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1、第一章绪论第一章绪论l一一般般工工业业发发达达国国家家的的腐腐蚀蚀损损失失是是国国民民生生产产总总值值的的4%4%左右。左右。l我我国国作作为为世世界界上上钢钢铁铁产产量量最最多多的的国国家家（20082008年年首首次次突突破破5 5亿亿吨吨），每每年年被被腐腐蚀蚀的的铁铁占占到到我我国国钢钢铁铁年年产产量量的的十十分分之之一一，因因为为金金属属腐腐蚀蚀而而造造成成的的损损失失占占到到国国内内生生产产总总值值的的2%-4%2%-4%；约约合合人人民民币币：30003000亿亿元元（20052005年我国国内生产总值达年我国国内生产总值达1515万亿元）万亿元） 。l另另据据国国外外统统计计，
2、金金属属腐腐蚀蚀的的年年损损失失远远远远超超过过水水灾灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和总和。第一章绪论第一章绪论金属的防护金属的防护第一章绪论第一章绪论金属防护方法除应正确选用金属材料和合理进行金属防护方法除应正确选用金属材料和合理进行设计外，多采用在金属设计外，多采用在金属表面处理技术表面处理技术以对金属进以对金属进行防护。行防护。表面处理主要分为五大类：表面处理主要分为五大类：第一章绪论第一章绪论1 1、电化学方法（电镀、阳极氧化）、电化学方法（电镀、阳极氧化）2 2、化学方法（化学镀、化学转换膜处理）、化学方法（化学镀、化学转换膜处理）3 3、热加
3、工方法（热喷锌等）、热加工方法（热喷锌等）4 4、高真空方法（真空镀膜等）、高真空方法（真空镀膜等）5 5、其它物理方法（涂装、激光表面加工等）、其它物理方法（涂装、激光表面加工等）电沉积电沉积第一章绪论第一章绪论定定义义：是是通通过过电电解解方方法法（外外加加电电流流）在在固固体体表表面上获取金属沉积层的过程。面上获取金属沉积层的过程。目目的的：在在于于改改变变原原材材料料表表面面特特性性或或制制取取特特定定成成分和性能的金属覆层或材料。分和性能的金属覆层或材料。第一章绪论第一章绪论 电沉积范畴：电沉积范畴：(1) (1) (1) (1) 电冶炼电冶炼电冶炼电冶炼 (2) (2) (2) (
4、2) 电精炼电精炼电精炼电精炼 (3) (3) (3) (3) 电铸电铸电铸电铸 (4) (4) (4) (4) 电镀电镀电镀电镀 电镀电镀：利用电解方法，在金属或非金属表面利用电解方法，在金属或非金属表面形成符合要求的光滑、致密、完整的金属沉积形成符合要求的光滑、致密、完整的金属沉积层的过程，主要用来改变固体材料（零件）的层的过程，主要用来改变固体材料（零件）的表面特性和获得美丽的外观。表面特性和获得美丽的外观。 形象说法：就是给金属或非金属穿上一件金属形象说法：就是给金属或非金属穿上一件金属“外衣外衣”，这层金属，这层金属“外衣外衣”称为电镀层。称为电镀层。第一章绪论第一章绪论定义定义 镀
5、镀（来自新华字典）：用物理或化学方法使一（来自新华字典）：用物理或化学方法使一种物质附着在别的物体的表面上。种物质附着在别的物体的表面上。第一章绪论第一章绪论实现电镀过程必须有五个硬件：实现电镀过程必须有五个硬件：（1 1） 直流电源；直流电源；（2 2） 镀槽；镀槽；（3 3） 含电镀金属的离子的药水；含电镀金属的离子的药水；（4 4） 阳极（要电镀的金属）和阴极（加工的工阳极（要电镀的金属）和阴极（加工的工件）；件）；（5 5） 导电棒、电缆、挂架等。把五种硬件组合导电棒、电缆、挂架等。把五种硬件组合成电镀电路。成电镀电路。第一章绪论第一章绪论电镀用直流电源电镀用直流电源电镀原理电镀原理H
6、+Zn2+OH-+_电源电源阳极阳极阴极阴极阳极阳极ZnH2O2O2第一章绪论第一章绪论电镀原理（电镀原理（以镀锌为例以镀锌为例）阴极反应阴极反应Zn2+2e-Zn(金属金属)2H+2e-H2ZnZn2+2e-4OH-O2+2H2O+4e-第一章绪论第一章绪论阳极反应阳极反应凡凡是是发发生生氧氧化化反反应应的的电电极极叫叫做做阳阳极极，凡凡是是发发生生还原反应的电极叫做阴极。还原反应的电极叫做阴极。第一章绪论第一章绪论原电池的正极是原电池的正极是极，负极是极，负极是极。极。一一般般原原电电池池的的电电极极常常称称为为极极，而而电电解池和腐蚀电池的电极常称为解池和腐蚀电池的电极常称为极。极。阴阴
