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电镀和化学镀上课讲义

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第三章 电镀与化学镀

第三章 电镀与化学镀


镀层 种类
银
应
银是贵金属，具有良好的化学稳定性；但在含硫化物的大气 中表面易生成硫化银而变黑。银对钢铁，铜都是阴极性镀层， 且价贵难得，故一般不用作防护镀层。
装饰镀层：银具有良好的装饰性能，表面易抛光，呈银
白色，常用于餐具，工艺品和家庭用具的装饰镀层。
用
功能镀层：银的导电性能优良，接触电阻小，电子电器， 通讯器材的零部件镀银，可保证良好的导电性和钎焊性。
但银镀层很容易扩散和沿材料表面滑移，产生抖动现象；在 潮湿大气中会产生“银须”，造成短路，这是需要注意的。
贵 金属
金镀层主要用于工艺品，首饰的装饰，以及在恶劣条件
下使用的电子器件仪表元件。
铂镀层主要用于电镀，电解，阴极保护中使用的不溶性阳
极（钛基镀铂）。另外也用于精密仪器，外科器械。
材料表面工程
锡
防护镀层： 应
锡在食品有机酸中对钢铁属于阳极性镀层，且锡对人 体无毒，故镀锡铁皮用作食品罐头盒。
功能镀层： 用
锡有良好的钎焊性能，故需要钎焊的无线电器件和零部 件广泛采用锡镀层。但在高温，潮湿和密封条件下，由于锡 镀层存在内应力会生长晶须，造成短路，这是需要注意的。 锡不与硫化物作用，故与火药及橡胶接触的工件常镀锡。 钢件渗氮处理时可用局部镀锡保护不需渗氮的部位。 锡质软，可塑性好，锡镀层可提高冷拔，变薄，拉伸过 程中工件表面润滑能力。
功能镀层
钢件镀黄铜（0.5～2.5微米），可大大提高与橡胶的结 合力（如轮胎衬里钢丝） 黄铜镀层也可作为减摩镀层。
材料表面工程
铜
腐 蚀 特 点 用
铜是正电性金属，不受非氧化性酸的腐蚀，但会和氧发生反应。 在空气中铜易氧化而失去光泽，在含二氧化碳或氯化物的潮湿 大气中，铜表面易生成碱式碳酸铜或氯化铜膜，受到硫化物作 用时表面会生成棕色或黑色的硫化物膜。钢铁表面的铜镀层属 阴极性镀层。因此铜不单独作为钢铁件的防护镀层。
第6章 电镀和化学镀

第6章 电镀和化学镀


电镀过程中的基本术语
6．阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大 的金属镀层。 7．阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小 的金属镀层。 8．阳极泥：在电流作用下阳极溶解后的残留物。 9．沉积速度：单位时间内零件表面沉积出金属的 厚度。 10．初次电流分布：在电极极化不存在时，电流在 电极表面上的分布。
镀覆方法术语
6．钢铁发蓝（钢铁化学氧化）：将钢铁制件在空 气中加热或浸入氧化性的溶液中，使之于表面形成 通常为蓝（黑）色的薄氧化膜的过程。 7．冲击电流：电流过程中通过的瞬时大电流。 8．光亮电镀：在适当条件下，从镀槽中直接得到 具有光泽镀层的电镀。 9．合金电镀：在电流作用下，使两种或两种以上 金属（也包括非金属元素）共沉积的过程。 10．多层电镀：在同一基体上先后沉积上几层性质 或材料不同的金属层的电镀
＋ ＋ ＋ ＋
6.1.1 电镀过程及反应
6.1 电镀与电刷镀
6.1.1 电镀过程及其反应
阴极反应： Men++ ne = Me 2H+ + 2e = H2
阳极反应： Me- ne = Me n+。 OH- - 4e = 2H2O+O2
＋
Me n+
－
SO4 2Cl -
OH -
6.1.1 电镀过程及反应
阴极上的电镀过程包括五个步骤：
1）液相传质 2）前臵转化 3）电荷转移 4）晶核的形成 5）晶体生长
常见镀膜方式
电铸
− 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将 铸模和金属沉积物分开）的过程。
常见镀膜方式
真空镀
− 主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型， − 采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在制件表面沉 积各种金属和非金属薄膜 − 可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的 突出优点 − 但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少 − 一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽 层使用。
电镀、电刷镀与化学镀培训讲学

