[09554]金属电沉积技术与应用
电沉积法制备多孔金属材料的研究
电沉积法制备多孔金属材料的研究随着科学技术的不断发展和创新，许多新的制备材料的方法也随之涌现。
其中，电沉积法是一种非常重要的制备技术，它可以利用电化学原理在电极表面上制备各种材料。
多孔金属材料是一类具有很好性能的新兴材料，在很多领域都有广泛的应用前景。
本文将阐述电沉积法制备多孔金属材料的研究进展和方法。
一、多孔金属材料的研究现状多孔金属材料是指表面或内部具有微孔和介孔的金属材料。
这种材料相较于传统的普通金属材料，具有更大的比表面积和更好的吸附性能等优点，因而在光催化、电催化、电极等领域有广泛的应用。
以光催化为例，多孔金属材料由于其多孔的结构，在提高催化剂利用率的同时，也能够提高反应速率和稳定性。
因此，多孔金属材料在新能源、环境保护、生命医学等领域中都有着很大的应用前景。
二、电沉积法制备多孔金属材料的基本原理电沉积法是一种通过电极表面的化学反应，在电极表面沉积金属或合金的方法。
其基本原理是利用电化学原理，在外场的作用下，将无机离子从电解质中沉积在电极上，从而形成所需的材料。
在制备多孔金属材料时，电沉积法可通过控制电极电位、电流密度和电解液的成分和条件等参数，调整所沉积的金属材料的孔径大小、形貌和分布等特征，从而达到制备所需的多孔金属材料的目的。
三、电沉积法制备多孔金属材料的制备步骤（1）电解液溶液制备电解液是电沉积法制备多孔金属材料时不可忽略的一个重要参数。
具体来说，它需要提供必要的金属离子，同时还要满足调节电极电位、控制沉积速率和影响孔径大小等多重作用。
因此，电解液的选择对于制备多孔金属材料来说至关重要。
（2）电极材料选择电极材料的选择直接影响多孔金属材料的品质和形态。
以普通的铜箔为例，酸性电解液可以使其表面产生空洞；而碱性电解液中，即使使用铜颗粒作为电极，也无法实现孔径的控制。
因此，在选择电极材料的过程中，需要考虑其特性和适用性，并对不同电解液的特殊适应性进行测试。
（3）电化学条件的控制在电沉积制备多孔金属材料时，电化学条件的控制也是十分关键的一点。
电沉积技术制备金属纳米结构的研究
电沉积技术制备金属纳米结构的研究金属纳米结构在纳米科技领域中占有重要地位，因其在光学、电子、催化、医学以及传感器等领域中的应用前景广阔。
电沉积技术作为一种重要的制备金属纳米结构的方法，被广泛应用于金属纳米结构的制备领域。
本文将从电沉积技术的基本原理、常见的电解液及其影响因素、金属纳米结构的制备方法以及电沉积制备金属纳米结构的研究现状等方面进行介绍。
一、电沉积技术的基本原理电沉积又称电化学沉积，是指通过在电极表面施加稳定的电场以控制导体表面的离子沉积。
这种方法可以制备出具有高度相同形状、结构和组成的纳米颗粒或纳米线。
电沉积技术可以实现精密的控制、恒定的环境条件下的结构调节和形貌控制，并且可以在不同的电解液体系中进行。
二、常见的电解液及其影响因素常见的电解液有硫酸铜、硫酸镍、硫酸铁等。
电解液的选择决定了电化学行为的特性。
例如，电解液中的金属离子浓度、氧化还原电位和酸度等参数会影响电沉积过程的物理化学性质，从而影响沉积物的成分、形貌、结构和性能。
此外，电解液的附加物如表面活性剂、添加剂、缓冲剂等也会对电沉积过程起到一定的影响。
三、金属纳米结构的制备方法金属纳米结构的制备方法主要包括物理法和化学法两种。
金属纳米结构的制备方法可以分为自发成核、生长机制和后处理三个阶段。
自发成核阶段是指在电极表面形成原子尺度的固体核，成为后续沉积的起始点。
生长机制阶段是指沉积物开始形成，并随时间演化成为所有期望的结构，包括表面形貌和化学成分。
后处理阶段是指通过加工和处理等方法进一步改变电极表面形貌和结构。
四、电沉积制备金属纳米结构的研究现状在电沉积技术制备金属纳米结构的研究中，许多科学家已经开发出多种定量实验和模拟方法，可以微观地描述电极表面物理化学变化和沉积物的演化。