7、阳阳电镀的阳极是正极，阴极是负极。电镀的阳极是正极，阴极是负极。正正、负负阴阴、阳阳 作为机械，日常生活品的零件，特别是航空零件，为作为机械，日常生活品的零件，特别是航空零件，为提高防护一装饰性或其它性能，提高防护一装饰性或其它性能， 约约70%70%以上零件均需表以上零件均需表面处理，而电镀又占表面处理中的相当比例。面处理，而电镀又占表面处理中的相当比例。第一章绪论第一章绪论电镀的主要用途是什么？电镀的主要用途是什么？1 1、提高金属制品或者零件的耐蚀性能。例如钢铁、提高金属制品或者零件的耐蚀性能。例如钢铁制品或者零件表面镀锌。制品或者零件表面镀锌。2 2、提高金属制品的防护、提高金属制品的
8、防护- -装饰性能。例如钢铁制品装饰性能。例如钢铁制品表面镀铜、镀镍镀铬等。表面镀铜、镀镍镀铬等。3 3、修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械、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。零件使用后磨损，可采用镀铁、镀铬等修正其尺寸。4 4、电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。、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。例如镀硬铬可提高其耐磨性能等。 第一章绪论第一章绪论2 2、镀层应具备的基本条件、镀层应具备的基本条件 ：1 1）具有良好的结合力；）具有良好的结合力；2 2）镀层均匀、光滑、完整和致密）镀层均匀
9、、光滑、完整和致密, ,且具有一定的光亮度；且具有一定的光亮度；3 3）具有较低的孔隙率和较好的抗蚀性；）具有较低的孔隙率和较好的抗蚀性； 以上三个指标对镀层的基本要求。以上三个指标对镀层的基本要求。4 4）功能性镀层还应具有一些特殊的功能，如硬度、耐蚀）功能性镀层还应具有一些特殊的功能，如硬度、耐蚀性、可焊性、润滑性、性、可焊性、润滑性、 磁性、导电性、记忆性、吸光性磁性、导电性、记忆性、吸光性等。等。 第一章绪论第一章绪论一、按镀层用途分类一、按镀层用途分类n防护性镀层防护性镀层- -易拉罐用的镀锡板易拉罐用的镀锡板n防护防护- -装饰性镀层装饰性镀层n功能性镀层功能性镀层第一章绪论第一章
10、绪论镀锡板是在薄钢板上镀锡而制成的产品。钢板如镀锡板是在薄钢板上镀锡而制成的产品。钢板如果不加保护就会生锈，若接触食品，铁就会溶出果不加保护就会生锈，若接触食品，铁就会溶出而使食品变味。而使食品变味。第一章绪论第一章绪论功能性镀层：功能性镀层：使使用用目目的的功功能能性性镀镀层层耐磨和减磨性镀层耐磨和减磨性镀层抗高温氧化镀层抗高温氧化镀层修复性镀层修复性镀层热处理用镀层热处理用镀层磁性镀层磁性镀层导电性镀层导电性镀层其他其他可焊性镀层可焊性镀层防护防护-装饰性镀层装饰性镀层保护基体金属保护基体金属, ,赋予美丽外观赋予美丽外观. .提高制品表面硬度提高制品表面硬度, ,增加其抗磨能力增加其抗磨
11、能力( (Sn-PbSn-Pb) )磁环磁环 磁盘磁盘 磁膜磁膜(Ni-(Ni-FeCoFeCo-Ni)-Ni)保护制品在热处理时不改变性能保护制品在热处理时不改变性能( (CuSnCuSn) )修复损坏部位修复损坏部位( (FeCuCrFeCuCr) )改善焊接性能改善焊接性能( (SnSn) )改善光学性能镀层等改善光学性能镀层等(Cr,(Cr,黑铬黑铬) )防止制品在高温下被氧化腐蚀防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-(Pt-rhrh) )提高表面导电性能提高表面导电性能(Au-Co)(Au-Co)n按镀层的用途可把镀层分为三大类：防护性、防护-装饰性、功能性。n n 1. 防护性镀层：镀
12、锌、镀镉和镀锡。n 锌锌镉镉锡锡n2. 防护-装饰性镀层：这种镀层常采用多层电镀，如通常的铜-镍-铬多层电镀。 n 3. 功能性镀层：耐磨和减摩镀层 、防渗镀层 、导电性镀层 、磁性镀层 、抗高温氧化镀层 、修复性镀层 。铬铬铅锡铜铅锡铜 铜铜锡锡金金钴镍磷钴镍磷 、镍磷、钴磷、镍磷、钴磷 转子转子修复镍修复镍修复锌镍合金修复锌镍合金硒化镉硒化镉光敏电阻光敏电阻 CdTe太阳能太阳能电池电池 Cu Ni-P Au n八层手机线路板电路板 二、按镀层与基体的电化学关系分类二、按镀层与基体的电化学关系分类n阳极镀层阳极镀层n阴极镀层阴极镀层第一章绪论第一章绪论二、按镀层与基体的电化学关系分类二、按