电镀、电刷镀与化学镀培训讲学

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二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。
当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
黑铬则用于需要消光而又耐磨的零件上，如航空 仪表、光学仪器、照相器材等；
乳白格主要用于各种量具上。
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三、镀金
金是一种黄色金属，具有极高的化学稳定 性。
金原子有一价和三价两种价态，一价金的 标准电位为+1.68V，三价金的标准电位为 +1.50V，
对钢、铜、银及其合金而言，金镀层为阴 极性保护镀层。
电镀技术
1、电镀 2、电刷镀
1
2
第一部分 电镀技术
§1 、电镀的基本概念 §2、电镀的基本原理与工艺 §3、常用单金属电镀 §4、合金电镀
3
§1、电镀的基本概念
电镀：是指在含有欲镀金属的盐类 溶液中，在直流电的作用下，以被 镀基体金属为阴极，以欲镀金属或 其它惰性导体为阳极，通过电解作 用，在基体表面上获得结合牢固的 金属膜的表面工程技术。
2、防护装饰性镀层 在大气环境中，既可 减缓基体金属的腐蚀，又起到装饰作用的 镀层，如：多层镍+铬，铜+镍+铬，铜+锡 +铬，镍+钢+镍+铬等。
5
3、功能性镀层
能明显改善基体金属的某些特性的镀层：包括 耐磨镀层，如镀硬铬；减摩镀层，如铅——锡 合金、锡、钴——锡合金、银——锡合金等； 导电镀层，如银、金、金——钴合金等；导磁 镀层，如镍——铁合金、镍——钻合金、镍— —磷合金、镍一钴——磷合金等；钎焊性镀层， 如锡，铅合金、锡——铈合金等；
7电镀和化学镀

7电镀和化学镀


镀层具备良好性能的基本条件：
1、与基体金属结合牢固，附着力好； 2、镀层完整，结晶细致，孔隙少； 3、镀层厚度分布均匀。
7.1 电镀的基本原理与工艺
一、电镀的基本原理

电镀反应是一种典型的电解反应。 电镀：电化学+金属学
金属离子阴极还原时，其沉积电位等于它的平 衡电位与过电位之和。

在电镀中，过电位主要由电化学极化和浓差极 化产生的。
缺点：
可镀制的金属(合金体系)有限； 镀液昂贵，稳定性差，镀制成本高。
化学镀技术在化工、电子、石油等工业中有着极为重要的地位。

还原剂是化学镀溶液中的主要成分之一。

还原剂对镀层的性能有着显著的影响。
化学镀溶液常用的还原剂： 次磷酸盐、甲醛、肼、硼氢化物、胺基硼烷及其衍生物等。

二、化学镀镍


活化：
将敏化处理后的制品浸入含有氧化剂的溶液中，使其表面形成胶体状微粒沉积层 的过程。

还原处理：
用一定浓度的化学镀时所用的还原剂溶液将制品表面残留的催渗剂还原干净，以 免影响后面的化学镀溶液的过程。
预处理完后的非金属制品就可以进行化学镀，在形成一定厚度的 金属镀层以后，再进行电镀，使获得的镀层加厚，即可完成非金属 的电镀。

合金电镀在结晶致密性、镀层孔隙率、外观色泽、硬度、耐蚀性、 耐磨性、导磁性、减磨性和抗高温性等方面远远优于单金属电镀。 一般说来，合金镀层最少合金组分的质量分数应在1％以上。

一、合金电镀的基本原理
实现合金电镀的必要条件： 1、两种金属中至少有一种金属能单独从其盐的水溶液中沉积出来； 2、两种金属共沉积时，它们的析出电位要十分接近或相等：
镀层纯度高达99.5％。
电镀工艺学化学镀课件.pptx

