下载文档原格式
镀膜结合力镀膜结合力是指在涂覆或镀膜过程中，涂层与基材之间的结合程度。
它是衡量涂层质量的一个重要指标，直接影响着涂层的耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命等。
在工业生产和科研领域，人们对提高镀膜结合力一直进行着深入研究和探索。
我们需要了解涂覆和镀膜的基本原理。
涂覆是将一种液体材料均匀涂布在基材表面，通过固化或干燥形成一层保护性膜。
而镀膜是在基材表面通过化学反应或物理方法镀上一层金属或非金属膜，起到保护和装饰作用。
无论是涂覆还是镀膜，都必须确保涂层与基材之间的结合力牢固可靠。
提高镀膜结合力的方法有很多，其中最常用的是表面处理。
在涂覆或镀膜之前，通常会进行表面处理，如清洗、除油、打磨等，以确保基材表面的干净和粗糙度适宜。
这样可以增加涂层与基材之间的接触面积，提高结合力。
选择合适的涂料或镀膜材料也是提高结合力的关键。
不同的涂料或镀膜材料具有不同的性质和适用范围，需要根据具体的需求选择。
例如，对于金属基材，常用的涂料有烤漆、喷漆等，而对于非金属基材，常用的涂料有聚合物涂料、陶瓷涂料等。
选择合适的涂料或镀膜材料可以提高结合力，并增加涂层与基材之间的相容性。
控制涂覆或镀膜工艺参数也是提高结合力的重要手段。
涂覆或镀膜过程中，如温度、湿度、涂布速度、涂布厚度等参数的控制都会影响到结合力的形成。
合理的工艺参数可以提高涂层的致密性和均匀性，从而增加结合力。
除了表面处理、选择合适的涂料或镀膜材料以及控制工艺参数，还可以通过改变基材的性质来提高结合力。
例如，可以在基材表面涂覆一层粘接剂或增加一层介质层，以增加涂层与基材之间的黏附力。
此外，还可以通过改变基材的表面形貌或化学性质来提高结合力。
提高镀膜结合力是涂覆和镀膜工艺中的重要问题。
通过选择合适的涂料或镀膜材料、表面处理、控制工艺参数以及改变基材性质等手段，可以有效地提高涂层与基材之间的结合力。
这不仅可以提高涂层的性能和寿命，还可以降低涂覆和镀膜过程中的质量问题和成本。
对于工业生产和科研领域来说，不断提高镀膜结合力是一个持续不断的挑战，也是不断追求卓越品质的动力之一。
提高镀层与晶片之间的结合力的方法一、引言在微电子领域中，镀层与晶片之间的结合力是一个非常重要的参数。
它直接影响到器件的可靠性、性能和寿命。
因此，提高镀层与晶片之间的结合力是一个非常关键的任务。
本文将详细探讨该任务的方法和技术。
二、理论基础与研究现状2.1 镀层与晶片之间的结合力的意义结合力是指镀层与晶片之间的相互粘附力。
良好的结合力可以提高晶片和镀层之间的接触面积，从而提高电流传输效率、减小电阻、降低热量产生等。
2.2 现有研究方法目前，提高镀层与晶片之间的结合力的方法主要有以下几种： 1. 表面处理技术：包括粗糙化、化学处理和高温处理等，以增加晶片和镀层之间的摩擦力和化学吸附力。
2. 中间层材料的引入：如金属中间层或无机中间层，用于增加晶片和镀层之间的粘附力。
3. 分子键合技术：通过引入一些具有特定分子结构的材料，使其在晶片表面和镀层之间形成化学键合。
三、提高镀层与晶片之间的结合力的方法3.1 表面处理技术表面处理技术是提高镀层与晶片结合力的关键方法之一，其具体步骤如下： 1. 粗糙化表面：通过机械或化学方法使晶片表面变得粗糙，增加接触面积和摩擦力。
常用的方法包括机械研磨、化学浸蚀和离子刻蚀等。