13、镀层与基体的电化学关系分类n阳极镀层阳极镀层 阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池时，镀层作为阳极而首先溶解。时，镀层作为阳极而首先溶解。 这种镀层不仅能对基体起保护作用，而且这种镀层不仅能对基体起保护作用，而且还能起电化学保护作用。还能起电化学保护作用。第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论电极过程电极过程 标准电位标准电位/V/V电极过程电极过程标准电位标准电位/V/VAl Al3+-1.66Sn Sn2+-0.136Zn Zn2+-0.762Cd Cd2+-0.403Fe Fe2+-0.44Cu Cu2+0.34Pb Pb2+-0.126Ag
14、 Ag+ 0.7996金属在金属在2525时的标准电极电位时的标准电极电位（对于（对于MeMeMeMe+ + + + nene的电极反应）的电极反应）二、按镀层与基体的电化学关系分类二、按镀层与基体的电化学关系分类n阳极镀层阳极镀层 阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池阳极镀层：当镀层与基体金属构成腐蚀微电池时，镀层作为阳极而首先溶解。时，镀层作为阳极而首先溶解。 这种镀层不仅能对基体起保护作用，而且这种镀层不仅能对基体起保护作用，而且还能起电化学保护作用。还能起电化学保护作用。第一章绪论第一章绪论n镀层与基体构成腐蚀微电池时，镀层为阴极。镀层与基体构成腐蚀微电池时，镀层为阴极。 这种镀层
15、只能对基体金属起机械保护作用。这种镀层只能对基体金属起机械保护作用。第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论三、按镀层组合分类三、按镀层组合分类n简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求；简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求；n组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹带不溶性的微粒带不溶性的微粒-复合镀层，复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。1.3 1.3 电镀工业的发展状况及展望电镀工业的发展状况及展望n国外国外18001800年就公布了镀银的文献，到目前为止电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。镀工业逐步成为完整的工业体系。n国内电
16、镀工业发展分成三个阶段：国内电镀工业发展分成三个阶段： 解放前（解放前（19491949年以前）：空白年以前）：空白 解放后至改革开放（解放后至改革开放（1949-19781949-1978）：开始拥有自）：开始拥有自己的电镀厂己的电镀厂 改革开放后：电镀水平得到大幅度的发展，但改革开放后：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。与发达国家相比还有很大差距。我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面：我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面：n装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。n一些传统装饰性电镀可能被喷涂、物理气相沉积一些传统装饰性电镀可能
17、被喷涂、物理气相沉积等所取代，功能性电镀产品需求呈上升趋势。等所取代，功能性电镀产品需求呈上升趋势。n一些污染严重的电镀工艺将被环保型电镀工艺所一些污染严重的电镀工艺将被环保型电镀工艺所取代。取代。有关电镀的中文期刊：有关电镀的中文期刊：有关电镀的中文期刊：有关电镀的中文期刊： 电镀与涂饰：电镀与涂饰：电镀与涂饰：电镀与涂饰：广州市二轻研究所广州市二轻研究所 电镀与精饰：电镀与精饰：电镀与精饰：电镀与精饰：天津市电镀工程学会天津市电镀工程学会 电镀与环保电镀与环保电镀与环保电镀与环保：上海市轻工业科技情报研究所上海市轻工业科技情报研究所 第三节电镀的重要性第三节电镀的重要性2 2 金属的电沉积
18、金属的电沉积金属电沉积金属电沉积 以以电电化化学学方方法法使使金金属属离离子子还还原原为为金金属属的的过过程程，称称为为金属电沉积。金属电沉积。电镀电镀(electroplating)(electroplating) 一种电沉积过程，一种电沉积过程， 是利用电极通过电流，使金属是利用电极通过电流，使金属附着于物体表面上，改变物体表面之特性或尺寸。附着于物体表面上，改变物体表面之特性或尺寸。金属电沉积产生的条件：金属电沉积产生的条件： 非非所所有有金金属属离离子子都都能能在在水水溶溶液液中中进进行行电电沉沉积积，因因为为金金属属离离子子在在水水溶溶液液中中具具有有一一定定的的平平衡衡电电位位，当