其中，应用模型可以预测金属纳米颗粒的性质和结构，包括大小、形状和类型等。
在这方面，模型建立的挑战在于描述电化学行为和相变机制之间的复杂关系。
此外，尚需深入研究电沉积的反应动力学和金属纳米结构的表面组成和形貌对电沉积反应的影响等问题。
金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术
金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术1. 引言金属基纳米复合材料是一种新型的材料，具有优异的性能和潜在的广泛应用价值。
脉冲电沉积技术是一种制备金属基纳米复合材料的有效方法，其工艺简单、制备速度快、成本低廉等特点受到了广泛关注。
本文将针对金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术进行深入探讨和分析。
2. 金属基纳米复合材料的定义和特点金属基纳米复合材料是由金属基体和纳米尺度的增强相组成的复合材料。
其具有高强度、高硬度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等优秀性能，可以用于航空航天、汽车、电子等领域。
脉冲电沉积技术是制备金属基纳米复合材料的一种有效方法。
3. 脉冲电沉积技术的原理脉冲电沉积技术是利用电化学原理，在不间断地改变电流密度和方向的条件下进行电沉积的一种技术。
通过在金属基体上循环施加脉冲电流，可以有效控制纳米尺度增强相的分布和形貌，从而制备出具有优异性能的金属基纳米复合材料。
4. 金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术的工艺流程(1) 电沉积液的选择：选择适合的电沉积液对于制备优质的金属基纳米复合材料至关重要。
(2) 电沉积参数的优化：包括电流密度、脉冲频率、脉冲宽度等关键参数的优化，可以有效地控制金属基体和纳米尺度增强相的沉积速率和分布状态。
(3) 表面处理：通过表面处理可以增强基体的表面粗糙度，有利于增强相颗粒的固溶、析出和固定，从而提高金属基纳米复合材料的性能。
5. 金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术的应用前景金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术具有制备工艺简单、成本低廉、性能可控等优势，被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
未来，随着技术的不断进步，金属基纳米复合材料的脉冲电沉积制备技术将会得到更广泛的应用，并为材料科学领域带来新的突破。
6. 总结通过对金属基纳米复合材料脉冲电沉积制备技术的深入分析和探讨，可以发现该技术具有诸多优势，可以有效实现金属基纳米复合材料的制备。
也需要充分重视工艺参数的优化和表面处理的重要性，以保证制备出优质的金属基纳米复合材料。
电沉积技术在再制造中的金属结构修复技术研究
电沉积技术在再制造中的金属结构修复技术研究引言：再制造是指通过对废物或废旧产品进行加工和处理，使其重新恢复为具有使用价值的产品或材料的过程。
再制造的发展对于资源的有效利用和环境保护具有重要意义。
金属结构的修复是再制造过程中的关键环节，而电沉积技术作为一种非常有效的金属修复技术，具有广泛的应用前景。
本文将重点研究电沉积技术在再制造中的金属结构修复技术。
一、电沉积技术概述电沉积技术是一种利用电化学原理将金属离子沉积到导电基底上的技术。
该技术可以实现高精度、可控性强的金属修复。
电沉积技术主要包括电镀、电化学沉积、电解沉积等多种方法。
其中，电镀是最常见的应用方式之一。