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影响镀速及镀层的综合性能。
结构特征：含有羟基、羧基、氨基等， 乳酸、乙醇酸（羟基乙酸）、苹果酸、柠檬酸
氨基乙酸（甘氨酸）、焦磷酸盐和氨水等。
•乳酸: 2-羟基丙酸 CH3CH(OH)COOH
•乙醇酸:羟基乙酸 CH2(OH)COOH
•苹果酸:2－羟基丁二酸 HOOCCHOHCH2COOH
•柠檬酸:3-羟基-3-羧基戊二酸
•甘氨酸:氨基乙酸 NH2CH2COOH
•稳定常数随着浓度的增加而升高; •镀速存在峰值，说明也是加速剂;
•耐蚀性随乳酸含量增加有所下降.
说明： •每种镀液都有一种主络合剂，配以辅助络合剂；P210 •不同种类的络合剂及不同用量，对化学镀镍的沉积速 度影响很大； •镀液稳定性不仅取决于稳定剂，更取决于络合剂的
2)整体介电质基体
塑料、陶瓷、玻璃、 纤维、金属间化合物、
天然产物、硅等
3)粒子介电质基体
玻璃球、金刚石粒子、磨 料粒子、塑料粒子
8.2 化学镀镍 (GB/T 13913-1992)
8.2.1 化学镀镍的机理和特点 （1）化学镀镍的机理
用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活 性的表面上。
次磷酸钠、 硼氢化物、 肼、 胺基硼烷等
A photo of a platen used in the food industry that is Electroless Nickel plated.
反应机理：“原子氢理论”和“氢化物理论”
（2）化学镀镍的特点
P>8.5%,α-Ni和磷过饱 和固体，非晶态，耐蚀好
1）以次磷酸钠为还原剂时，镀层是磷呈弥散态的Ni-P
盐酸30~50mL/L；金属锡粒适量； 室温下浸渍3min~5min。
第一章 电镀及化学镀[PPT课件]

第一章 电镀及化学镀[PPT课件]


晶核的生长速度受控于原子的扩散步骤，而 扩散与其原子浓度直接相关，后者又决定于过电 位的大小。 晶体生长起初以外延的方式进行，但沉积金 属与基体金属的晶格常数相差较大时，外延生长 很快停止。因此外延生长一般发生在镀层形成的 初始阶段。随着沉积的进行，由于各个晶面上的 生长速度不同，这样就会改变原有的晶体结构， 出现新的晶面。 镀层的结晶形态大致为层状、块状、棱锥状 等基本类型。在特定条件下，也会出现择优取 向，形成织构。
1.1.2 电镀装置 图1-1为电镀装置示意图,它由三部分 组成: （1）外电路 供给电能的直流电源和联 结电极的导线。
（2） 电镀溶ห้องสมุดไป่ตู้及电镀槽 （3） 电极
进行电镀时，电流在电镀槽的内外部流通， 构成回路（图1-2）可是这种回路和一般回路 不同，它存着两种不同的导体： （1）电子导体— 导线 （2）离子导体— 电解液
因而体系的平衡电位变得更负，这显然使得金属离 子析出更为困难，例如，在氰化物溶液中，只有铜 分族元素及其右方的金属元素才能在电极上析出， 即分界线的位置右移。
（2）金属电沉积过程[1-3] 金属电沉积过程包括以下几个步骤： a) 液相传质步骤 b) 电化学还原步骤 c) 电结晶步骤
电沉积的速度是由以上三步骤中最迟缓的一 步决定的，但实践证明第三步几乎与第二步同时 进行，因此前两个过程决定着整个电沉积过程的 速度。 因此，电沉积过程可能产生两种结果： a) 浓差极化 b) 电化学极化 为了保证电镀质量，要设法使电化学极化起 主导作用。在镀液中加入络合剂、添加剂、进行 搅拌等就是要提高阴极的电化学极化、降低浓差 极化。
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）物的物质的 “量”相等，并且析出（或溶解）1克当量的 任何物质所需的电荷量都是96500（库）。 这一常数称为法拉第常数，用F表示。 c. （2）电流效率 d. 电镀时，阴极上实际析出的物质的质量 并不等于根据法拉第定律计算得到的结果。 这是由于电解过程中还有副反应发生的缘故， 如H+可以在电极上还原，消耗了部分电荷。 因此存在一个电流效率问题，它定义为： η= m′/m × 100% b.
电镀与化学镀

