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1、 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化学保护作用，如：铁上镀Sn：Sn2+/Sn=0.14V， 形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极 特点：阴极性镀层对基体金属起机械保护作用，所以镀层应是足够厚和孔隙尽量少，并且完整无缺时，才对基体金属起保护作用。基本原理1、法拉第第一定律电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，阳极发生氧化反应，阳极金属不断溶解，阴极发生还原反应，不断有金属析出，金属溶解或析出的量与通过的电荷量有关。2、法拉第第二定律内容：在不同的电解液中，通过相同的电荷量时，在电极上析出或溶解的物的物质的量相等，并且析出或溶解1mol的任何物质所需的电荷量都是9.65104

2、C。把这一常数称为法拉第常数。即F9.65104C26.8A.h （1C=1A.s）在水溶液中大致以铬分族为分界线，在氰化物溶液中以铜分族为分界线，右出左不出。 金属电结晶 金属电结晶的基本概念 定义：通常把金属离子或络离子的放电并形成金属晶体的过程称为金属电结晶. 电结晶的三种生长机理；螺旋位错生长机理和二维晶核生长机理的区别与联系。P16电镀溶液的类型单盐镀液：金属离子在镀液中以简单离子（水合离子）的形式存在的镀液。络合物溶液在镀液中金属离子与络合剂形成络合物并离解成络离子，金属离子存在于络离子中，即称为络合物溶液。电流密度对镀层结晶有什么影响？电镀溶液的组分有哪几类？镀层厚度的计算公式为

3、什么? 镀层金属从离子态电结晶历程到晶体（1）离子液相传质；（2）电化学反应：前置转换；电荷转移;（3）电结晶形成晶体析氢对电镀有何影响？（1）使镀层产生孔洞和麻点；（2）使镀层起泡；（3）产生“氢脆” ；（4）使零件局部无镀层或镀层不正常；（5）降低电流效率。电解液分散能力的基本概念分散能力（或称均镀能力）: 就是电解液能使零件表面镀层的厚度均匀分布的能力。 若镀层在阴极表面分布的比较均匀，就认为这种电解液具有良好的分散能力；在各种电解液中，氰化物电解液的分散能力比较好，普通酸性镀铜和镀锌等简单盐电解液的分散能力较差，镀络电解液的分散能力更差。覆盖能力（或称深镀能力）：在一定的电解条件下，电

4、解液能使镀层沉积金属覆盖整个表面的能力。或电解液使零件深凹处沉积金属镀层的能力。 由于电流密度的不均匀，在较低电流密度区极化小，达不到金属的析出电位，零件的深凹处没有金属镀层覆盖。一般分散能力好的镀液，其覆盖能力也较好。初次电流分布假设阴极极化不存在时的电流分布为初次电流分布，此时R极化 0初次分布时： 因电解液的电阻R=L/S，由于远近阴极的面积S相同，同样电解液的电阻率也相同，因此 : （K=常数）（3-4）可见，当阴极极化不存在时，近阴极和远阴极上的电流密度与它们和阳极的距离成反比。这种电流分布最不均匀。二次电流分布 在阴极极化存在时的电流分布称为二次电流分布。实际电流分布的表达式如下（

5、3-3）。在实际电镀生产中，阴极极化总是存在的。当阴极极化存在时，由于近阴极电流密度大，从一般电化学规律看，近阴极的极化应该大于远阴极， 既R极化1R极化2 因此I1/I2 更接近于1。说明在有阴极极化时的电流分布更均匀。 3-3因为电阻率的倒数就是电导率所以 教材中23影响电流和金属在阴极表面分布的电化学因素包括两个方面：极化度；电阻率式中： 就式阴极的实际电流分布； 电解液电导率 L 远近阴极与阳极距离之差； 为极化率（度）即阴极极化曲线的斜率（电位随电流密度的变化率）金属在阴极上的分布如果电流效率在远阴极上和近阴极上相同，也可以用镀层的金属重量比代替电流比。如果电流效率在远阴极上和近阴极