19、当阴阴极极达达到到平平衡衡电电位位并并获获得得一一定定的的过过电电位位，即即达达到到析析出出电电位位时时，金金属属离离子子才才能能沉沉积积。水水溶溶液液中中有有多多种种离离子子，其其中中对对金金属属离离子子还还原原影影响响最最大大的的是是氢氢离离子子，所所以以金金属属离离子子是是否否能能被被还还原原，不不仅仅决决定定于于本本身身的的化化学学性性质质，也也决决定定于于与与氢氢离离子子还还原原电电位位的的相相对对关关系系。如如果果金金属属离离子子还还原原电电位位比比氢氢离离子子还还原原电电位位更更负负，则则电极上大量析氢，金属沉积很少。电极上大量析氢，金属沉积很少。2 2 金属的电沉积金属的电沉积
20、2 2 金属的电沉积金属的电沉积金属离子沉积的可能性金属离子沉积的可能性 族周期族周期IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0二二LiBeBCNOFNe三三NaMgAlSiPSClAr四四KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr五五RbSrYZrNbMoTcRuRhPd AgCdInSnSbTeIXe六六CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn汞齐汞齐 合金合金区域区域1可电沉积可电沉积区域区域2氰化物中可以电沉积氰化物中可以电沉积区域区域3非金属非金属在周期表的在周期表的70多种金
21、属元素中，约有多种金属元素中，约有30多种金属的离子可以多种金属的离子可以在水溶液中沉积。在水溶液中沉积。在区域在区域1中中的元素不能在水溶液中沉积，如的元素不能在水溶液中沉积，如Li、Na、K、Be、Mg、Ca等的标准电极电位比氢负的多，很难沉积，即使在阴等的标准电极电位比氢负的多，很难沉积，即使在阴极上还原，也会立即与水反应而氧化，但能以汞齐的形式沉极上还原，也会立即与水反应而氧化，但能以汞齐的形式沉积。积。Ti、W 等也很难从水溶液中单独沉积出来，但可以和其等也很难从水溶液中单独沉积出来，但可以和其它元素形成合金，实现共沉积。它元素形成合金，实现共沉积。2 2 金属的电沉积金属的电沉积区
22、域区域2的金属能在水溶液中沉积，越靠右边的金属越的金属能在水溶液中沉积，越靠右边的金属越容易还原，且交换电流密度较小，容易还原，且交换电流密度较小，Fe、Co、Ni元素元素的更小，在硫酸盐电解液中的更小，在硫酸盐电解液中Fe与与Ni的的i0为为10-8A /cm2 和和2X10-9 A/cm2，在单盐的水溶液中就可以，在单盐的水溶液中就可以得到较好的沉积镀层。得到较好的沉积镀层。2 2 金属的电沉积金属的电沉积区域区域3的金属，电极电位更向正移动，但交换电流密的金属，电极电位更向正移动，但交换电流密度较大，在硫酸盐电解液中度较大，在硫酸盐电解液中Cd的的i0为为4X10-2 A/cm2，Cu的
23、的i0为为3X10-2 A/cm2，可在水溶液中沉，可在水溶液中沉积且沉积速度较大，为了获得致密的镀层，常采用积且沉积速度较大，为了获得致密的镀层，常采用络合物溶液。络合物溶液。 2 2 金属的电沉积金属的电沉积2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理电镀的基本原理2.1.1电化学反应电化学反应阴极：阴极：Mn+ + ne- M阳极：阳极：M - ne - Mn+ 2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理电镀的基本原理2.1.2法拉第电解定律法拉第电解定律1、法拉第第一定律、法拉第第一定律 电电流流通通过过镀镀液液时时，电电解解质质溶溶液液发发生生电电解解反
24、反应应，阳阳极极发发生生氧氧化化反反应应，阳阳极极金金属属不不断断溶溶解解，阴阴极极发发生生还还原原反反应应，不不断断有有金金属属析析出出，金金属属溶溶解解或或析析出出的的量量与与通通过过的的电电荷荷量量有有关关。电电解解时时，电极上析出或溶解的物质的量与通过的电量成正比。电极上析出或溶解的物质的量与通过的电量成正比。 M=kQ式中式中 M电极上析出或溶解的物质的量电极上析出或溶解的物质的量 k比例常数比例常数 Q通过的电量通过的电量 Q=It M=kIt只只要要知知道道K，就就可可以以根根据据测测得得的的电电流流强强度度I和和时时间间t，计计算算电电极极上析出或溶解的物质的量。上析出或溶解的