电镀与化学镀

金属还原的基本条件和可能性
金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件！
5.1 电镀基本知识
法拉第定律和电流效率
➢ 电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，阴极上 不断有金属析出，阳极金属不断溶解。法拉第定律： 金属的析出(或溶解)量必定与通过的电荷(量)有关。
W kQ kIt
➢ 其中，W为形成产物的质量；k为比例常数，即电化当 量；Q为电量，为电流I与时间t的乘积。
第五章 电镀与化学镀
主要内容
5.1 电镀基本知识 5.2 合金电镀 5.3 复合电镀 5.4 电刷镀 5.5 化学镀
5.1 电镀基本知识
电解与电镀
• 电解：在外加直流电源 的作用下，电解质的阴 阳离子在两极发生氧化 还原反应的过程。
• 阴极（还原反应）：
Cu2+ + 2e ＝ Cu
• 阳极（氧化反应）：
3. 采用特定的添加剂
• 添加剂在镀液中的含量比较少，一般不影响金属的平衡电位；有些 添加剂能显著地增大或降低阴极极化，明显地改变金属的析出电位， 从而对某些金属沉积起作用，实现共沉积。例如添加明胶可使铜、 铝离子实现共沉积。
5.2 合金电镀
合金电镀的特点
1. 与热冶金合金相比：
① 容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-Ni。 ② 可获得热熔相图没有的合金,δ-铜锡合金。 ③ 容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如Ni-P。 ④ 在相同合金成分下，电镀合金与热冶合金相比，硬度高，
影响电镀层质量的基本因素
7. 基体金属
① 基体金属性质：镀层的结合力与基体金属的化学性 质及晶体结构密切相关。
a. 基体金属电位负于沉积金属电位，就难以获得结合良好 的镀层，甚至不能沉积。
电镀、电刷镀与化学镀

电镀、电刷镀与化学镀


4．基体金属的影响
基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密 切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电 位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不 容易获得结合力良好的镀层。 铸造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且 多孔的，零件内孔易积留预处理的溶液，镀件 表面经过一段时间会出现黑色的斑点。 此外，零件在电镀前的脱脂、除锈是否彻底， 也将严重影响镀层的性能。
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二、电镀反应
图 6-1 是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
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主盐浓度的影响
镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的 浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速 度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简 单盐镀液中尤为明显。 主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散 能力有利，但镀液允许的电流密度小。此 时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增 加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。
碱性镀液有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、焦 磷酸盐镀锌等。 中性或弱酸性镀液有氯化物镀锌、硫酸盐 镀锌等； 酸性镀锌有硫酸盐镀锌、氯化物镀锌等。 其中以氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物 镀锌、硫酸盐镀锌最为常用。
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镀锌层的钝化处理
为了进一步提高镀锌层的防护能力，同时 使其外观更具装饰性，通常要在其表面人 为地形成一层致密的氧化膜，这一过程即 称之为钝化处理(或称铬酸盐处理)。 钝化处理的溶液以六价铬为主要成分，辅 之以其它的无机酸或其盐。改变钝化溶液 的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。
《电镀与化学镀》PPT课件

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W = Kit = KQ
W—形成产物的质量；I—电流；
t—通电时间；k—比例常数；Q—电 量
表示单位电量时在电极上可形成产物的 质量，通常称为该产物的电化当量。
如果所选用的电量单位不同，那么物质 的电化当量值也不一样。
法拉第定律是十分准确的，它不受温度、 压力、电解质浓度、电极和电解槽材料、 形状和溶剂性质的影响。
〔2〕导电盐
是指能提高溶液的导电率，对放电的 金属离子不起络合作用的碱金属或碱土金 属的盐类。〔包括铵盐〕。
导电盐除了能提高溶液的导电率外， 还能略提高阴极极化，使镀层致密。
〔3〕络合剂
在电镀生产中，能络合主盐中金属离 子的物质为络合剂。
络合剂都能增大阴极极化，使镀层结 晶细致，同时能促进阳极溶解。
2 电镀镍
镍镀层相对于钢铁基体属于阴极性镀 层，防护性能与孔隙率关系密切。
目前使用最多的是瓦特镍溶液〔硫酸 盐—氯化物型〕。镀镍溶液配 Nhomakorabea及工艺条件
硫酸镍是镀镍溶液中镍离子的主要来 源。提高硫酸镍的含量，即提高了Ni2+的 浓度，就允许采用高的电流密度，从而提 高了电镀速度。
氯化镍的作用是既能帮助阳极溶解， 又能提高溶液的导电率，从而降低了到达 额定电流密度时所需的槽电压。
《电镀与化学镀》PPT课 件
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一、电镀
电镀就是将直流电通入一定成分的电 解质溶液中，在电极和溶液之间的界面上 发生电化学反响，从而实现在工件外表上 沉积的过程。
现代表面工程技术电镀和化学镀剖析PPT学习教案

