分散能力的测定原理镀液的分散能力是指电解液所具有的使镀层厚度均匀分布的能力。

测定的方法有多种，方法不同用来表达分散能力的公式也不同。

因此，为了比较不同镀液分散能力的大小，必须采用同一种方法测量才有意义。

本实验采用远阴极和近阴极的方法(图II-13-2)，远阴极和近阴极与阳极的距离比为L 2/L 1等于K，用这种方法所测得的分散能力可用下式（II-13-2）表达：12100%1p m K m T K -=- （II-13-2）式中p T 为分散能力(%)；K为远阴极和近阴极与阳极距离之比；1m 、2m 为近阴极上和远阴极上金属的增重。

图II-13-2 测定分散能力的电镀槽（三）电镀效率的测定原理根据法拉弟定律，在电镀镍时，通过电镀槽的电量若为l F（96500 C），则应得镍镀层0.5 mol （58.69/2 g）。

光亮镀锌及化学镀镍1 试验目旳1.1 学习和实践氯化钾光亮镀锌旳试验室基本操作流程，理解电镀旳基本原理和工艺。

1.2学习并掌握化学镀镍旳原理及试验室旳操作措施。

2 试验原理电镀是运用电化学措施在金属制品表面上沉积出一层其他金属或合金旳过程。

电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀旳金属制品做阴极，镀层金属旳阳离子在金属表面被还原形成镀层。

为排除其他阳离子旳干扰，使镀层均匀，牢固，需用含镀层金属阳离子旳溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子旳浓度不变。

电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几种微米到几十微米不等，电镀能增强金属制品旳耐腐蚀性，增长硬度和耐磨性，提高导电性，润滑性，耐热性和表面美观等性能。

化学镀就是在不通电旳状况下，运用氧化还原反应在具有催化表面旳镀层上，获得金属合金旳措施，用于提高抗蚀性和耐磨性，增长光泽和美观。

管状或外形复杂旳小零件旳光亮镀镍，不必再经抛光，一般将被镀制件浸入以硫酸镍，次亚磷酸钠，乙酸钠和硼酸所配成旳混合溶液内，在一定酸度和温度下发生变化，溶液中旳镍离子被次亚磷酸钠还原为原子而沉积于制件表面上，形成细致光亮旳镍磷合金镀层。

钢铁制件可直接镀镍。

锡，铜和铜合金制件要先用铝片接触于其表面上1-3分钟，以加速化学镀镍。

化学镀镍旳反应可简朴地表达为：NiSO4+3NaH2PO2+3H2O=Ni+3NaH2PO3+H2SO4+2H2反应还生成磷，形成镍磷合金。

镀液由具有镀覆金属旳化合物、导电盐、缓冲剂、pH调整剂和添加剂等旳水溶液构成。

通电后，电镀液中旳金属离子，在电场作用下移动到阴极上还原成镀层。

阳极旳金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆旳金属离子旳浓度。

电镀旳工艺过程：镀前处理（机械整平，抛光，除油，酸洗除锈，水洗）——电镀（挂镀或滚镀）——镀后处理（除氢，钝化，封闭，老化）——质量检查。

3 仪器及药物仪器：直流稳压电源，0.5级500mA电流表，水浴锅，电子分析天平，秒表。