25、物质的量。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理电镀的基本原理2.1.2法拉第电解定律法拉第电解定律2、法拉第第二定律、法拉第第二定律内内容容：在在不不同同的的电电解解液液中中，通通过过相相同同的的电电荷荷量量时时，在在电电极极上上析析出出或或溶溶解解的的物物的的物物质质的的量量相相等等，并并且且析析出出或或溶溶解解1mol的的任任何何物物质质所所需需的的电电荷荷量量都都是是9.65104C。把把这这一一常常数数称称为为法法拉拉第第常数。即常数。即F9.65104C26.8A.h (1C=1A.s)电电化化当当量量：电电极极上上通通过过单单位位电电量量所所形形成成产产物物的
26、的重重量量，称称为为电电化化当当量量。电电极极上上通通过过1F电电流流量量，经经反反应应形形成成的的各各种种物物质质的的量量都是都是1mol，但重量是不同的。，但重量是不同的。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理电镀的基本原理2、法拉第第二定律、法拉第第二定律 根根据据M=kQ,当当Q1F时时，KM/F，K称称为为电电化化当当量量，单单位位是是mg/C，如如果果取取1F26.8A.h,K的的单单位位是是g/A.h。常常用用的的元元素素的电化当量的数值可以在有关手册中查到。的电化当量的数值可以在有关手册中查到。例例如如：Au+的的电电化化当当量量2.04mg/C, Zn2+
27、的的电电化化当当量量0.339, Cr3+的的电电化化当当量量0.18mg/C, Cr6+的的电电化化当当量量0.0898mg/C, Cu+的的电电化化当当量量0.658mg/C, Cu2+的电化当量的电化当量0.329mg/C。 二二元元合合金金的的电电化化当当量量，应应根根据据各各成成分分在在合合金金中中所所占占的的百百分分比比计算计算 K合金合金1/（x%/kx+y%/ky） K合合金金为为合合金金电电化化学学当当量量，x%y% 为为xy在在合合金金中中所所占占质质量百分比，量百分比，kxky为为xy物质的电化当量物质的电化当量 2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理
28、电镀的基本原理2.1.3电流效率电流效率按按照照法法拉拉第第电电流流定定律律电电镀镀时时，每每通通过过1F的的电电量量，在在阴阴极极上上应应该该得得到到1mol的的金金属属镀镀层层，但但在在实实际际上上却却不不到到1mol物物质质，这这是是因为在电极上处了主反应，还存在副反应的缘故。因为在电极上处了主反应，还存在副反应的缘故。主反应：主反应：Mn+ + ne M副反应：副反应：2H+ + 2e H2 副反应消耗了部分电量，使电量效率降低。副反应消耗了部分电量，使电量效率降低。电电流流效效率率就就是是实实际际析析出出物物质质的的质质量量与与理理论论计计算算析析出出的的物物质质的的质量之比。质量之
29、比。（M/M）100M/KIt100%为为电电流流效效率率，M为为阴阴极极实实际际析析出出物物质质的的质质量量，M为为理理论论上上应应析出物质的质量。阴极的电流效率总是小于析出物质的质量。阴极的电流效率总是小于100。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.1.4有关电镀的计算有关电镀的计算1、镀层厚度和电镀时间的计算、镀层厚度和电镀时间的计算由由M/KIt，知，知MKItMVSV金属的体积（金属的体积（cm3）金属的密度金属的密度(g/cm3) S金属镀层的面积金属镀层的面积(cm2)金属镀层的厚度金属镀层的厚度(cm) 可可得得，KItS，在在电电镀镀生生产产中中，习习惯惯上上用用m(10-6
30、)作作单单位位，面面积积用用dm2作作单单位位KItS/100, =KIt100/(S), t 的的单单位位是是小小时时.设设D为为单单位位面面积积流流过过的的电电流流，DI/S，阴阴极极的的电电流流密密度度用用DK表表示示，电电流流效效率率用用K表表示示，阳阳极极的的电电流流密密度度用用DA表表示示，电电流流效效率率用用A表表示示，t的的单单位位在在电电镀镀生生产产中中常常用用min表表示示 kDKtK100/60电镀一定厚度的镀层所需的时间电镀一定厚度的镀层所需的时间 t=60/kDKK1002、沉积速度的计算、沉积速度的计算沉积速度就是单位时间内所镀的镀层厚度，用沉积速度就是单位时间内所