现代表面工程技术电镀和化学镀剖析PPT学习教案

1）取样品放在10倍显微镜下，用标准白色光源垂直照射： 2）通过目镜观察产品表面状况。
3．判定方法：
1）色泽均匀，不可有深浅色，异色（如变黑，发红，发 黄），镀金不可有严重色差。 2）不可粘有任何异物（毛屑，灰尘，油污，结晶物） 3）必须干燥，不可沾有水分 4）平滑性良好，不可有凹洞，颗粒物 5）不可有压伤，刮伤，刮歪等各种变形现象及镀件受损 之现象 6）不可有裸露出下层之现象，关于锡铅外观，在不影响 可焊性的情况下允许有少许（不超过5%）麻点，麻坑。 7）镀层不可有起泡，剥落等附着力不良现象 8）电镀位置依照图纸规定执行，在不影响使用功能的前 提下，可由QE工程师决定适当放宽标准 9）对于有疑异的外观不良现象，应由QE工程师定极限样 版和外观辅助标准
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纳米镜面喷镀
纳米镜面喷镀已通过ROHS、环保检测、盐 雾试验的检测，绝对能达到国家的标准， 它弥补了电镀、水镀的不足，具有不含重 金属、使用简单、成本低,投资少、不受基 材的限制、颜色多种多样等特点，可广泛 应用于工艺品、塑料制品、陶瓷制品、汽 车摩托车配件、木材、卫浴产品、窗帘杆、 佛像、圣诞用品等行业。可做镀金、镀银、 仿古,表面都是镜面高光效果。
因此可得出下列结论：靠近阴极处的金属离子急 剧减少。由于在较短的时间内, 基质金属的 沉积速度较快, 输送到阴极并嵌入镀层中的 速度赶不上基质金属的沉积速度。因此, 为 了提高镀层质量和效率, 可以根据不同的镀 层金属溶液, 对脉冲电源的频率和脉宽进行 适当调整实现对峰值电流的改变。
电镀作用
利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和 基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀， 一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可 以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层， 还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属 或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散 层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的 铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的 铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、 聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏 化处理。
高中化学电镀讲课教案

高中化学电镀讲课教案

高中化学电镀讲课教案
教学内容：电镀
教学目标：通过本节课的学习，学生能够了解电镀的原理、过程及应用，掌握电镀相关的基本知识和技术。

教学重点：电镀的原理和过程
教学难点：电镀的应用技术
教学准备：投影仪、电脑、课件、实验演示设备等
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过投影仪展示一段关于电镀的视频，引入本节课的主题，激发学生的学习兴趣。