在电镀中，通过阳极溶解金属离子形成阳极溶液，然后将阴极放置在该溶液中，通过外部电流使金属离子在阴极上沉积形成金属层。
二、电沉积技术在金属结构修复中的应用1. 表面修复电沉积技术在金属结构表面修复中具有广泛的应用。
在表面修复中，通常会出现金属材料表面的腐蚀、氧化、磨损等问题。
通过电沉积技术，可以在受损处沉积一层金属修复材料，使得金属结构的表面恢复平整，提高其使用寿命和性能。
2. 孔洞修复金属结构中的孔洞是常见的结构缺陷之一。
电沉积技术可以利用电流的力量，将金属离子在孔洞处沉积形成金属补充材料，从而修复孔洞。
修复后的孔洞不仅具有良好的结构完整性，还可以提高金属结构的承载能力。
3. 焊缝修复金属结构中的焊缝是容易出现疲劳裂缝等问题的关键部位。
通过电沉积技术，可以在焊缝处进行修复。
使用特定的电流和电解液溶液，可以在焊缝上沉积金属材料，填补焊缝的裂缝，提高焊缝的强度和密封性。
4. 薄板修复薄板结构是再制造中常见的金属结构。
由于薄板结构易受到外界力的影响，容易发生变形和破损。
电沉积技术可以通过控制电流和沉积速率，在薄板受损处沉积金属材料，修复变形和破损的问题，使薄板恢复其原本的结构和性能。
三、电沉积技术的优势与挑战1. 优势电沉积技术在金属结构修复中具有如下优势：（1）高精度：电沉积技术可以实现对金属修复材料的精确控制，可以精确沉积在受损处，提高修复效果。
污水处理中的电沉积与金属回收
该技术适用于处理各种重金属离子，如铜、镍、锌等，具有较高的回收率和较低的 成本。
该厂通过优化电沉积工艺参数，提高了金属回收率和降低能耗，取得了良好的经济 效益和环境效益。
成功案例的经验总结
针对这一问题，该厂应加强设备维护 和保养，确保设备正常运行；同时优 化电沉积工艺参数，提高金属回收率 和降低能耗。
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结论与建议
研究结论
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电沉积技术可以有效回收污水 处理中的重金属，如铜、镍、
锌等，实现资源化利用。
电沉积过程中，电流密度、电 解液成分和温度等因素对金属
回收率有显著影响。
选择合适的电沉积技术
根据废水中的金属种类和浓度，选择合适的电沉积技术和电极材料， 确保较高的金属回收率和较低的能耗。
优化工艺参数
通过实验和实际运行数据，不断优化电沉积的工艺参数，如电流密度 、电解液浓度、温度等，以提高金属回收率和降低能耗。
严格控制废水质量
确保进入电沉积系统的废水质量稳定，避免因水质波动导致金属回收 率下降或设备损坏。
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开展实际应用案例研究，将电沉积技术应用于大规模污水处理工程中 ，验证其可行性和经济效益。
THANKS
感谢观看
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物理法
利用金属的物理性质差异 进行分离，如重力、磁力 等。
化学法
通过化学反应使金属离子 还原成金属单质，如电解 、沉淀等。
生物法
利用微生物或酶的生物活 性进行金属回收，如生物 吸附、生物转化等。
金属回收在污水处理中的应用
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脉冲电沉积技术在材料制备中的应用研究
脉冲电沉积技术在材料制备中的应用研究近年来，脉冲电沉积技术已经成为材料制备中的一个重要方法。
这种技术以其高效、精准、环保的特点，越来越受到研究者的重视与关注。
那么，脉冲电沉积技术究竟有着怎样的应用前景，又是如何发挥其作用的呢？一、脉冲电沉积技术的工作原理脉冲电沉积技术是一种通过交变电流形式来完成沉积金属件的方法。
