第5章 电镀及化学镀
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电镀和化学镀
▪ ⑤搅拌的影响：搅拌增强电解液的流动，降低阴极的浓差 极化，使镀层结晶粗大，但搅拌允许提高电流密度，这可 抵消降低浓差极化的作用，并提高生产率。搅拌还可增强 整平剂的效果。
pH值及析氢的影响
▪ ①pH值的影响：镀液的pH值影响氢的放电电位，碱性夹 杂物的沉淀，沉积金属的配合物或水化物的组成，以及添 加剂的吸附程度。pH值对硬度和应力的影响，可能主要 是通过夹杂物的性质和分布起作用的。
▪ 若按镀层与基体金属之间的电化学性质可分为： 阳极性镀层和阴极性镀层： （1）凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极， 称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。 （2）而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极， 称阴极性镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。
▪ 若按镀层的组合形式分，镀层可分为： ▪ 单层镀层，如Zn或Cu层； ▪ 多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr镀层等； ▪ 复合镀层，如 Ni-Al2O3，Co-SiC等。
▪ 另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。例如铝合金镀 镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，若是时效强化铝 合金，镀后热处理将会造成过时效。此外，要考虑镀覆工 艺的经济性。
电镀的基本原理
▪ 电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原， 并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
▪ 电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。从水溶液 和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔 融盐电镀。
▪ 7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高镀层质量，常需 加入某种特殊添加剂。其加入量较少，一般只有几克每升， 但效果显著。这类添加剂种类繁多，按其作用可分为：
特殊添加剂
▪ 光亮剂——可提高镀层的光亮度。 ▪ 晶粒细化剂——能改变镀层的结晶状况，细化晶粒，使镀层致密。例
pH值及析氢的影响
▪ ①pH值的影响：镀液的pH值影响氢的放电电位，碱性夹 杂物的沉淀，沉积金属的配合物或水化物的组成，以及添 加剂的吸附程度。pH值对硬度和应力的影响，可能主要 是通过夹杂物的性质和分布起作用的。
▪ 若按镀层与基体金属之间的电化学性质可分为： 阳极性镀层和阴极性镀层： （1）凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极， 称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。 （2）而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极， 称阴极性镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。
▪ 若按镀层的组合形式分，镀层可分为： ▪ 单层镀层，如Zn或Cu层； ▪ 多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr镀层等； ▪ 复合镀层，如 Ni-Al2O3，Co-SiC等。
▪ 另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。例如铝合金镀 镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，若是时效强化铝 合金，镀后热处理将会造成过时效。此外，要考虑镀覆工 艺的经济性。
电镀的基本原理
▪ 电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原， 并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
▪ 电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。从水溶液 和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔 融盐电镀。
▪ 7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高镀层质量，常需 加入某种特殊添加剂。其加入量较少，一般只有几克每升， 但效果显著。这类添加剂种类繁多，按其作用可分为：
特殊添加剂
▪ 光亮剂——可提高镀层的光亮度。 ▪ 晶粒细化剂——能改变镀层的结晶状况，细化晶粒，使镀层致密。例
第五章电镀与化学镀.