二、讲解电镀的原理（10分钟）
1. 定义电镀：电镀是指用电流的作用，将金属离子在被镀物表面还原成金属沉积层的一种表面处理技术。

2. 电镀的原理：电镀是利用电解质溶液中金属离子的析出与电极（被镀物）上原子的失去电子还原成金属原子。

通过正电极上的金属原子的离开，形成金属阳离子进入溶液中，再在阴极上接受电子变成金属原子得到沉积。

三、电镀的过程（15分钟）
1. 电镀的基本原理
2. 电镀实验演示：在实验室中进行一次简单的电镀实验演示，让学生了解电镀过程的具体操作步骤和实验原理。

四、电镀的应用技术（10分钟）
讲解电镀在日常生活和工业生产中的应用技术，如装饰性电镀、防腐电镀等，以及电镀对环境的影响和保护措施。

五、总结（5分钟）
对本节课的重点内容进行总结，强调电镀的重要性和应用价值，鼓励学生深入了解电镀技术，发挥其在实践中的作用。

教学反馈：布置作业，要求学生结合实际生活和工作中的例子，详细描述电镀的应用，并列举电镀的优点和缺点。

教学延伸：推荐相关的电镀专业书籍和资料，鼓励学生深入学习电镀技术，为将来的学习和就业奠定基础。

教学结束。

化学镀与电镀技术ppt课件

1) 镀液添加剂失调 2) 镀液太脏 3) Cl-含量太少 4) 电流过大 5) 有机物分解过多
纠正方法
1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动
，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为
电镀液
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名称成分
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升)
添加剂
普通硫酸盐镀液
180-240 45-60 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
高分散能力镀液
60-100 180-220 20-100
适量
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❖ 没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。
❖ 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153 和SH-110等。
❖ 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
12
6-2
名称配方及工艺条件
硫酸铜（克/升）
表 硫酸（克/升）
氯离子（毫克/升）
国 SH-110（毫克/升）
产 镀
HB（毫克/升）
铜 OP-21（克/升） 添
加 LC153起始（毫克/升）
7
❖3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证 在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
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• 按镀层的用途可把镀层分为三大类：防护性、防 护-装饰性、功能性。
• • 1. 防护性镀层：镀锌、镀镉和镀锡。
•
2020ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6/14
锌
2020/6/14
镉
2020/6/14
锡
• 2. 防护-装饰性镀层：这种镀层常采用多层电镀 ，如通常的铜-镍-铬多层电镀。
2020/6/14
2020/6/14
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
六
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
汞齐
区域1
合金
可电沉积 区域2
氰化物中可以电沉积 区域3
非金属
2020/6/14
2 金属的电沉积
2020/6/14
2 金属的电沉积
2.1电镀的基本原理
2.1.2法拉第电解定律 1、法拉第第一定律
电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，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。电解时， 电极上析出或溶解的物质的量与通过的电量成正比。
2020/6/14
第一章 绪论
作为机械，日常生活品的零件，特别是航空零件，为 提高防护一装饰性或其它性能， 约70%以上零件均需表 面处理，而电镀又占表面处理中的相当比例。
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第一章 绪论
电镀的主要用途是什么？
1、提高金属制品或者零件的耐蚀性能。例如钢铁 制品或者零件表面镀锌。
2、提高金属制品的防护-装饰性能。例如钢铁制品 表面镀铜、镀镍镀铬等。
M=kQ 式中 M－电极上析出或溶解的物质的量
k－比例常数 Q－通过的电量 Q=It M=kIt 只要知道K，就可以根据测得的电流强度I和时间t，计算电极 上202析0/6/出14 或溶解的物质的量。
2 金属的电沉积
2.1电镀的基本原理
2.1.2法拉第电解定律 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9.65×104C。把这一常数称为法拉第 常数。即 F＝9.65×104C＝26.8A.h (1C=1A.s) 电化当量：电极上通过单位电量所形成产物的重量，称为电 化当量。电极上通过1F电流量，经反应形成的各种物质的量 都是1mol，但重量是不同的。
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2 金属的电沉积
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。
电镀(electroplating)
一种电沉积过程， 是利用电极通过电流，使金属附 着于物体表面上，改变物体表面之特性或尺寸。
-0.44 Cu Cu2+ +0.34 -0.126 Ag Ag+ ＋0.7996
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第一章 绪论
二、按镀层与基体的电化学关系分类
• 阳极镀层
阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池时 ，镀层作为阳极而首先溶解。
这种镀层不仅能对基体起保护作用，而且还 能起电化学保护作用。
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以上三个指标对镀层的基本要求。 4）功能性镀层还应具有一些特殊的功能，如硬度、耐蚀 性、可焊性、润滑性、 磁性、导电性、记忆性、吸光性 等。
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第一章 绪论
一、按镀层用途分类
• 防护性镀层-易拉罐用的镀锡板 • 防护-装饰性镀层 • 功能性镀层
镀锡板是在薄钢板上镀锡而制成的产品。钢板如 果不加保护就会生锈，若接触食品，铁就会溶出 而使食品变味。
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2 金属的电沉积
金属电沉积产生的条件：