2. 化学处理：在晶片表面形成一层特定化学物质的薄膜，增加晶片和镀层之间的化学吸附力。
常用的化学处理方法包括溅射、化学气相沉积和离子注入等。
3. 高温处理：将晶片和镀层在一定温度下加热，使其热胀冷缩，增加晶片和镀层之间的紧密程度和结合力。
3.2 中间层材料的引入中间层材料的引入是提高镀层与晶片结合力的另一种有效方法，其具体步骤如下：1. 选择合适的中间层材料：中间层材料应具有良好的粘附性、导电性和耐热性。
金属中间层如钨、钼等是常用的选择，也可以选择一些无机材料如氮化硅和氮化铝等。
2. 沉积中间层：将选定的中间层材料沉积在晶片表面，形成一层薄膜。
常用的中间层沉积方法包括物理气相沉积、电化学沉积和分子束外延等。
镀层结合力检测方法
1. 划格试验法！就像在镀层上画小方格一样，用刀具轻轻地划，然后看看镀层会不会剥落呢！比如给一个小零件做这样的检测，就能知道它的镀层结合力好不好啦。
2. 弯曲试验法哟！把试件弯曲，感受一下它的镀层会不会有裂痕或者脱落，这就像是掰一根小树枝，能看出它是不是结实呀。
比如说检测一个镀过层的薄片，弯曲它，哇，马上就能看出结果啦。
3. 热震试验法呢！给镀层加热然后快速冷却，这得多刺激啊，就像让镀层经历一场“冰火两重天”，看看它能不能扛得住，像检测一个小饰品就可以用这种方法呀。
4. 锉刀试验法哇！用锉刀去锉镀层，哎呀，这可真考验镀层的牢固程度呢，就像用锉刀去挑战镀层的“底线”，比如试试一个小工具的镀层结合力就这么干。
5. 坠落试验法嘿！把试件从高处扔下去，看看镀层会不会摔坏，这多简单直接呀，就像扔一个小玩具，马上见分晓哟。
拿个小镀件来试试这个方法吧。
6. 拉伸试验法呀！对试件进行拉伸，看镀层能不能跟着一起变形而不脱落，这就像拉橡皮筋一样有趣呢。
像检测一个小金属条的镀层结合力就可以用这个。
7. 摩擦试验法呐！用东西去摩擦镀层，看它会不会被擦掉，多直白的方法呀，就好像摩擦一个小物件让它“原形毕露”。
找个镀过层的小物品来试试呗。
8. 撕拉试验法哟！直接去撕拉镀层，感受一下它有多难被扯下来，这真的很刺激呢，就如同和镀层展开一场“拔河比赛”。
比如对一个小部件进行这样的检测呀。
我觉得这些镀层结合力检测方法都各有特点，都能很好地检测镀层结合力呢，能帮我们了解镀层的质量好坏！。
徐工特约：镀层结合力的实质及影响因素一：镀层结合力的实质1.万有引力任何两个物体之间都存在相互作用的吸引力。
当然，原子之间也有这种相互作用的力。
我们把这种相互作用的力叫做万有引力。
这种作用力与物体之间的距离大小的平方成反比。
原子之间也有同样的道理。
假如某基材上的油污没有除尽，镀层与基材之间的距离差拉大了，镀层与基材之间的万有引力比较小，所以结合力差，镀层容易脱皮，起泡。
2.形成金属键之间的作用力金属键的定义为：金属离子靠共同的自由电子而结合到一起的作用力，我们把它叫做金属键。
例如，我们电镀时，添加剂添加过多，镀层中夹杂有机物过多，很难与基材形成金属键或金属键形成不够强或镀层的脆性就比较大，高温烘烤时容易出现脆性引起的凸起麻点，像起小泡一样。
3.机械镶嵌作用力例如我小时候，我的家庭条件比较差，到了冬季，因怕冷不愿洗头，一个月后，头发很蓬乱，我妈妈拿起梳子给我梳头，这个时候用很大的力梳子才能前进，那真的是叫做疼。
阻碍梳子这么大的阻力是因为头发不光滑及蓬乱引起的，梳子和头发不仅存在阻力，蓬乱的头发加大了梳子与头发之间的机械镶嵌作用。