6、上不同，则还要考虑电流效率影响金属在阴极上分布的因素有什么？1 电流效率 2 电力线分布为了提高镀液的分散能力，可以采取什么措施？电解液的分散能力和覆盖能力分散能力： 指金属的宏观分布 通常用实际电流分布与初次电流分布的相对偏差表示2-5式中 T 电解液分散能力（100+100%） M 金属分布（M1/M2） K 初次电流分布分散能力的测定1 弯曲阴极法X面镀层的厚度 D=0.51A/dm2 电镀20min2 远近阴极法K5或2 电镀30min3 霍尔槽法利用电流密度在远近阴极上分布不同的特点，赫尔（Hull）1935年设计了一种平面阴极和平面阳极构成一定斜度的小型电镀实验槽，叫做赫尔槽。由于

7、赫尔槽结构简单，使用方便，目前国内外 广泛的应用于电镀实验和工厂生产的质量管理，已成为电镀工作者不可缺少的实验工具。覆盖能力：又称深镀能力 指金属能否覆盖全部受镀表面通常影响覆盖能力的因素： 析出电位：电位越正，有利于提高覆盖能力 基体材料的组织与本性：依材料不同各异，通常金属析出过电位与氢析出过电位相反镀层金属和镀液的本性： 基体材料表面状态：光滑、洁净有利于覆盖 粗糙、油污不利于覆盖覆盖能力的测定：1 直角阴极 法2 内孔法3 凹穴法整平能力的三种类型：几何整平；不良整平；真整平化学表面处理1 除油 包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油 以及超声波除油，表面活性剂除油。2 浸蚀 包括强浸

8、蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀（活化）。3 抛光 化学抛光、电化学抛光4 活化 化学活化、电化学活化电化学侵蚀1 阳极侵蚀 硫酸或盐酸，主要靠阳极溶解2 阴极侵蚀 硫酸，主要靠氢气冲击3 弱侵蚀 通常为化学侵蚀， 510盐酸或硫酸浸 蚀金属零件进入酸性或碱性溶液中，除去锈蚀产物或氧化物的过程为浸蚀。浸蚀可以分为强浸蚀、一般浸蚀、光亮浸蚀、若浸蚀。电镀锌 概述 锌是一种灰白色金属，100-150塑性好，可压延， 密度：7.14 g/cm3； 熔点：419 ; 原子量：65.38 电极电位为: 0.76 V，电化当量：1.22 g/（Ah） 锌是典型的两性金属，易溶于酸，也溶于碱 Zn 2HCl ZnCl

9、2 H2 Zn 2NaOH Na2ZnO2 H2 在锌上，氢的析出过电位较高，因此，较纯的锌锌溶解反应不易发生。当锌中含有电位比较正的金属杂质时，电化学溶解进行得很快。可利用锌的这种特性，组成牺牲阳极型镀层，保护基体金属免遭腐蚀。 镀锌层对钢铁基体来说（Fe2/Fe 0.44V）是典型的阳极镀层，它对基体金属起电化学保护作用。 镀锌是应用最广泛的一个镀种，占总电镀量的60%以上。 镀锌层经钝化处理后，其防护性能大大提高。一般说来，对于相同厚度的镀层，其防蚀能力可提高58倍，而且还能使表面美观。 镀锌电解液按络合剂类型：氰化物镀锌和无氰镀锌。 按酸碱性：碱性镀锌和弱酸性镀锌主要有：酸性：氯化钾型

10、弱酸性电解液；氯化氨型弱酸性电解 液；硫酸盐、氟硼酸盐电解液等 碱性： 碱性锌酸盐电解液、焦磷酸盐电解液、三乙醇 氨、乙二胺四乙酸二钠盐电解氯化钾镀锌液和锌酸盐镀锌液有什么优缺点？两种镀液中个成分作用是什么？请叙述镀锌彩色钝化的全部工艺流程。氯化钾型弱酸性镀锌1 概述：氯化钾型弱酸性镀锌电解液是近年来发展较快的一种无氰镀锌工艺，简称钾盐镀锌。1） 主光亮剂 能产生显著的光亮和整平作用 一般为芳香酮、醛，杂环醛，不饱和芳香醛等，目前应用最多的是苄叉丙酮（1）主光亮剂 吸附在阴极表面，增大阴极极化，使镀层结晶细致光亮。2）载体光亮剂 增溶主光亮剂 辅助光亮作用 降低镀液的表面张力， 对阴极表面起润