非所有金属离子都能在水溶液中进行电沉积，因为金 属离子在水溶液中具有一定的平衡电位，当阴极达到平衡 电位并获得一定的过电位，即达到析出电位时，金属离子 才能沉积。水溶液中有多种离子，其中对金属离子还原影 响最大的是氢离子，所以金属离子是否能被还原，不仅决 定于本身的化学性质，也决定于与氢离子还原电位的相对 关系。如果金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则 电极上大量析氢，金属沉积很少。
另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾 、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和。
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第一章 绪论
金属的防护 金属防护方法除应正确选用金属材料和合理进行 设计外，多采用在金属表面处理技术以对金属进 行防护。
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第一章 绪论
表面处理主要分为五大类：
1、电化学方法（电镀、阳极氧化） 2、化学方法（化学镀、化学转换膜处理） 3、热加工方法（热喷锌等） 4、高真空方法（真空镀膜等） 5、其它物理方法（涂装、激光表面加工等）
在周期表的70多种金属元素中，约有30多种金属的离子可以 在水溶液中沉积。
在区域1中的元素不能在水溶液中沉积，如Li、Na、K、Be、 Mg、Ca等的标准电极电位比氢负的多，很难沉积，即使在阴 极上还原，也会立即与水反应而氧化，但能以汞齐的形式沉 积。Ti、W 等也很难从水溶液中单独沉积出来，但可以和其 它元素形成合金，实现共沉积。
2020/6/14 Cu Ni-P Au
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• 八层手机线路板电路板
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第一章 绪论
二、按镀层与基体的电化学关系分类
• 阳极镀层 • 阴极镀层
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第一章 绪论
二、按镀层与基体的电化学关系分类
• 阳极镀层
阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池时 ，镀层作为阳极而首先溶解。
3、修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械 零件使用后磨损，可采用镀铁、镀铬等修正其尺寸。
4、电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。 例如镀硬铬可提高其耐磨性能等。
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第一章 绪论
2、镀层应具备的基本条件 ： 1）具有良好的结合力； 2）镀层均匀、光滑、完整和致密,且具有一定的光亮度； 3）具有较低的孔隙率和较好的抗蚀性；
成电镀电路。
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第一章 绪论
电镀用直流电源
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电镀原理
第一章 绪论
O2 + OH-
电源
_ H2 H+
Zn2+
+ O2 Zn
阳极
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阴极
阳极
第一章 绪论
电镀原理（以镀锌为例）
阴极反应 Zn2+ + 2e2H+ + 2e-
阳极反应
Zn (金属) H2
Zn 4OH-
• 3. 功能性镀层：耐磨和减摩镀层 、防渗镀层 、导电性镀层 、磁性镀层 、抗高温氧化镀层
、修复性镀层 。
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铬
铅锡铜
锡 铜
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金
钴镍磷 2020/6/14 、镍磷、钴磷
转子
修复镍
修复锌镍合金
2020硒/6/14化镉光敏电阻
CdTe太阳能电池
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Zn2+ + 2eO2 + 2H2O + 4e-
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第一章 绪论
凡是发生氧化反应的电极叫做阳极，凡是发生 还原反应的电极叫做阴极。 原电池的正极是 阴 极，负极是 阳 极。 电镀的阳极是正极，阴极是负极。 一般原电池的电极常称为 正、负 极，而电解池 和腐蚀电池的电极常称为 阴、阳 极。
区域3的金属，电极电位更向正移动，但交换电流密 度较大，在硫酸盐电解液中Cd的i0为4X10-2 A/cm2，Cu的i0为3X10-2 A/cm2，可在水溶液中 沉积且沉积速度较大，为了获得致密的镀层，常采 用络合物溶液。
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2 金属的电沉积
2.1电镀的基本原理
2.1.1电化学反应 阴极：Mn+ + ne---- M 阳极：M - ne ---- Mn+
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2 金属的电沉积
区域2的金属能在水溶液中沉积，越靠右边的金属越 容易还原，且交换电流密度较小，Fe、Co、Ni元素 的更小，在硫酸盐电解液中Fe与Ni的i0为10-8A /cm2 和2X10-9 A/cm2，在单盐的水溶液中就可以 得到较好的沉积镀层。
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2 金属的电沉积
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2 金属的电沉积
2.1电镀的基本原理
2、法拉第第二定律 根据M=kQ,当Q＝1F时，K＝M/F，K称为电化当量，单位
是mg/C，如果取1F＝26.8A.h,K的单位是g/A.h。常用的元素 的电化当量的数值可以在有关手册中查到。 例如：Au+的电化当量2.04mg/C, Zn2+的电化当量0.339, Cr3+ 的电化当量0.18mg/C, Cr6+的电化当量0.0898mg/C, Cu+的电化 当量0.658mg/C, Cu2+的电化当量0.329mg/C。
第一章 绪论
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第一章 绪论
一般工业发达国家的腐蚀损失是国民生产总值的 4%左右。
我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2008年首 次突破5亿吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年 产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占 到国内生产总值的2%-4%；约合人民币：3000 亿元（2005年我国国内生产总值达15万亿元） 。
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我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面： • 装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。 • 一些传统装饰性电镀可能被喷涂、物理气相沉积