同样，电镀同一个产品，基材光滑部分镀层与基材之间的结合力肯定没有基材粗糙部分与镀层之间的结合力好。
镀层与镀层之间的结合力也可这样理解。
在我们的论坛里，有位朋友说他的镀亮锡工件，基材光滑部分总是脱皮，粗糙部分没有问题。
大家是不是可以从这方面考虑这个问题呢?那是必然的。
二：影响镀层结合力的因素1.基体材质:不同材质上镀同一镀层，产生的结合力大小不一样，我个人认为可能是不同材质与同一镀层之间产生的金属键作用不一样，具体是什么原因，目前还没有定论。
2.镀层的光亮性:从事电镀行业的人都知道，在光亮镍上面镀酸铜，结合力很差。
这是为什么呢？其原因有两个：1.是部分光亮电镀必然靠添加剂镀层才光亮，光亮镀层表面会产生一层添加剂膜层，阻碍了下一镀层与本镀层的结合。
2.光亮镀层表面必然光滑，机械镶嵌较弱，也影响它们之间的结合。
文章编号:1001-3849(2010)01-0034-03 镀层与基体的结合力覃奇贤, 刘淑兰(天津大学化工学院,天津 300072)摘要:镀层与基体(或中间镀层)之间的结合力是镀层的重要机械性能。
介绍了镀层与基体的结合力定义、影响因素及测量方法。
结合生产实际举例说明镀层与基体结合力不良的危害,以及改善镀层与基体结合力的措施。
分析了镀层与基体的结合力和镀层内应力的区别和联系。
关 键 词:结合力;基体;镀层;内应力中图分类号:T Q 153 文献标识码:BA d h e s i o n o f C o a t i n g w i t hS u b s t r a t eQ I NQ i -x i a n ,L I US h u -l a n引 言在表面处理技术中,不论是生产实践还是研制新的镀层(或涂层),在镀层(或涂层)性能的测试中,必须首先测量镀层(或涂层)与基体(或中间镀层)之间的结合力,如果结合力不良会出现镀层剥落、鼓泡或开裂等现象,不仅影响外观,而且还会恶化镀层的防护性、耐磨性及耐蚀性等性能。
可以这样说,如果镀层(或涂层)与基体的结合力不合格,则镀层其它性能的测定将失去意义,或者说该镀层(或涂层)无实用价值。
下面简要介绍一下结合力的定义、影响因素、测量方法及提高结合力的措施。
1 镀层与基体结合力的定义镀层与基体的结合力是指镀层与基体之间的结合强度,也就是单位面积的镀层从基体上剥离所需要的力。
2 镀层与基体结合力的类型2.1 基本的结合力也叫理想的结合力,是镀层与基体完全接触时的结合力。
这种结合力来自范德华力、静电作用力或者化学键合力。
基本的结合力实际上是无法测量的最大的结合力。
2.2 实际的结合力是指用各种测定方法实际测量得到的结合力,它是单位面积的镀层与基体分离所需的力(或能量)。
基本的结合力是理想状态下的结合力,实际测量得到的结合力小于基本结合力。
3 结合力的影响因素3.1 基体与镀层接触面积的影响镀层与基体的接触面积越大,则结合力越大,若镀层与基体完全接触,可以获得最大的结合力,即无法测量的理想状态下的结合力[1]。
镁表面的镀层结合力是指镀层与镁基体之间的粘附力或结合强度。
由于镁具有活泼的化学性质和高度反应性，它的表面往往会形成一层氧化膜，这会对镀层的结合力产生负面影响。
为了提高镀层在镁表面的结合力，可以采取以下措施：
1.表面预处理：在进行镀层之前，对镁表面进行充分的清洁和预处理是非常重要的。
常见
的预处理方法包括机械处理（如打磨、抛光）、酸洗、碱洗等，以去除氧化膜和其他污染物，增加镀层与基体之间的接触面积。