31、镀的镀层厚度，用U来表示来表示U/tKItK100/(S)/tKDKK100/ ,单位是单位是m/h。 2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.12.1电镀的基本原理电镀的基本原理2.1.4有关电镀的计算有关电镀的计算2、沉积速度的计算、沉积速度的计算 沉积速度就是单位时间内所镀的镀层厚度，用沉积速度就是单位时间内所镀的镀层厚度，用U来表示来表示U/tKItK100/(S)/tKDKK100/ ,单位是单位是m/h。 2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成 任任何何一一种种电电镀镀溶溶液液对对成成分分、含含量量都都有有一一定定的的
32、要要求求，各各成成分分之之间间有有合合理理的的组组合合才才能能获获得得良良好好的的镀镀层层，综综合合各各种种镀镀液液的的成成分可归纳为以下几种：分可归纳为以下几种：2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成1.主盐主盐主主盐盐就就是是镀镀液液中中能能在在阴阴极极上上沉沉积积处处所所要要求求镀镀层层金金属属 的的盐盐，是是用用来来提提供供金金属属离离子子的的。对对于于确确定定的的镀镀液液，主主盐盐的的浓浓度度要要有有一一个适宜的范围，或者与镀液中其它成分维持适当的浓度比值。个适宜的范围，或者与镀液中其它成分维持适当的浓度比值。 主主
33、盐盐浓浓度度升升高高，沉沉积积速速度度加加快快。但但是是主主盐盐浓浓度度升升高高，金金属属容容易易在在阴阴极极析析出出，极极化化下下降降，得得到到的的镀镀层层结结晶晶较较粗粗，我我们们希希望望得得到到是是细细小小的的结结晶晶，因因此此主主盐盐的的浓浓度度要要维维持持一一个个适适当当的的范范围。围。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成2）络合剂）络合剂络络合合剂剂就就是是能能络络合合主主盐盐中中金金属属离离子子的的物物质质。络络合合反反应应是是金金属属离离子子和和中中性性分分子子或或阴阴离离子子络络合合，形形成成络络合合物物的
34、的反反应应。有有些些情情况况下下，若若镀镀夜夜中中的的主主盐盐的的金金属属离离子子为为简简单单离离子子时时，则则镀镀层层晶晶粒粒粗粗大大，因因此此，要要采采用用络络合合离离子子的的镀镀液液。获获得得络络合合离离子子的的方方法法是是加加入入络络合合剂剂，即即能能络络合合主主盐盐中中的的金金属属离离子子形形成成络络合合物物的的物物质质。络络合合物物是是一一种种由由简简单单化化合合物物相相互互作作用用而而形形成成的的分分子子化化合合物物。络络合合物物在在溶溶液液中中可可分分离离为为简简单单离离子子和和复复杂杂络络合合离离子子。络络合合离离子子中中，中中心心离离子子占占据据中中心心位位置置，配配位位体
35、体配配位位于于中中心心离离子子周周围围。由由于于配配位位体体与与中中心心离离子子结结合合牢牢固固，络络合合离离子子在在溶溶液液中中溶溶解解程程度度不不大大，仅仅部部分分溶解，它比简单盐离子稳定，在电解液中有较大的阴极极化作用。溶解，它比简单盐离子稳定，在电解液中有较大的阴极极化作用。在在含含络络合合剂剂的的镀镀液液中中，影影响响电电镀镀效效果果的的主主要要是是主主盐盐和和络络合合剂剂的的相相对对含含量量，即即络络合合剂剂的的游游离离量量，而而不不是是络络合合剂剂的的绝绝对对含含量量。络络合合剂剂的的游游离离量量升升高高，阴阴极极极极化化作作用用升升高高，有有利利于于镀镀层层结结晶晶细细化化镀镀
36、层层分分散散能能力力和和覆覆盖盖能能力力的的改改善善。不不力力的的是是降降低低阴阴极极电电流流效效率率，从从而而降降低低沉沉积积速速度度。与与对对阴阴极极过过程程影影响响相相反反，络络合合剂剂的的游游离离量量升升高高，使使阳阳极极极极化化降降低低，从从而而提提高高阳阳极极开开始始钝钝化化电电流流密密度度，有有利利于于阳阳极极的的正正常常溶溶解解。此此外，络合剂的游离量还会影响镀层的沉积速度。外，络合剂的游离量还会影响镀层的沉积速度。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成3）附加盐（导电盐）附加盐（导电盐）是是指指能能提提高高溶