其基本工作原理为：利用交变电流的高频振荡，使得电极材料表面上的离子与氧化物形成一种高效的混合体，这种混合体可以在不依赖于额外热量的情况下，迅速堆积成一个连续产物。
通过不断积累，即可获得所需要的沉积件。
二、脉冲电沉积技术的应用范围1. 电子制造业脉冲电沉积技术在电子产品制造上广泛应用。
特别是在半导体行业中，这种技术可以用来制造一些高品质薄膜，如磁性材料、导电材料和光学薄膜等，有效地提高了产品的性能和质量。
2. 航空制造业在航空制造业中，脉冲电沉积技术的应用也十分广泛。
例如，在发动机制造领域中，这种技术可以用于生产高强度的轻质材料，例如钛、镁和铝等，这种材料具有良好的耐热、耐高压和抗磨损特性。
3. 新能源材料在新能源材料领域中，脉冲电沉积技术也有很好的应用前景。
例如，利用这种技术获得高质量的锂离子电池正极材料，可以有效提高其电子传输性能、电荷转移性能和耐久性。
同样，在太阳能电池的生产过程中，脉冲电沉积技术也可以用于制造吸收材料和透明电极等地方。
三、脉冲电沉积技术的特点与优势脉冲电沉积技术具有诸多独特的特点和优势：1. 高效率：相较于传统的化学沉积、电化学沉积和物理气相沉积方法，脉冲电沉积技术在沉积速率和效率上有较大的优势。
2. 精度高：脉冲电沉积技术可以控制电沉积层的厚度、成分、结构和形状，实现对材料结构的精细调控。
3. 环保健康：脉冲电沉积技术实现了零废气、零废液、零废物的效果，符合环保要求，有效缓解了现阶段环境问题带来的难题。
四、脉冲电沉积技术的发展趋势随着科技不断发展，脉冲电沉积技术也在不断推陈出新。
喷射电沉积法制备多孔金属镍机理、工艺及应用研究
01 一、引言
目录
02 二、相关研究现状
03 三、喷射电沉积法制 备多孔金属镍机理
04 四、工艺研究
05 五、应用研究
喷射电沉积法制备多孔金属镍： 机理、工艺及应用研究
摘要：本次演示主要探讨了喷射电沉积法制备多孔金属镍的机理、工艺及应 用。首先，介绍了多孔金属镍制备方法的背景和意义，明确了研究范围和目的。 然后，对当前多孔金属镍领域的研究现状进行了分析，并指出了已有方法的优缺 点。接着，重点阐述了喷射电沉积法制备多孔金属镍的机理，包括镍沉积过程、 影响因素及其影响机理等。
4.2电解液流速
电解液流速决定了镍离子在阴极表面的覆盖度和放电效率。研究发现，适当 提高电解液流速可以有效增加镍离子的放电概率，从而提高镍沉积速率。然而， 过高的流速可能导致镍离子在阴极表面无法充分放电，进而影响沉积效果。因此， 电解液流速的优化需结合具体实验条件进行。
4.3电流密度
电流密度对镍离子的放电过程具有激发作用。研究表明，适当增加电流密度 可以提高镍沉积速率和沉积层的致密性，但过高的电流密度可能导致阴极表面烧 蚀和金属团簇的形成。因此，电流密度的选择需结合具体实验条件进行优化。
四、工艺研究
在喷射电沉积法制备多孔金属镍的过程中，为了获得具有优良性能的金属镍 材料，需要对工艺条件进行深入研究。具体来说，以下几个方面值得：
4.1电解液成分
电解液成分是影响镍沉积效果的关键因素之一。研究不同电解液成分对镍沉 积效果的影响，有助于优化电解液配方，从而提高镍沉积速率、降低孔隙率并改 善沉积层的微观结构。
三、喷射电沉积法制备多孔金属 镍机理
喷射电沉积法制备多孔金属镍是一种新型的制备方法，其机理主要包括以下 几个步骤：
两步电化学沉积方法在金属钛表面沉积荆棘状微纳结构羟基磷灰石涂层的开题报告
两步电化学沉积方法在金属钛表面沉积荆棘状微纳结构羟基磷灰石涂层的开题报告1. 研究背景钛和其合金是用于医学植入体和牙科应用中最常用的材料之一。
然而，钛和其合金表面的化学组成和结构对于其生物相容性、生物活性和耐腐蚀性具有重要影响。
因此，研究表面涂层技术对于改善钛和其合金材料的表面性能具有重要意义。
传统的表面涂层技术包括物理气相沉积、化学气相沉积、离子镀膜等方法，但它们存在着一些缺点，如复杂的设备和工艺、高成本等。