2.表面活化处理：镁表面可以通过化学活化处理来改善镀层的结合力。
例如，可以使用化
学活化剂、阳极活化或电解活化等方法，使镁表面形成一层更活泼的表面氧化物层，有助于提高镀层的粘附力。
3.使用合适的镀层工艺：选择适合镁表面的镀层工艺也是关键。
根据具体需求，可以选择
镀铬、镀镍、阳极氧化、电泳涂装等不同的镀层方法，以提高镀层与镁基体的结合力和耐久性。
4.控制镀层的厚度：适当控制镀层的厚度也能影响其与镁基体的结合力。
过厚或过薄的镀
层都可能导致结合力不理想。
因此，在镀层过程中，需要严格控制镀液的成分和工艺参数，以保证镀层的均匀性和适当的厚度。
需要注意的是，镁作为一种容易氧化和反应的金属，其表面镀层的结合力相对较低，因此在实际应用中可能会面临一些挑战。
针对不同的具体情况，可以采取多种措施来改善镁表面镀层的结合力。
涂层结合力hf0涂层结合力(HF0)是指涂层与基底材料之间的结合强度。
涂层结合力的好坏直接影响着涂层的使用寿命和性能稳定性。
本文将从涂层结合力的影响因素、测试方法和提高涂层结合力的措施等方面进行探讨。
涂层结合力受到多种因素的影响。
其中最主要的因素是涂层和基底材料的物理和化学性质的匹配程度。
如果涂层和基底材料的表面能相近，并且能够形成较好的物理和化学吸附作用，那么涂层结合力就会较强。
此外，涂层和基底材料之间的热胀冷缩系数和机械性能也会影响涂层结合力的好坏。
涂层结合力的测试方法有很多种，常用的有剥离试验、划痕试验和冲击试验等。
剥离试验是最常用的一种方法，通过施加一定的力来剥离涂层，从而测定涂层结合力的强度。
划痕试验则是用硬度较高的物体在涂层表面划出一道痕迹，根据痕迹的形状和长度来评估涂层结合力的好坏。
冲击试验则是通过施加冲击载荷来评估涂层结合力的强度。
提高涂层结合力有一些常用的措施。
首先是提高基底材料的表面粗糙度，增加涂层与基底材料之间的接触面积，从而增强结合力。
其次是在涂层表面进行预处理，如喷砂、酸洗等，可以去除表面的氧化物和污染物，提高涂层与基底材料的结合力。
此外，选择合适的涂层材料和工艺也是提高涂层结合力的关键。
涂层材料的选择要考虑到其与基底材料的相容性和黏附性，而工艺的选择要注意控制涂层的厚度和均匀性。
涂层结合力是涂层技术中一个重要的指标，涂层结合力的好坏直接影响着涂层的使用寿命和性能稳定性。
通过合适的基底材料和涂层材料的选择，以及适当的工艺控制和预处理方法，可以提高涂层结合力，从而提升涂层的性能和使用寿命。
在涂层技术的发展中，涂层结合力的研究仍然是一个重要的课题，需要不断探索和改进。
镀层结合力测试引言镀层结合力测试是评估镀层与基材之间粘附力的方法。
镀层结合力是确保涂层品质的关键指标，对于保证涂层的使用寿命和性能至关重要。
本文将从测试方法、影响因素和常见应用领域等方面进行全面、详细、完整且深入地探讨镀层结合力测试。
测试方法剥离测试剥离测试是常用的测量镀层结合力的方法之一。
它通过施加外力来测量镀层与基材之间的结合强度。
常见的剥离测试方法包括剥离试验机法、压片剥离法和剪切试验法。
标准试验标准试验是镀层结合力测试中常用的方法之一。
国际标准化组织（ISO）和美国材料和试验协会（ASTM）等机构发布了一系列标准试验，用于评估不同类型镀层的结合力。
例如，ISO 4624标准试验用于涂装工业，可以测量涂层与基材之间的粘性力。
微刚度测试微刚度测试是一种新兴的测试方法，用于评估镀层结合力。