11、湿作用 对主光亮剂起增溶作用，降低界面张力，增加润湿性，消除镀层针孔。3） 辅助光亮剂 与主光亮剂配合使用，可增大阴极极化和极化度，提高低电流密度区的光亮度。提高电解液的分散能力，减少主光亮剂的用量。 常用的辅助光亮剂是苯甲酸钠和扩散剂NNO（即亚甲基二萘磺酸钠），此外，烟酸也对镀层质量有显著的改进作用，但价格较贵。锌酸盐镀锌特点：镀层结晶光亮细致，钝化后耐蚀性好，但是阴极电流效率低，沉积速度慢，对杂质敏感，使用时有碱雾逸出。无毒、主要成分：氧化锌、氢氧化钠、DE添加剂（DE、DE-81）、EDTA、DPE-III、三乙醇胺等。在DE型锌酸盐镀锌中，茴香醛与香豆素配合使用，可降低锌镀层的脆性。

12、 A.香草醛与EDTA； B.茴香醛与香豆素；C.茴香醛与乙醇胺； D.香草醛与三乙醇胺电镀锌镍合金电镀锌镍合金请叙述电镀锌镍合金的电镀特点。电镀铜 概述 铜是玫瑰红色富有延展性的金属 ，具有良好的导电性能和导热性能。 基本物理特性：8.93 g/cm3；63.54 0 Cu 0.52 V ； 0 Cu2 0.34 V 电化当量： Cu 2.372 g/（Ah）； Cu2 1.186 g/（A 基本化学特性：铜易溶于硝酸、铬酸和热的浓硫酸，遇碱易被侵蚀，铜在空气中会被氧化而失去光泽，在潮湿空气中与二氧化碳作用生成碱式碳酸铜（即铜绿）或氧化铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜。 铜镀层一

13、般用作钢铁件、铜合金件、锌压铸件和塑料制品的防护装饰电镀的中间镀层。由于它的稳定性较差，如果用作表面装饰镀层时，必须经过钝化或着色处理，并涂以有机涂料。 铜镀层用化学或电化学着色处理可以获得多种色彩，如黑、褐、绿、蓝、红等，因此，被广泛用作一些仿古工艺品、灯具、玩具、钮扣和其他小商品的装饰。 由于铜的电势比铁和锌的电势正，所以在铁和锌上面的铜镀层属阴极性镀层。铜镀层只能依靠其机械保护作用，而不起电化学保护作用。铜镀层有防渗碳功能，镀层厚度在3050m之间。1 氰化物镀铜 氰化物镀铜溶液由铜氰化钠（钾）和游离氰化钠（钾）组成，可以直接在钢铁件和锌压铸件表面上镀铜而不发生置换反应。镀液具有优良的分

14、散能力和覆盖能力，铜镀层结晶细致，用作中间镀层时，可以在基体金属表面覆盖一层结合力良好的铜镀层，而且，还能够改善后面镀层的覆盖能力。镀液中的氰化钠对镀件还有去油和活化作用，既能解决有时因前处理去油不够彻底的缺陷，又可以增强铜镀层与基体金属的结合力。 氰化物剧毒，对人体有害且污染环境，生产时必须制订严格的安全技术制度并设置槽边排风设备和废水，废气治理设施。2 酸性硫酸盐镀铜 硫酸盐镀铜溶液具有成分简单、稳定性能好、阴极电流效率高和成本低等优点，但存在分散能力差和镀层 粗糙、不光亮等缺点。必须加入光亮剂，才能镀出镜面光亮、整平和延展性能良好的镀层。3 焦磷酸盐镀铜 焦磷酸盐镀铜溶液的分散能力和覆盖