近年来，电化学沉积技术作为一种比较新型的表面涂层方法，受到了广泛的关注。
通过电化学沉积技术可以在金属表面沉积具有特殊形貌和结构的生物活性涂层，从而改善材料的生物相容性、生物活性和耐腐蚀性。
荆棘状微纳结构羟基磷灰石（HA）涂层具有良好的生物相容性和骨组织成生性，被广泛地应用于医学植入体的表面涂层。
2. 研究内容本研究将采用两步电化学沉积技术，在金属钛表面制备荆棘状微纳结构HA涂层。
具体步骤如下：步骤1：电沉积钛氧化物涂层采用交变电流（AC）电化学沉积方法，在钛表面沉积钛氧化物涂层。
该步骤主要是为了提高钛表面的粗糙度，从而为后续荆棘状微纳结构HA 涂层的制备做好准备。
步骤2：化学沉积荆棘状微纳结构HA涂层将电化学沉积的钛氧化物涂层在磷酸溶液中浸泡，然后进行热处理，使钛氧化物还原为钛。
接着，在钙和磷的共存条件下，形成荆棘状微纳结构HA涂层。
3. 研究意义通过本研究，可以制备具有良好生物相容性和骨组织成生性的荆棘状微纳结构HA涂层。
同时，采用电化学沉积技术可以避免传统表面涂层方法中存在的设备和工艺复杂等问题，从而降低材料的制备成本。
这将为医学植入体和牙科应用中的钛和其合金材料的表面涂层提供一种新的思路和方法。
电化学原理-第九章节-金属的电沉积过程
电镀金和银广泛应用于珠宝、饰品、电子等领域，作为装饰材料 和导电材料。
金和银电镀的优缺点
金和银电镀具有高贵典雅的外观和良好的导电性，但成本较高， 且银易氧化变色。
电镀镍和钴
镍和钴的电沉积原
理
通过电解液中的镍或钴离子在阴 极上还原成金属单质，实现镍或 钴的电沉积。
应用场景
电镀镍和钴广泛应用于汽车、机 械、航空航天等领域，作为防护 涂层和耐磨涂层。
络合剂
02
03
阴离子
络合剂的存在可以稳定金属离子， 影响其在电极表面的沉积行为。
阴离子的种类和浓度也会影响金 属的电沉积过程，例如氯离子可 以促进金属的沉积。
电极的材质和表面状态
电极材质
不同电极材料的电化学性质不同，会影响金 属的沉积过程。
电极表面粗糙度
电极表面粗糙度对金属的电沉积过程有显著 影响，粗糙度越高，电沉积速率越快。
镍和钴电镀的优缺
点
镍和钴电镀具有优良的耐磨、耐 腐蚀性能，但镍易形成氢脆，钴 价格较高。
07
电沉积的未来发展
高性能电沉积材料的开发
总结词
随着科技的不断进步，高性能电沉积材料的开发已成为未来发展的重要方向。
详细描述
目前，科研人员正在研究新型的高性能电沉积材料，如纳米材料、合金材料等， 这些材料具有更高的强度、硬度、耐腐蚀性和导电性等特性，能够满足更广泛的 应用需求。
在这个过程中，电流通过电解液中的 离子传输到电极上，并在电极上还原 成金属原子，这些原子随后在电极表 面沉积形成金属层。
金属电沉积的应用
在电子制造中，金属电沉积被用 于制造导线和电路板，以及在半 导体器件上形成金属电极。
在电镀中，金属电沉积可用于将 金属涂层沉积到各种基材上，如 钢铁、铜、铝等，以提高其美观 性和耐久性。
第二章 金属电沉积
如：1 M ZnSO4 、0.2 M Pb(NO3)2 中所得镀层不 致密，结晶粗大。
2. 电化学极化较大的金属体系 当铁、钴、镍等金属从硫酸盐或氯化物中电沉积时，
它们的交换电流密度都很小。 如: 1M FeSO4 、NiSO4 中所得的镀层致密。
14
铑
高交换电流密度金属 中交换电流密度金属 低交换电流密度金属
22
自电化学暂态测量方法出现以来，采用暂态可减少浓差 极化，使电极表面变化轻微，或用液体电极撇开结晶过程， 如此，才对电结晶过程有了一个较统一的认识。目前，电结 晶的研究理论与实践仍有很大差距，而由于多种综合因素的 影响使其在解决电化学结晶的实际问题时，现有理论还不能 很好的解释。
23
2.3.1 电结晶历程
(2)电极表面溶液层中金属离子水化数降低、水化层发 生重排，使离子进一步靠近电极表面，过程表示为：
