电镀与化学镀课件.ppt

《电镀与化学镀课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电镀与化学镀江苏大学邵红红一、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应，从而实现在工件表面上沉积的过程。（一）、电镀的基本原理阴极上金属电沉积的过程为：①传质步骤在电解液中的预镀金属的离子或它们的络离子由于浓度差而向阴极（工件）表面或表面附近移动。②表面转化步骤金属离子或其络离子在电极表面或表面附近的液层中发生还原反应的步骤。③电化学步骤金属离子或络离子在阴极上得到电子，还原成金属原子。④电结晶步骤电结晶是指金属原子达到金属表面之后，按一定规律排列形

2、成新晶体的过程。电沉积层的晶体结构取决于沉积金属本身的晶体学特性，而其组织形态在很大程度上决定于电结晶过程的条件。沉积层的致密度主要取决于离子浓度、交换电流及表面活性剂，电结晶的晶粒尺寸则在很大程度上取决于表面活性剂的浓度。（二）、电镀液（1）主盐是指能在阴极上沉积出所要求的镀层金属的盐。主盐浓度要有一个适宜的范围并与电镀溶液中其它成分维持恰当的浓度比值。主盐浓度高，一般可采用较高的阴极电流密度，溶液的导电性和阴极电流效益都较高。但溶液的带出损失较大、成本较高，废水处理负担重。主盐浓度低，可采用

3、的阴极电流密度较低，电流效率降低，影响沉积速度，但其分散能力和覆盖能力较好。（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。（3）缓冲剂一般由弱酸和弱酸的酸式盐组成。主要目的是使溶液的pH值变化幅度减小。任何缓冲剂都只能在一定的pH值范围内有较好的缓冲作用。

4、（4）添加剂为了改善电镀溶液性能和镀层质量，往往在电镀液中加入少量的某些有机物，即添加剂。如光亮剂、整平剂、润湿剂、应力消减剂等（三）、法拉第定律电流通过金属—溶液界面时，必然伴随电极反应，所以通过电镀槽的电量和析出（或溶解）物质的量之间有一定的关系。这种关系就是法拉第定律。W=Kit=KQW—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，则物质的电化当量值也不一样。法拉第定律是十分精确的

5、，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。但是，在实际电镀中，常常发现形式上违反法拉第定律的现象。例如镀锌时，虽然电极上通过了1F电量，但阴极上得到的锌不是1克当量，这是因为电解过程中还有别反应发生的缘故，如H+可以在电极上还原，也会消耗一部分电量，如果把Zn2+和H+还原的产物加在一起，则仍为1克当量，同样符合法拉第定律。（四）、电流效率因为电镀过程中的副反应产物并不是所需要的，所以对于所需要的产物来说，就有一个电流效率的问题。电流效率的概念可以用来表示用于主反应

6、的电量在总电量中所占的百分数。（五）、电流在阴极上的分布在电解槽中，由于外加电压的作用，阳极带正电，阴极带负电。根据电荷同性相斥、异性相吸的原理，溶液中的正离子被阳极排斥，受阴极吸引；负离子被阴极排斥，受阳极吸引。这样，溶液中的离子就会按照一定的方向进行运动。在外电场作用下离子运动的轨道称为电力线。电力线在阴极表面上分布的疏密程度与电极之间的相对位置，电极形状和电解槽的形状等几何因素有关系。当电极与电解槽的底部、边缘和液面存在距离时，电极的边缘或尖端有比较密集的电力线，这种在电极边缘或尖端集积过

7、多电力线的现象称为边缘效应，或尖端效应。在电镀过程中，有时出现镀件边缘或尖端“烧焦”的现象，其原因就是电流在这些部位分布得较多的缘故。二、电镀单金属常用电镀金属主要有镀锌、镀铜、镀镍及镀铬等。其中镀锌主要用于钢铁等黑色金属的防腐。镀铜用于防护装饰性镀层体系的底层，也可用来改善基体与镀层间的结合力。镀镍可用作表面镀层，也可用作多层电镀的底层或中间层。镀铬可用于装饰、耐磨损和耐腐蚀。1电镀锌锌的标准电位为-0.76V，对钢铁基体来说锌镀层属于阳极性镀层。电镀锌工艺可采用酸性和碱性电镀两种，阳极使用纯

8、锌。酸性镀液价廉且电流效率高，电镀速度快，但均镀能力差。碱性镀液价格虽高，但镀层结晶细、光泽好、镀液的均镀及深度能力均好，对设备腐蚀性低。镀锌溶液配方及工艺条件镀锌常见缺陷及防止措施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）。镀镍溶液配方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