它通过使用纳米压痕仪测量镀层受力时的弹性变形来评估镀层结合力。
微刚度测试具有快速、高精度和无损伤的特点，适用于各种镀层材料的测试。
其他测试方法除了剥离测试、标准试验和微刚度测试外，还有一些其他测试方法可用于评估镀层结合力。
例如，离子束法可以通过将高能离子轰击镀层来评估结合力。
此外，还有一些表面形貌分析方法（如扫描电子显微镜和原子力显微镜）可以用于评估镀层结合力的质量。
影响因素镀层结合力受到多种因素的影响。
下面列举了一些常见的影响因素：1.基材表面处理：基材的清洁度、表面粗糙度和化学活性等都会影响镀层结合力。
适当的基材表面处理可以提高镀层结合力。
2.镀层材料：镀层材料的选择和制备工艺会直接影响结合力。
不同材料的结合力可能会有所差异。
3.镀层厚度：镀层厚度对结合力有显著影响。
通常，较厚的镀层可以提供更好的结合力。
4.环境条件：环境条件，例如温度和湿度，会对镀层结合力产生影响。
恶劣的环境条件可能导致结合力下降。
5.测试方法：不同的测试方法对结合力的评估结果有所差异。
因此，在进行结合力测试时应选择合适的测试方法。
6.其他因素：其他因素，如镀层制备工艺、表面镀层形态和结构等，也会影响镀层结合力。
镀膜结合力1. 介绍镀膜结合力是指在金属表面上镀覆非金属薄膜时，薄膜与基体之间的结合强度。
它是评估镀层质量和性能的重要指标之一。
好的镀膜结合力能够确保镀层不易剥落、龟裂或起泡，从而提高金属制品的耐磨性、耐腐蚀性和美观性。
2. 影响因素2.1 表面处理表面处理是影响镀膜结合力的关键因素之一。
在进行镀覆前，通常需要对金属表面进行清洗、除油、除锈等处理，以去除表面污染物和氧化物。
这样可以提高基体表面的粗糙度和活性，增加与非金属薄膜之间的接触面积和化学反应机会，从而增强结合力。
2.2 镀液成分镀液成分也是影响镀膜结合力的重要因素之一。
不同类型的镀液有不同的化学成分，可以通过调整其配方来改变镀层的结构和性能。
例如，添加一些有机物可以改善镀层与基体之间的结合力，而添加某些金属盐类则可以增强镀层的硬度和耐磨性。
2.3 镀液工艺参数镀液工艺参数对镀膜结合力也有一定影响。
例如，镀液温度、镀液浓度、电流密度等参数的变化都会影响到镀层的结构和性能。
通常情况下，较高的温度和适当的电流密度可以提高镀层的致密性和结合力。
3. 测试方法为了评估镀膜结合力，常用以下测试方法：3.1 划格试验划格试验是通过在镀层表面划线或刻痕来评估其结合力。
通常使用硬度较高的材料（如钢笔尖）在一定压力下划过镀层表面，观察是否出现剥离、龟裂或起泡等现象。
根据划痕形态和长度可初步评估镀膜结合力的好坏。
3.2 剥离试验剥离试验是通过施加外力来测试镀层与基体之间的结合强度。
常用的方法包括剥离试验机、压痕法和拉伸试验等。
在测试过程中，通过施加逐渐增大的力量来观察镀层是否能够牢固地附着在基体上，从而评估其结合力。
3.3 酸蚀试验酸蚀试验是通过在镀层表面进行酸蚀处理来评估其结合力。
通常使用一定浓度的酸溶液（如盐酸）浸泡在镀层上一段时间后，再观察是否出现剥离或起泡等现象。
根据腐蚀程度可以初步判断镀膜结合力的好坏。
4. 提高镀膜结合力的方法为了提高镀膜结合力，可以采取以下措施：4.1 表面处理改进改进表面处理工艺，确保金属基体表面清洁、光滑，并去除氧化物和污染物。
【电镀基础讲座】第十三讲──镀层的结合力(二)袁诗璞4 钢铁件镀铜的结合力问题钢铁件是应用最广的基体材料，而在其上镀铜的工艺又很多。