副反应消耗了部分电荷(量)，使电流效率降低。 电流效率就是实际析出物质的质量与理论计算析出物 质的质量之比，即 η＝(m’/ m)×100％=(m’/kIt)×100％
电镀液的分散能力：
指电镀液所具有的使金属镀层厚度均匀分布 的能力，也称均镀能力。电镀液的分散能力越好， 在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度就越均匀。 根据法拉第电解定律可知，阴极各部分所沉积的 金属量(金属的厚度)取决于通过该部位电流的大小。 故镀层厚度均匀与否，实质上就是电流在阴极镀 件表面上的分布是否均匀。
活化液：
活化处理的实质是对工件的表面进行电解刻蚀和化学 腐蚀。 活化液的作用是用化学腐蚀和电解腐蚀的方法，去除 被镀零件表面的氧化膜和锈斑，使其露出金属本身组 织。 一般活化液都是酸性水溶液，具有较强的去除金属氧 化物的能力。活化液分为强活化液和弱活化液。
强活化液又分为硫酸型活化液和盐酸型活化液。硫酸 型活化液可采用各种金属，作用比较温和，正、反极 都可使用；盐酸型活化液比硫酸型活化液作用强烈， 也适用于各种金属，只能反极性作用。
缓冲剂：指用来稳定溶液酸碱度的物质。 阳极活化剂：镀液中能促进阳极活化的物质称 阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开 始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状 态而能正常地溶解。 添加剂：添加剂是指不会明显改变镀层导电性， 而能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中 所起的作用，添加剂可分为：光亮剂、整平剂、 润湿剂和抑雾剂等。
影响电镀质量的因素
pH值的影响：
镀液中的PH值可以影响氢的放电电位，碱性夹 杂物的沉淀，还可以影响络合物或水化物的组成以及 添加剂的吸附程度。 电镀过程中，若pH值增大，则阴极效率比阳极效 率高，pH值减小则反之。通过加入适当的缓冲剂可以 将pH值稳定在一定范围。
物理电镀与化学电镀
化学电镀特点
Байду номын сангаас
化学镀是在有钯等催化活性物质的外表， 通过甲醛等还原剂的作用，使铜、镍等离 子还原析出。化学镀相对于电镀的优势主 要有：基体范围广泛，镀层厚度均匀，工 艺设备简单，镀层性能良好。 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸 泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均 匀，几乎可以达到仿形的效果。
物理电镀与化学电镀区别
化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需 要外加的电流和阳极。 化学镀由于大部分使用食品级的添加剂， 不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学 镀比电镀要环保一些
什么是物理电镀？
物理电镀则是通过电解阳极之粗铜、镍， 通过铜、镍离子得失电子在电镀阴极沉积 铜、镍，其反应过程需要使用电。
物理电镀特点
物理电镀的特点是，有极好的分散能力和 深镀能力 ，镀后的镀层有光泽性。 电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表 面施镀。 电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化 学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化 学镀提前完成。 电镀可以实现很多色彩。
物理电镀与化学电镀区别
作者：杨永华
什么是化学电镀？
电镀是个化学变化,涉及到电子转移,得失以及 物质的相互转化. 电镀过程因为有新物质生成所以是化学变化。 化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。
通过化学反应来实现的，其反应过程无需使用 电。 化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色
电镀化学镀的区别
化学镀与电镀的区别
原理：原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。
厚度：电镀层厚度大于化学镀层
均匀性：化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。
适用性：电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。
晶态：高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。
速度：电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得多，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。
结合力：化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。
环保：化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。
颜色：化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。
氢脆：电镀存在氢脆现象，而化学镀没有
功能镀层：化学镀可以镀上功能镀层，价格也低廉，电镀则不能镀上功能镀层
热变形：化学镀不存在，电镀存在
可控性：化学沉积层的厚度可控，其工艺简单，操作方便，温度低，成本比其它表面处理防护低，适用于在中、小型工厂或小批量生产。
电镀和化学镀-资料
• 国内电镀工业发展分成三个阶段： 解放前（1949年以前）：空白 解放后至改革开放（1949-1978）：开始拥有自 己的电镀厂 改革开放后：电镀水平得到大幅度的发展，但与 发达国家相比还有很大差距。
2020/4/5
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
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。
2020/4/5
第一章 绪论பைடு நூலகம்
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；
2020/4/5
第一章 绪论
三、按镀层组合分类
• 简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求； • 组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹
带不溶性的微粒-复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。
2020/4/5
1.3 电镀工业的发展状况及展望
• 国外1800年就公布了镀银的文献，到目前为止电 镀工业逐步成为完整的工业体系。
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
2020/4/5
2 金属的电沉积
2020/4/5