15、能力均较好，阴极电流效率也较高，但由于成本较高和废水不易处理，其应用日渐减少。第七章 电镀镍 概述 镍是一种带微黄的银白色金属，具有良好的导电性能和导热性能。8.9 g/cm3；58.70 熔点：1452 0 Ni2 0.250 V Ni2 1.095 g/（Ah） 基本化学特性：镍在有机酸中很稳定，在硫酸、盐酸中溶解很慢，在浓硝酸中处于钝化状态，但在稀硝酸中则不稳定。 镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定，在空气中形成透明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。 对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化后电势更正，镍镀层是阴极镀层。 镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过25m时，才是无孔的，所

16、以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也有镀50 m以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被磨蚀的零部件。 在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的10左右 镀镍的类型很多。若以镀液种类来分，有硫酸盐、硫酸盐一氯化物、全氯化物、氨磺酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐和氟硼性盐等镀镍。由于镍在电化学反应中的交换电流密度（i0）比较小，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化。 以镀层外观来分，有无光泽镍（暗镍）、半光亮镍、全光亮镍、缎面镍、黑镍等。 以镀层功能来分，有保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、电铸（低

17、应力）镍、高应力镍、镍封等。1 普通镀镍 普通镀镍即镀暗镍。根据使用目的不同，通常又可分为预镀镍和常规镀镍两类。即使同样是预镀液，也因基体材料情况不同而采用不同的组分。 采用预镀镍的目的，主要是为了保证镀层与基体有良好的结合力，因而，要根据基体材料的特性而选用不 同的预镀液。 1916年，由OPWatts提出的镀镍溶液原配方为： 硫酸镍 240g/L 氯化镍20g/L 硼酸20g/L 这是现在工业上普遍采用的暗镍工艺，而且是目前许多如半光亮镍、光亮镍、高硫镍、缎面镍等镀镍的基础电解液。2 光亮镀镍 光亮镀镍镀液在目前镀镍工艺中应用最普遍、最广泛。它的特点是依靠不同光亮剂的良好配合，能够在镀液中

18、直接获得全光亮并具有一定整平性的镀层， 现代光亮镀镍工艺，绝大多数是在瓦茨型镀镍液中加入光亮剂而获得的。1镀镍光亮剂 根据光亮剂的作用，一般将镀镍光亮剂分成两类，即初级光亮剂（或称第一类光亮剂）和次级光亮剂（或称第二类光亮剂）。 （1） 初级光亮剂 具有显著细化镀层晶粒的作用，使镀层产生柔和的光泽，但不能产生镜面光泽。镀液中加入初级光亮剂后，会使镀层出现压应力，加入量适当，可以抵消原来镀暗镍时产生的张应力。另外镀层中添加次级光亮剂后，也会产生张应力，因此，初级光亮剂也能抵消次级光亮剂所产生的张应力。如果两种光亮剂的量配合得当，能大大降低镀层的内应力，从而提提高镀层的韧性和延展性。 初级光亮剂对

19、阴极极化的影响比较小，当浓度较低时，一般使阴极超电势增加 5 mV45 mV；浓度提高时，超电势不再明显增加。初级光亮剂大都含有 结构的有机含硫化合物。它们的不饱键大多在芳香基上，如苯环、萘环、常见的有：苯亚磺酸1,3,6萘三磺酸邻磺酰苯酰亚胺（糖精）（简称BSI）对甲苯磺酰胺 双苯磺酰亚胺（简称BBI） 其中糖精是使用最广泛的镀镍初级光亮剂，后来出现的双苯-磺酰亚胺，除具有与糖精相似作用，即细化晶粒，使镀层产生压应力，提高镀层的韧性及与基体的结合力之外，还能增加镀液对杂质的容忍度，扩大光亮电流密度范围等作用，但价格较贵。初级光亮剂参与电极反应后，分子中的硫被还原成硫化物，以硫化镍（NiS或N