镀铜的无氰化比镀取铜合金易于实现。
故对钢铁镀铜的结合力问题应有较全面的了解。
4. 1 金属的钝化问题金属的钝化性与电镀的关系十分密切。
从许多书籍、手册中都可查到难镀材料的镀前特殊处理要求。
这些材料之所以难镀，绝大部分都与其易钝性密切相关。
第四讲已简单讨论过钝化与活化的问题，本讲考虑到这一问题对电镀的重要性，再作较详细的讨论。
钝化与活化是相反的行为：钝化使金属的电极电位向正方向偏移，而活化则使其向负方向偏移。
通过测定金属在不同介质中的电位–时间曲线，可判定其钝化与活化状态。
钝化是因为在纯金属或合金表面形成了钝化层(多为氧化层)。
当设法去掉钝化层后，纯金属或合金由钝化态转变为活化态。
电镀时，镀层只有在完全处于活化的表面上沉积，才能得到好的结合力和外观。
若表面存在钝化层，一方面拉大了镀层与基体金属原子间的距离，使万有引力下降；另一方面，不可能在两种金属原子之间形成金属键。
金属是否会钝化，与所处介质条件有关，但更主要的是取决于金属本身的性质。
对此，可比较金属“钝性系数”的大小：钝性系数越大的金属，越易钝化，且钝化层越致密。
部分金属的钝性系数为：钛，2.44；铝，0.82；铬，0.74；铍，0.73；钼，0.49；镁，0.47；镍，0.37；钴，0.20；铁，0.18；锰，0.13；锌，0.024；钙、铜、铅、锡，~ 0.00。
钛是极易钝化的金属，而钙、铜、铅、锡则不易钝化。
在钝性系数小的金属中掺入一定质量分数的一种或几种钝性系数大的金属而形成合金，则会提高其易钝化性，从而提高耐蚀能力。
例如，在钢中加入13%以上的铬则成为铁素体或马氏体不锈钢(如0Cr13和4Cr13)；再掺入更易钝化的钛等，则成为更耐蚀的奥氏体不锈钢，典型的是不具铁磁性的1Cr18Ni9Ti不锈钢(含铬18%、镍9%及少量的钛)。
而含钼的不锈钢则具有较好的耐硫酸腐蚀性。
电镀锌镍合金甚至锌铁合金的耐蚀性也比电镀纯锌要好得多。
为了取代六价铬镀锌钝化，目前的三价铬钝化液中多要加入镍盐、钴盐。
无铬钝化虽有不少研究，但其耐蚀性均不如含铬钝化。
有人认为无铬钝化最有前途的还是采用钛盐、稀土金属，钼酸盐钝化则次之。
在20世纪70年代末，笔者曾见过用硫酸氧钛作主盐的钛盐银白钝化产品，不但白度很高，且抗蚀性不错；但其缺点是为了保证钛离子处于高价态，要加入大量不稳定的双氧水，故未有推广。
4. 2 铁的易钝化性尽管铁的钝性系数仅0.18，但已属于易钝化金属。
多年前就有人做过试验：在空气中将铁丝折断，立即放入汞中，断面处已不能生成铁汞齐；而在汞中将铁丝折断，断面处却可以生成铁汞齐。
原因是：铁丝在空气中被折断的瞬间，其断面处已被空气中的氧所氧化而发生钝化，在钝化后的断面上不能形成铁汞齐。
钢铁件在除油、活化后本已被活化了，但活化后再水洗时，因溶解氧的氧化作用也不同程度地被钝化。
在无氰碱铜液中，铁会进一步钝化，且在碱性条件下，其钝态可长期保持，而不会自然活化。
20世纪70年代，笔者曾测定过当时提出的几种无氰碱铜液中铁试片的电位–时间曲线。
发现在氰化镀铜液中，电位会随时间而变负，达到一稳定值；而在所有无氰碱铜液中，电位都会变得更正，最后也趋于一个完全钝化的稳定值，其中以焦磷酸盐镀铜液中的电位最正(有人认为还可形成某种形式的磷化膜)。
由此证明，除了氰化镀铜液中CN−对钢铁件有化学活化作用外，无氰配位剂均无活化作用，钢铁件在无氰碱铜液中反而会进一步钝化。