37、溶液液导导电电率率，对对主主盐盐的的金金属属离离子子不不起起络络合合作作用用的的碱金属和碱土金属的盐类，或者是其它的导电性物质。碱金属和碱土金属的盐类，或者是其它的导电性物质。碱金属：碱金属：IA族元素，锂、钠、钾、铷、铯、钫。族元素，锂、钠、钾、铷、铯、钫。碱土金属：碱土金属：IIA族元素，铍、镁、钙、锶、钡、镭。族元素，铍、镁、钙、锶、钡、镭。常用的导电盐有硫酸常用的导电盐有硫酸Na2SO4、MgSO4、铵盐、铵盐、导导电电盐盐能能改改善善镀镀液液的的深深镀镀能能力力，分分散散能能力力、得得到到细细致致的的镀镀层层。但但导导电电盐盐含含量量过过高高，会会降降低低其其它它盐盐类类的的溶溶解解
38、度度。因因此此，导导电电盐的含量也要适当。盐的含量也要适当。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成4）缓冲剂）缓冲剂缓冲剂是用来稳定溶液缓冲剂是用来稳定溶液PH值值(酸碱度酸碱度)的物质。的物质。一一般般由由弱弱酸酸和和弱弱酸酸盐盐或或弱弱碱碱和和弱弱碱碱盐盐组组成成。能能使使溶溶液液在在遇遇到到酸酸或或碱碱时时，溶溶液液的的PH值值的的变变化化幅幅度度缩缩小小。一一般般用用量量为为每每升升几几十克。十克。电电镀镀时时，阴阴极极表表面面除除了了有有金金属属析析出出，还还会会有有析析氢氢反反应应，造造成成局部局部H值下降，缓冲剂
39、能起到很好的缓冲作用。值下降，缓冲剂能起到很好的缓冲作用。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成 5)阳极活化剂阳极活化剂阳阳极极活活化化剂剂是是指指镀镀液液中中能能处处进进阳阳极极活活化化的的物物质质，也也叫叫阳阳极极去去极极化化剂剂。能能使使阳阳极极的的电电位位变变负负。阳阳极极活活化化剂剂的的作作用用是是提提高高阳阳极极开开始始钝钝化化的的电电流流密密度度保保证证阳阳极极处处于于活活化化状状态态而而能能正正常常溶溶解解，常常用用的的阳阳极极活活化化剂剂有有卤卤素素离离子子、铵铵盐盐和和一一些些有有机机络络合合剂剂，如如酒
40、石酸盐、硫氰酸盐、柠檬酸盐。酒石酸盐、硫氰酸盐、柠檬酸盐。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.1电镀溶液的组成电镀溶液的组成6)添加剂添加剂添添加加剂剂指指不不会会明明显显改改变变电电性性，而而能能显显著著改改变变镀镀层层性性能能的的物物质质。根根据据在在镀镀液液中中所所起起的的作作用用可可分分为为：防防针针孔孔剂剂、抑抑雾雾剂剂、光光亮亮剂、整平剂。剂、整平剂。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型1）单盐溶液）单盐溶液 金金属属离离子子在在镀镀液液中中一一简简单单离离子子（水水合合离
41、离子子）的的形形式式出出现现时时称称为为单单盐盐溶溶液液。如如硫硫酸酸盐盐镀镀铜铜、镀镀锡锡溶溶液液中中的的Cu2+、Sn2+都都是是简简单单离离子子。在在铜铜、锌锌、锡锡、铅铅等等金金属属的的单单盐盐镀镀液液中中进进行行电电镀镀时时，由由于于溶溶液液体体系系的的交交换换电电流流密密度度比比较较大大，结结晶晶粗粗糙糙、疏疏松松，镀镀层层不不致致密密，必必须须加加入入添添加加剂剂改改善善镀镀液液的的电电化化学学性性质质，提提高高镀镀层层质质量量。由由于于铁铁、钴钴、镍镍也也采采用用单单盐盐镀镀液液，但但溶溶液液体体系系的的交交换换电电流流密密度度比比较较小小，极极化化能能力力强强，能能得得到到细
42、细致致的的结结晶晶组组织织，镀镀层层致致密密。在在装装饰饰性性镀镀镍镍溶溶液液中中再再加加入入光光亮亮剂剂和和整整平平剂剂，可可以得到镜面光亮的镀层。以得到镜面光亮的镀层。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液在在镀镀液液中中金金属属离离子子与与络络合合剂剂形形成成络络合合物物并并离离解解成成络络离离子子，金金属属离离子子存存在在于于络络离离子子中中，即即称称为为络络合合物物溶溶液液。如如氰氰化化物物镀镀锌锌络络离离子子为为Zn（CN）42-、锌锌酸酸盐盐镀镀锌锌的的锌锌络络离离子子为为Zn(OH)42-。如如果果络络合合物物中中的的配配
43、体体只只有有一一个个配配位位原原子子与与金金属属离离子子成成键键，这这种种配配体体叫叫一一元元配配位位体体，如如0H-，NH3等等，当当配配体体中中含含有有两两个个或或两两个个以以上上配配位位原原子子与与金金属属离离子子结结合合时时，可可以以形形成成环环状状，配配体体就就像像螃螃蟹蟹的的钳钳一一样样与与离离子子结结合合在在一一起起，如如氨氨三三乙乙酸酸、EDTA等等与与金金属属离离子子形形成成的的络络合合物物称称为为螯螯合合物物。由由于于络络合合剂剂的的作作用用，生生成成了了稳稳定定的的络络合合物物，游游离离金金属属离离子子的的浓浓度度显显著著下下降降，使使溶溶液液体体系系的的平平衡衡电电位位