20、i:S3）的形式进入镀层，是镀层中含硫的来源。 （2） 次级光亮剂 必须与初级光亮剂配合使用，才能获得具有镜面光泽和延展性良好的镍镀层，若单独使用，虽然可获得光亮镀层，但光亮区电流密度范围狭窄，镀层张应力和脆性大。有些次级光亮剂还兼具整平作用，对基体表面原有的微细粗糙处（包括抛光过程中产生的丝痕）起到补漏、填平作用。次级光亮剂能大幅度提高阴极极化，有的可达数百毫伏；因此，能较好地改善镀液的分散能力。次级光亮剂种类很多，特征是分子中存在着不饱和基团，常见的有目前，市场上出售的次级光亮剂，多半属组合型。中间体中多数是炔醇与环氧化合物的缩合物及氮杂环化合物的衍生物。表84列出了部份中间体的名称及在镀

21、液中的参考用量。 辅助光亮剂的有机物。它们的特点是，在分子中既含有初级光亮剂的C-S基团，又含有次级光亮剂的CC基团。它们在单独使用时，并不能得到光亮镀层，但与其它光亮剂配合使用时，有如下几方面的作用： 改善镀层的覆盖能力； 降低镀液对金属杂质的敏感性，减少针孔； 缩短获得光亮和整平镀层所需的电镀时间，即所谓出光速度加快，有利于采用厚铜薄镍工艺； 降低次级光亮剂的消耗量请叙述双层镍和三层镍的耐蚀原理。 8.1.5 镍封闭 1概述 所谓镍封闭，其实质是一种复合电镀工艺，目的是获得微孔铬层，使镀层的耐蚀性进一步提高。镍封I艺是在普通的光亮镀镍液中，加入某些非导体微粒（粒径控制在0.0l m0.5

22、m），通过搅拌，使这些微粒悬浮在镀液中，在电流作用下，将这些微粒与金属镍发生共沉积，形成镍与微粒组成的复合镀层，然后在这一复合镀层上镀铬。由于微粒不导电，铬不能在微粒表面沉积，使铬镀层上形成大量微孔，即所谓微孔铬。镍封层的微孔数在20000个/cm240000个/cm2最为理想，微孔数过少，耐蚀性提高不明显；微孔数过多（如达80000个/cm2），铬层出现倒光现象，影响装饰性。同时铬层厚度也不能过厚，一般为0.25 m左右。如铬层过厚，会在微孔上出现“搭桥”现象，把微粒表面遮住，达不到微孔铬的目的。在电化学腐蚀过程中，铬是阴极，镍是阳极，当铬层表面微孔大量增加时，阳极镍的腐蚀电流密度大为降低，

23、也即减慢了镍层的腐蚀速度，使镀层体系的耐蚀性明显提高。 2镍封镀液组成及操作条件 镍封工艺采用的固体微粒有二氧化硅、在氧化二铝、硫酸钡等。早期镍封工艺采用硫酸钡微粒较多，现在则采用二氧化硅较多，并加入一定量的共沉积促进剂。 电镀铬及代铬镀层 1 电 镀 铬 概述 镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位，并被列为三大镀种之一。电镀铬属于单金属电镀，与其它单金属电镀相比，有许多共同之处。但是，它又有一些其它单金属电镀所没有的特点，故镀铬是电镀单金属中较为特殊的镀层。 随着科学技术的发展及对环境保护的重视，在传统镀铬的基础上，相继发展了微裂纹和微孔铬、乳白铬、松孔镀铬、镀黑铬、低浓度镀铬、稀土镀铬、高效