于是笔者撰文《钢铁件镀铜的结合力问题》，发表在《材料保护》1981年第2期上。
但与钛、铝、铬、镍不同的是，铁的钝性系数不大，形成的钝化膜薄而不致密，在大气中无防蚀能力而使铁很易生锈。
在电镀中利用铁的易钝性的例子也不少，如：在浓硝酸中褪除镍层后，铁基体呈钝态而不被腐蚀；因浓硫酸具有强氧化性，钢铁件用浓硫酸除油后被钝化了，不会被腐蚀。
另外，可用硝酸铵溶液阳极电解，一次性褪除铜–镍–铬镀层。
若掌握得好，褪去镀层后钢铁件不腐。
原因是：电流密度足够大时，阳极析氧，使钢铁件电解钝化了；3NO −在阴极还原时可生成亚硝酸根，其氧化性会促使钢铁件发生化学钝化。
但若阳极电流密度过小，氧气析出量不大或褪镀液过稀时，钢铁件会受腐蚀。
在电镀无氰化的进程中，镀锌在一般产品上已实现了无氰化，但钢铁件直接无氰镀铜，至今难有大生产适用的工艺。
在光亮酸铜镀液中，因产生严重置换而导致结合力很差；而在无氰碱铜镀液中，易做到无置换铜，但难以使钝化了的钢铁件快速活化。
4. 3 使钢铁件快速活化的办法 4. 3. 1 化学活化法 能使钢铁件化学活化的常用物质只有H +与CN −。
4. 3. 1. 1H +的化学活化作用H +的化学活化原理类似于酸洗：FeO + 2H + = Fe 2+ + H 2O 。
因此在酸性条件下，钢铁件的置换镀与电沉积都不存在难以去除钝化膜的问题，但镀铜时易产生严重置换铜。
快速的置换铜层是疏松的，其上的电沉积铜层无最起码的结合力。
所以硫酸盐光亮酸性镀铜前必须预镀暗镍或铜层，目的就在于防止严重置换。
在无氰碱铜的工艺试验中，有人提出先进行一般的活化、水洗，再在对无氰碱铜液无害的有机酸中作二次活化，不清洗而直接镀无氰碱铜。
其原理是利用有机酸溶液中离解出的H +对钢铁件作二次活化，不清洗则保持在活化态进行电沉积。
实验是成功的，但大生产必须注意其潜在的危险性：(1)不断带入的有机酸(如柠檬酸)会降低无氰碱铜液的pH ，应及时用合适的碱调节pH ；(2)有机酸在无氰碱铜液中会因碱的中和作用及扩散作用而离开制件表面(特别是采用阴极移动或空气搅拌时，对流传质会加强这一作用)，若电沉积速度小于工件表面H +的消失速度，钢铁件会再度快速钝化，结合力又下降(特别是复杂件的深凹处及大平面件的中间部位)。
因此，上述方法只适用于简单小件，且应带电入槽，并采用冲击镀。
4. 3. 1. 2氰根的化学活化作用在碱性条件下，至今未找到有化学活化功能的非氰配位剂。
氰化镀铜易取得好的结合力，原因是多方面的，其中之一是公认的CN −有化学活化功能。
但CN −是如何使钢铁件化学活化的，至今未见机理报道。
笔者推测，可能是因为CN −对Fe 2+具有较强的配位功能，会生成K 不稳常数小至10−42的[Fe(CN)6]4−配离子，将Fe 2+强行从FeO 中拉出来。
其反应可能为：FeO + 6CN − + H 2O → [Fe(CN)6]4− + 2OH −。
4. 3. 2 电解活化预镀 4. 3. 2. 1电解活化原理当阴极电流效率低时，阴极上H +很易还原为氢原子，再生成氢气。
尚未结合成氢气分子的氢原子被称为活性氢原子，具有很强的还原能力，能还原去除钝化膜，使钝化了的金属得以电解活化。
如：FeO + 2H → Fe + H 2O 。
电解活化在电镀中有广泛应用。
在钝化了的镍及铬上镀铬前，可在低浓度硫酸溶液中作阴极电解活化。
铬上镀铬时采用“阶梯升电法”，先局部只析氢而无铬沉积，当原先的铬层活化后，再沉积上的铬光亮而不发灰。