M 2+.mH2O − nH2O → M 2+.(m − n)H2O
(3) 部 分 失 水 的 离 子 直 接 吸 附 于 电 极 表 面 的 活 化 部 位，并借助于电极实现电荷转移，形成吸附于电极 表面的水化原子，过程表示为：
16
已知该络合物不稳定常数:
K不 = aAg + a2CN − / aAg (CN )2− = 1.6 ×10−22
设游离Ag+离子浓度为x，Ag(CN)2-活度为：
( a Ag + − x ) = ( 0 . 4 − x ) , CN − 活度近似为 1, 则有 :
x
=
K a / a 不
A g ( CN ) + 2
第二章 金属电沉积
1
2 .1 金属离子还原的可能性
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金属电沉积技术及应用（课程）教学大纲
一、课程信息
二、课程内容
1、课程教学目标
“金属电沉积技术及应用”主要介绍金属电沉积理论和电镀技术与工艺以及电铸、电冶金和电精炼技术等。
通过本课程的学习，能较扎实地掌握金属电沉积理论、技术及应用，培养科学思维和利用基础理论知识解决实际问题的能力，掌握现代电镀技术与实际生产的工艺过程，培养金属电沉积生产的管理、设计、应用、开发与研究能力。
2、教学内容基本要求
（1）绪论：要求了解金属电沉积的分类、特点与应用。
（2）金属电沉积：要求掌握金属离子阴极还原的可能性和金属电结晶动力学行为，掌握金属共沉积原理，了解电沉积金属的形态、结构和影响因素。
（3）电沉积溶液与电解工艺：要求掌握电沉积溶液的组成与作用、电沉积工艺规范、前处理工艺和后处理方法，掌握电沉积工艺流程的设计原则。
（4）镀液性能与Hull槽：要求掌握电镀溶液的分散能力、覆盖能力、整平能力的原理与测试方法，掌握Hull槽试验方法。
（5）防护性镀层技术：要求了解电镀锌、鎘、锌合金等工艺及其应用与发展。
（6）防护-装饰性镀层技术：要求了解电镀铜、镍、铬等工艺及其应用与发展，了解镀层组合技术及耐蚀性，了解仿金镀技术和彩色电镀技术。
（7）功能性镀层技术：要求了解耐磨和减摩镀层与复合电镀技术、导电性镀层与脉冲电镀技术，了解磁性镀层和修复性镀层技术。
（8）图形电镀与印制板生产：要求了解图形电镀技术的原理、工艺与应用。
（9）电冶金与电精炼：要求了解锌的电冶金和铜、银的电精炼，了解电解法制备金属粉末技术。
（10）电铸技术：要求了解电铸工艺与应用。
（11）转化膜技术：要求了解主要转化膜技术如发蓝、阳极氧化等技术的原理与工艺、应用与发展。
3、实践（含实验、上机等）环节要求
本课程学时中不含实践环节，相应的实践环节纳入“专业综合实验”（集中实践）课，其教学内容与要求由“专业综合实验”课加以规定。
4、能力培养要求
（1）分析能力的培养培养学生能针对具体问题进行分析，能结合金属电沉积理论和所学的基础理论知识，解决一些较为复杂的金属电沉积工艺过程中的现象和问题。
（2）自学能力的培养通过本课程的学习，培养和提高学生对所学知识和规律进行整理、归纳、总结和消化吸收的能力；能围绕教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识的能力。
（3）表达能力的培养主要通过课堂作业和讨论，学会简明扼要的表达自己解决问题的思路和步骤的能力。
（4）工艺设计能力的培养培养学生学会独立思考，深入钻研各种电镀与氧化技术、工艺的特点和电镀生产之间的关系，经济合理地进行设计选择和正确计算。
三、学时分配
四、考核方式
总评成绩 = 平时成绩 + 期末考试成绩
平时成绩占 30 %
期末考试成绩占 70 %
五、教材及参考书
1．电镀理论与技术，安茂忠，哈尔滨工业大学出版社
2．金属电沉积，周绍民等，上海科学技术出版社
六、授课手段
课堂多媒体演示讲解；课堂作业和讨论。
七、教师队伍及职称
撰稿人：陈范才审核人：旷亚非。