44、向向负负方方向向移移动动。例例如如在在简简单单溶溶液液中中Zn2+ 浓浓度度为为1mol，平平衡衡电电位位Zn2+/Zn = -0.763V，若若在在氨氨溶溶液液中中形形成成络络离离子子Zn（NH3）42+，平平衡衡电电位位降降低低，Zn（NH3）42+/Zn = -0.103V，若若络络合合剂剂采采用用氰氰化化物物，与与Zn2+有有更更强强的的络络合合能能力力，平平衡衡电电位位更更负负Zn（CN）42-/Zn = -1.26V，从从数数据据可可以以看看出出络络合合剂剂的的种种类类对对镀镀液液电电化学性质有很大影响。化学性质有很大影响。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电
45、镀电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液在在络络合合物物各各成成分分的的含含量量中中，最最重重要要的的是是金金属属离离子子与与络络合合剂剂的的相相对对含含量量。络络合剂的含量应在化学计量的基础上再加一定的游离量，合剂的含量应在化学计量的基础上再加一定的游离量，目目的的是是使使络络离离子子稳稳定定存存在在。某某些些镀镀液液中中含含有有两两种种络络合合剂剂，每每种种含含量量对对镀镀液液性能都有很大影响。目前在生产上应用的络合物镀液主要有如下几种。性能都有很大影响。目前在生产上应用的络合物镀液主要有如下几种。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀
46、电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液氰氰化化物物镀镀液液。以以氰氰化化物物为为络络合合剂剂，镀镀液液为为强强碱碱性性，有有镀镀锌锌、镀镀铜铜、镀镀银银、镀镀金金、镀镀铜铜锡锡合合金金等等镀镀种种。镀镀层层质质量量优优良良、操操作作方方法法简简单单，工工业业上上应应用的历史很长，但氰化物有剧毒性。用的历史很长，但氰化物有剧毒性。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液氢氢氧氧化化物物络络合合物物镀镀液液。主主要要用用于于镀镀锌锌和和镀镀锡锡，在在强强碱碱性性镀镀液液中中生生
47、成成氢氢氧氧基基络络合合物物，离离解解为为阴阴络络离离子子Zn(OH)42-和和Sn(OH)42-。这这类类溶溶液液一一般般以以氢氢氧氧化化钠钠为为络络合合剂剂，所所以以又又称称碱碱性性镀镀锌锌和和碱碱性性镀镀锡锡。对对于于碱碱性性镀镀锌锌应应加加入入适当添加剂，才能得到致密、光亮的镀层。适当添加剂，才能得到致密、光亮的镀层。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液焦焦磷磷酸酸盐盐镀镀液液。焦焦磷磷酸酸盐盐可可以以和和多多种种金金属属络络合合，应应用用于于镀镀锌锌、镀镀铜铜、镀镀锡锡镍镍合合金金，镀镀液液
48、稳稳定定性性好好，容容易易控控制制，但但成成本本较较高高，国国内内主主要要用用于于镀镀铜铜。焦焦磷磷酸酸盐盐与与金金属属离离子子络络合合受受溶溶液液pH值值影影响响，不不同同pH值值之之下下络络离离子子的的组组成成不不同同，生生产产上上应应用用的的焦焦磷磷酸酸盐盐镀镀液液，pH为为7.5-9，络络离离子子形形式式为为Cu(P2O7)26-。2 2 金属的电沉积金属的电沉积2.22.2电镀电镀溶液电镀电镀溶液2.2.2电镀溶液的类型电镀溶液的类型2)络合物溶液络合物溶液除除此此之之外外，还还可可以以用用酒酒石石酸酸、氨氨三三乙乙酸酸、EDTA等等有有机机酸酸为为络络合合剂剂的的镀镀液液。有有时时
49、为为了了提提高高镀镀液液的的性性能能将将络络合合剂剂组组合合使使用用，如如氯氯化化铵铵氨氨三三乙乙酸酸镀镀锌锌、柠柠檬檬酸酸酒酒石石酸酸镀镀铜铜等等。这这时时镀镀液液中中除除有有金金属属离离子子与与一一种种络络合合剂剂形形成成络络离子外，还能与两种络合剂形成混合配位体络离子。离子外，还能与两种络合剂形成混合配位体络离子。镀镀铬铬溶溶液液比比较较特特殊殊，不不包包括括在在以以上上两两类类之之中中。镀镀铬铬溶溶液液呈呈强强酸酸性性，主主要要成成分分是是铬铬酸酸，金金属属离离子子存存在在于于铬铬酸酸根根（Cr2O72-或或CrO42-）中中，必必须须含含有有铬铬沉沉积的催化剂如硫酸、氟硼酸等，否则不能镀出镀层。积的催化剂如硫酸、氟硼酸等，否则不能镀出镀层。