不锈钢等易钝化金属在“闪镀镍”液中电解活化的同时，也镀上了薄层纯镍。
4. 3. 2. 2电解活化预镀铜在低主盐浓度、高配合比的无氰碱铜液中，利用析氢电解活化钢铁件的同时预镀上薄层铜，再利用铜不易钝化的性质，清洗后镀其他铜。
日本青谷薰等提出的高焦磷酸盐钢铁件闪镀铜工艺为：焦磷酸铜 28 g/L焦磷酸钾 254 g/L柠檬酸钾 23 g/L pH 8.0 ~ 8.3J k 2.0 ~ 2.5 A/dm 2t 2 ~ 3 min θ 18 ~ 22 °C空气搅拌强烈锌压铸件在室温下预浸质量分数为5%的焦磷酸钾液30 s 后，不经水洗，带电入槽闪镀铜后可再镀光亮焦磷酸铜。
4. 3. 3电位活化理论电位活化理论认为，只要起始阴极电流密度大于某一数值(称为临界活化电流密度)时，由于有足够的阴极极化值，阴极电位负于某一临界活化电位时，钢铁件会突然由钝化态转变为活化态，此时沉积上的铜层具有良好结合力。
有人测得焦磷酸盐镀铜的临界活化电流密度为2.0 A/dm 2，但其老化液的允许电流密度仅0.8 A/dm 2左右，个中原因至今不明。
HEDP 镀铜原始研制报告中指出，该工艺的临界活化电流密度为1.0 A/dm 2。
该理论的具体活化机理尚未见报道，推测可能发生了如下反应：FeO + H 2O + 2e − → Fe + 2OH −。
电位活化理论能解释HEDP 镀铜时并无明显析氢而又可取得良好结合力的事实。
4. 4 置换铜问题钢铁件直接无氰镀铜之所以困难很大，一方面要解决钢铁件的快速活化问题，另一方面又要解决基本不产生置换铜的问题，二者缺一不可。
酸性条件下可借H +的化学活化作用解决钝化问题，但难以解决置换问题；碱性配合物电镀可解决快速置换铜问题，但又难以解决快速活化问题。
为什么必须采用强配位剂才能解决置换铜问题呢？因为置换反应的推动力是原电池电动势。
铜–铁的电动势Cu Fe E ϕϕ=−。
只有E ≤0时，才不会发生置换，因此要设法使Cu ϕ≤Fe ϕ。
办法只能是降低铜离子的实际电极电位。
仅从金属活动顺序或仅从标准电极电位来判断是否会置换，是无法解决置换铜问题的。
实际电位可根据能斯特方程计算：ln a RT nF a ϕϕ=°+氧化态还原态 (1)式中φ为实际电极电位，ϕ°为标准电极电位，n 为离子化合价，F 为法拉第常数，R 为气体常数，T 为热力学温度(即绝对温度，单位为K ，0 °C = 273 K )，a 为离子活度，ln 为自然对数。
若还原态为固体金属，则a 还原态= 1。
从式(1)可知，影响实际电位的可变因素有ϕ°、n 、T 及a 。
为简化计算，在25 °C 标准状况下，能斯特方程可简化为：0.05916lg a n ϕϕ=°+ (2)已知：对于一价铜离子，φ° = +0.522 V ，n = 1；对于二价铜离子，φ° = +0.345 V ，n = 2。
对于金属铁，2Fe ϕ+°= −0.441 V ，Fe a = 1，1的对数为零，则Fe a =2Fe ϕ+°= −0.441 V 。
不产生置换铜的条件是使Cu ϕ≤Fe ϕ= −0.441 V 。
对于二价铜离子，将相应数据代入式(2)，得：0.345 +2Cu 0.05916lg 2a +≤−0.441， 2Cu lg a +≤(−0.441 − 0.345) × 2 ÷ 0.05916 = −26.55， 即2Cu a +≤10−26.55 (mol/L)。