24、率镀硬铬及三价铬镀铬等新工艺，使镀铬层的应用范围进一步扩大。2 镀铬层的分类及应用 镀铬可按其工艺及溶液不同来分类，所得到的铬层可应用于不同的场合。 （1） 防护装饰性镀铬（2） 镀硬铬（耐磨铬）（3） 乳白铬（4） 松孔镀铬 （5） 黑铬3 镀铬过程的特点 与其它单金属相比，镀铬液的成分虽然简单，但镀铬过程相当复杂，并具有许多特点。（1） 在镀铬过程中，是由铬的含氧酸即铬酸来提供获得镀层所需的含铬离子（其它单金属电镀都是由其自身盐来提供金属离子），属强酸性镀液。在铬酸镀液中，阴极过程相当复杂，阴极电流大部分都消耗在析出氢气及六价铬还原为三价铬两个副反应上，故镀铬过程阴极电流效率极低，一般81

25、8。（2） 在镀铬液中，必须添加一定量的局外阴离子，如SO42 、 SiF62 、F等和必需有一定量的Cr3+，离子才能实现金属铬的电沉积过程。（3）镀铬需采用较高的阴极电流密度，又由于阴极及阳极之间存在大量的氢气及氧气，尽管铬酸的导电性较好，仍需要采用大于12V的电源，而其他镀种使用8V以下的电源即可。在镀铬过程中，只有在较负的电极电位下才能析出铬层，所以必须提高电流密度，以保证有较大的阴极极化。（4）阳极不能用金属铬而是采用不溶性的铅或铅合金（PbSb、PbSn）。镀液内由于沉积出铬及其它消耗，故铬的补充要依赖于添加铬酸来解决。 （5）镀铬液的分散能力及覆盖能力都极差。欲获得均匀的铬层，必

26、须采用人工措施，根据零件的几何形状而设计不同的象形阳极、防护阴极及辅助阳极。 （6）镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系，改变二者的关系可获得不同性能的铬镀层。以硫酸根作催化剂的镀铬溶液。铬酐和硫酸的比例一般控制在CrO3H2SO4：100/1，铬酐浓度在150gL450gL之间变化。请叙述镀铬的胶体膜理论，并对镀铬溶液的极化曲线作出解释。在阐述镀铬的电极过程时，必须对下列问题作出合理解释。 （1）金属铬是从三价铬还是六价铬还原的；如果是从六价铬还原，那么究竟是哪一种离于? （2）六价铬如何在阴极上还原成金属铬?与此同时，阴极上又拌随着怎样的过程发生? （3）镀铬液中，少量的局外阴离子

27、和三价铬在铬的沉积过程中究竟起什么作用? （4）为什么同其它镀单金属的规律相反，即电流效率随CrO3浓度的增加、温度升高及阴极电流密度的降低而降低。 至于六价铬的各种离子形式中，究竟是哪一种放电形成金属铬，仍有不同的假设，迄今尚难定论。综合有关资料，目前比较一致的看法是基于F.Muller提出并由R.Weiner等人发展的阴极胶体膜理论。 在镀铬过程中，由于氢气的析出，使阴极表面附近镀液的pH值升高。 一方面促使Cr2O72-转化为CrO42-；另一方面当pH值升高到3左右时，便产生了Cr（OH）3胶体沉淀，它和六价铬一起组成了带正电荷的碱式铬酸铬Cr（OH）3Cr（OH）CrO4，这是一种黏

28、膜状物质，覆盖在阴极表面，形成胶体膜。 阴离子SO42-的存在，一方面促进了生成Cr3+反应的进行，为阴极胶体膜的形成创造了条件；另一方面又由于阴极膜的形成，阻化了电极过程，使阴极极化增大，达到了Cr6+的析出电位。 Cr3+的存在，阴极胶体膜的形成是Cr6+还原为Cr0的必要条件。但不是充分条件，因为胶体膜十分致密，只允许H+通过，而阻止CrO42-的通过，使其不能达到电极表面。 镀液中加入SO42-后，由于SO42-吸附在阴极胶体膜上，并发生反应，使胶体膜溶解，即生成易溶于水的化合物。胶体膜的溶解使阴极表面局部暴露，致使局部电流密度增加，阴极极化增大，最后，达到CrO42-在阴极析出的电位而获得铬镀层。与此同时，在阴极表面新的胶体膜又不断生成。也就是说，膜的生成和溶解是周而复始地交替进行着，这样才能实现镀铬过