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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
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பைடு நூலகம்
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；
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第一章 绪论
三、按镀层组合分类
• 简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求； • 组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹
带不溶性的微粒-复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。
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1.3 电镀工业的发展状况及展望
• 国外1800年就公布了镀银的文献，到目前为止电 镀工业逐步成为完整的工业体系。
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
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2 金属的电沉积
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电镀化学镀的区别
电镀化学镀的区别work Information Technology Company.2020YEAR
化学镀与电镀的区别
原理：原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。
厚度：电镀层厚度大于化学镀层
均匀性：化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。
适用性：电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。
晶态：高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。
速度：电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得多，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。
结合力：化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。
环保：化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。
颜色：化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。
氢脆：电镀存在氢脆现象，而化学镀没有
功能镀层：化学镀可以镀上功能镀层，价格也低廉，电镀则不能镀上功能镀层热变形：化学镀不存在，电镀存在
可控性：化学沉积层的厚度可控，其工艺简单，操作方便，温度低，成本比其它表面处理防护低，适用于在中、小型工厂或小批量生产。
2。
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。
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
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。
14
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。
18
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。
33
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。
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目前有230多种电镀合金体系，应用的约有30 余种。
例：黄铜,白铜,Zn-Sn,Pb-Sn,Zn-Cd,Ni-Co
Ni-Sn, Cu-Sn-Zn
2013-7-28
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（1）合金共沉积的条件
①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉
积出来。
②共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。如果 相差太大，则电位较正的金属将优先镀出来。
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。
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（3）合金电镀的特点
与热冶金合金相比，主要特点：
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，电镀合金与热熔合金比，硬度高， 延展性差。
金属离子在进行电化学还原前，其主要存在形式在阴极附 近或表面发生化学转化，转变为参与电极反应的形式，该过程为 前臵转换； 然后金属离子再以此形式在阴极表面得到电子，还原为金 属原子，称电荷转移。
③电结晶：晶核的形成和生长
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（5）影响电镀层质量的基本因素
1.镀液的影响 ① 主盐浓度：主盐浓度越高，则浓差极化越小， 导致结晶形核速率降低，所得组织较粗大。 ② 配离子：配离子使阴极极化作用增强，镀层 比较致密，镀液的分散能力也较好，整平能 力较高。 ③ 附加盐：附加盐除可提高镀液的电导性外， 还可增强阴极极化能力，有利于获得细晶的 镀层。
当阳极不溶时，镀液中金属离子逐渐减少，变得酸化。 另一方面，阴极上氢的析出会使溶液碱化。 所以电镀时： 如PH值上升，表明阴极效率比阳极效率低； 如PH值下降，阳极效率比阴极效率低。
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3.电流参数的影响 <1>电流密度。
1）电流密度低，阴极极化作用小，镀层结晶粗大，甚至没有镀层； 2）随电流密度提高，阴极极化作用增大，镀层变得细密； 3）电流密度过高，结晶沿电力线方向向电解液内部迅速增长，镀层产生结瘤 和枝状结晶，甚至烧焦； 4）电流密度极大时，阴极表面强烈析氢，PH变大，金属碱盐夹杂在镀层中， 镀层发黑； 5）电流密度增大，会使阳极钝化，导致镀液中金属离子缺乏。
还原条件：本身的电化学性质
金属的还原电位与氢还原电位的相对大小
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离子的放电顺序
阳离子： 与金属活动顺序相反。即 K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+.
电镀层必须满足的基本条件
