电镀知识讲座解析

实践表明：提高金属电结晶时的阴极极化作用，可提高
晶核的生长速度，可获得结晶细致、排列紧密的镀层。
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电镀溶液中的主要成分及作用：
主盐：含有被镀金属的盐，提供金属离子。
提高镀液中的主盐浓度，可以使用较高的电流密度,溶液 的导电性和阴极电流效率都较高 ，但镀液带出损耗较 大。
降低镀液中的主盐浓度，可采用的阴极电流密度较低， 分散能力和覆盖能力较好。
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络合剂：用于与金属离子络合配位，提高阴极极化。
同时增加药水导电能力。
络合剂含量高：阳极溶解好，阴极极化作用大，镀层 结晶细致，镀液分散能力和覆盖能力 较好。但阴极电流效率低。
络合剂含量低：镀层结晶粗，镀液分散能力和覆盖 能力较好。
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添加剂：吸附在工件表面提高阴极极化。
有
增加药水电阻的效应。
⑤
Ie
e--电子流动的方向
A--电流显示ຫໍສະໝຸດ ②V--电压显示③
② 渡槽
③ 药水
④ 阴、阳极
④
⑤ 连接导线
4
• 电极反应：
阴极反应： M n ne M 2H 2e H 2
阳极反应： M ne M n
4OH 4e 2H 2O O2
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导体：能导电的物质
电子导体：由电子来传导电流的导体； 电子导体的电阻率随温度的升高而增大。
t—通电的时间(h) Q—通过的电量(A*h) K—比例常数，称为电化当量(g/A*h)
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电流效率：当一定电量通过时，在电极上实际
获得的产物质量与通过同一电量时按法拉第定律 所获得的产物质量之比。
m η= k*I*×t 100%
m = γ*S*σ* 10-2
γ：析出金属的比重(g/cm3) I：电流(A)
3)、宏观分散能力：分布能力、深度能力； 4)、微观分散能力：整平性。
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应力： 沉积层中的应力，由于晶格参数的不
相配或外来物质的夹带而产生，例如氧化 物或氢氧化物，水、硫、碳、氢或金属杂 质，这些杂物阻止正常晶格的形成，或者 生成脆性的晶粒间的沉积。
注：有个别的基体材料本身的应力也 会影响到最底层的沉积层应力。
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阳极过程： 电镀槽是由阴极、阳极和溶液共同构成的一个整
体，阳极过程和阴极过程是电镀中相互依存而又 相互影响的两个方面，阳极除了能起到组成电路 回路的作用之外，还可以补充镀液中的金属离子， 控制电流在阴极表面的分布。
搅拌能加速溶液的对流，是阴极附近消耗 的金属离子得到及时补充和降低阴极的浓差极 化作用，因此其它条件不变时，搅拌会使镀层 结晶变粗。
但搅拌提高电流密度的上限值，可在较高 的电流效率下获得紧密细致镀层。
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沉积层厚度的分布：
1)、电流分布：受阴极形状和在溶液中的位置 的影响；
2)、金属分布：受阴极电流效率随电流密度的 变化的影响；
电镀知识讲座
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第一讲 电镀原理简介
电镀：以电化学氧化还原理论为基础，用电 解方法将一种或几种金属沉积在另一种金属或非 金属表面的过程。
目的：改变表面的特性。
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• 电镀根据镀层用途可分为： 装饰性镀层：五金产品 功能性镀层：半导体产品
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电镀电路
E
①
①E--直流电源 R--电流电压调制 I--电流流动的方向
离子导体：依靠离子的定向移动来传导电流的导体。 离子导体的电阻率随温度的升高而变小。
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电解质溶液的传递方式 • 对流 • 扩散 • 电迁移
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电解第一定律： 电解时，电极上析出（或溶解）物质的质量与通过的
电量成正比。 m=K*Q=K*I*t m—电解析出(或溶解)物质的质量（g) I—通过的电流强度(A)
离其起始电位值的现象。
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极化分类： 电化学极化：电极上电化学反应受到阻
滞而引起的极化，或者说由于电极上的电 化学反应小于电子运动速度而造成的极化。
浓差极化：反应物或反应产物在溶液中 的扩散受到阻滞而引起的极化，或者说由 于溶液中的物质扩散速度小于电化学反应 速度而造成的极化。
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Polarization Curve 极化图表
安培 I
限制电流 Limiting Current
还原势 Reduction Potential
V电压
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• 电镀的结晶过程:
1、液相传质步骤 2、前置转化步骤 3、电荷转移 4、表面扩散或形核 5、形成结晶
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电镀的结晶过程又可简单的描述成：
晶核的生成和成长过程。电镀过程中当晶核的生成 速度大于晶核的成长速度时，便可获得结晶细致、排列紧 密的镀层，其具有较好的防护性能和外观质量。
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结合力：
在组成基体金属晶粒的晶格表面，存在一个由 晶格力延伸而成的力场，在沉积过程中达到表面 的金属离子，将被迫占据与基体金属晶粒结构相 连续的位置，这种结合的强度就会接近于基体金 属本身的结合强度（除非可能存在着两种品格的 明显不配）因此，电镀层的粘附强度就和基体的 抗粘强度很接近。
通常有这样的印象，认为电镀的镀层往往很容 易剥落，实际上这是因为不良的电镀操作所造成， 一般是在基体的准备方面，而不是由于结合力有 什么本质上的弱点。
尖端和凸出处形成如树枝的金属镀层， 即所谓“烧焦”。
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2、电镀溶液温度： 当其它条件不变时，升高温度，离子扩散速度、
阴极反应速度加快，阴极极化降低，镀层结晶变 粗。
但升高温度可提高溶液的导电性，促进阳极溶 解，可采用较高的电流密度，增大阴极极化，提 高阴极效率，减少针孔、降低镀层内应力。
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3、搅拌：
阳极去极化剂：使阳极电位变负，降低阳极极 化，促进阳极溶解。
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PH值缓冲剂：减小PH值变化幅度。 润湿剂：提高镀件表面的润湿力。 抗氧化剂：防止低价金属氧化成高价金属。
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影响镀层结晶的因素： 1、阴极电流密度：在镀液获得良好镀层的电流
密度范围内，阴极电流密度增大，阴极极化 随之增大，镀层结晶变的细致紧密。当阴极 电流密度超出其电流密度范围： 过低：阴极极化作用小，镀层结晶晶粒较粗。 过高：镀件表面产生形状如海绵的疏松镀层，
S：受镀面积（dm2）
t：时间(h)
σ：镀层厚度（µm） k：电化当量(g/A*h)
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双电层：电极与溶液界面上存在着的大小 相等、电荷符号相反的电荷层
－＋ －＋ －＋ －＋
金属表面带负电
＋
－
＋
－
＋
－
＋
－
金属表面带负电
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电极电位： 由于双电层的存在，在金属与溶液界
面间产生的电位差。
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极化： 当电极上有电流通过时，其电极电位偏