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。
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（2）电镀装置构成及原理（以镀铜为例）
①外电路：直流电源、导线 ②两电极： 阴极还原反应： Cu2++2e→Cu(形成镀层) 阳极氧化反应： Cu－2e→Cu2+(阳极溶解) ③电镀液：含有镀层金属离 子的电解质溶液 电镀过程中，硫酸铜溶液的浓度保持不变。
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6.搅拌的影响 1）降低阴极极化，使晶粒变粗； 2）提高电流密度，提高生产效率； 3）增强整平剂的效果。
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7.基体金属对镀层的影响 <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。
1）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。 2）若材料（如不锈钢、铝等）易于钝化，不采取特殊活化措施，也 难得到高结合力镀层。 3）基体材料与沉积金属的晶体结构相匹配时，利于结晶初期的外延 生长，易得到高结合力的镀层。
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5.温度的影响
温度升高，阴极极化作用降低，镀层结晶粗大。原因：
1）扩散加速，浓差极化下降； 2）离子的脱水过程加快，离子和阴极表面活性增强，也降低了电化 学极化。
实际生产中常采用加温措施，目的是增加盐类的溶解度， 从而增加导电能力和分散能力，允许提高电流密度上限， 提高阴极效率，减少镀层吸氢量。 不同的镀液有其最佳的温度范围。
表面工程
第五章 电镀及化学镀
主要内容
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 电镀 合金电镀 复合镀 电刷镀 化学镀
5.1 电镀
（1）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）: 2Cl－－2e ＝Cl2↑
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镀锌
镀铜
镀镍
常用单金属电镀
镀铬
镀锡
镀银
镀金
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5.2
合金电镀
定义：在一个镀槽中，同时沉积含有两种或两种以上
金属元素的镀层称为合金电镀。
合金电镀始于1835～1845年。 20世纪20年代起还很少应用于工业。
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3）平衡共沉积。两种金属从处于化学平衡的镀 液中共沉积，称平衡共沉积。特点是在低电流密 度下沉积层中的金属含量比等于镀液中的金属含 量比。很少见。 4）异常共沉积。特点是电位较负的金属反而优 先沉积，不遵循电化学理论，在电化学反应过程 中还出现其他特殊控制因素，不符合正常概念。 较少见。 5）诱导共沉积。钼、钨和钛等金属不能自水溶 液中单独沉积，但可与铁族金属实现共析，称诱 导共析。能促使难沉积金属共沉积的铁族金属称 为诱导金属。
<2>镀液中金属总浓度的影响：
1）在金属浓度比不变的情况下，改变镀液中金属的总浓 度，在正则共沉积时将提高不活泼金属的含量，但不如改 变该金属浓度时明显。 2）对非正则共沉积的合金组分影响不大，而且与正则共 沉积不同，增大总浓度，不活泼金属在合金中的含量视金 属在镀液中的浓度比而定，可能增加也可能降低。
2013-7-28
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（4）合金共沉积的类型
1）正则共沉积。特征是基本上受扩散控制。电 镀参数通过影响金属离子在阴极扩散层中的浓度 变化来影响合金镀层的组成。主要出现在单盐镀 液中。 2）非正则共沉积。特征是受扩散控制程度小， 主要受阴极电位的控制。某些电镀参数对合金沉 积的影响遵守扩散理论，另一些却与扩散理论相 矛盾。同时，对于合金共沉积的组成的影响，各 电镀参数的表现都不像正则共沉积那样明显。主 要出现在采用络合物沉积的镀液体系。
<2>表面加工状态
1）镀件表面过于粗糙、多孔、有裂纹，镀层亦粗糙。 2）在气孔、裂纹区会产生黑色斑点，或鼓泡、剥落现象。 3）铸铁表面的石墨有降低氢过电位的作用，氢易于在石墨位置析出， 阻碍金属沉积。
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8.前处理的影响
1）电镀前，需对镀件表面作精整和清理（去除毛刺、夹 砂、残渣、油脂、氧化皮、钝化膜），使基体金属露出洁 净、活性的晶体表面。才能得到健全、致密、结合良好的 镀层。 2）前处理不当，会导致镀层起皮、剥落、鼓泡、毛刺、 发花等缺陷。
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电解CuCl2溶液示意图
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电镀：是指利用电解原理，电解液中的金属离子还原， 并沉积到零件表面形成具有一定性能的金属镀层的过程。 铜的电解精炼：
纯铜 粗铜 （含Zn、 Fe ） 镀件
镀铜
铜
硫酸铜溶液
硫酸铜溶液
目的: 改善基体材料外观，赋予材料表面各种物理化学性 能，如耐蚀、耐磨、装饰、钎焊及电、磁、光学性能。 一般为几微米到几十微米厚。
<2>电流波形。电流波形对镀层质量的影响，在某些镀液 中非常明显。
1）电流波形通过阴极电位和电流密度影响阴极沉积过程，进而影响镀 层的组织结构、甚至成分，使镀层性能和外观发生变化。 2）三相全波整流和稳压直流相当，对镀层组织几乎没有影响，其它波 形则影响较大。
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电镀层分类
1）按性能分 防护性镀层：防腐蚀； 防护装饰性镀层：防腐蚀、装饰； 功能性镀层：明显改善基体金属某些特性。
2）按镀层与基体金属的电化学活性分 阳极性镀层：机械保护+电化学保护； 阴极性镀层：机械保护。
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得e能力依次增强
阴离子： 除Au、Pt外的金属做电极放电能力﹥阴离子。即： K 、Ca 、 Na… Cu 、 Hg 、 Ag ﹥S2－、I － 、 Br －、 Cl －、OH －、 NO3 －、SO4 2－
失e 能力依次减弱
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（4）电镀过程三个步骤
①液相传质：金属的水合离子或络离子从溶液 内部迁移到阴极表面； ②电化学还原：前臵转换和电荷转移
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（3）电镀液
主要组成： 主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、阳极活化 剂、添加剂（光亮剂、整平剂、晶粒细化剂、润 湿剂、应力消除剂、镀层硬化剂等）。