七、电镀和化学镀(12)
化学镀和电镀
化学镀和电镀化学镀和电镀是常见的金属表面处理技术，被广泛应用于工业生产和科学研究领域。
它们通过在金属表面形成一层均匀、致密、具有良好附着力的金属薄膜，提高金属的耐腐蚀性、耐磨性和美观性。
化学镀是利用化学反应在金属表面生成金属薄膜的技术。
在化学镀过程中，首先需要准备化学镀液，它通常由金属盐溶液、络合剂、还原剂和调节剂等组成。
然后，将待镀金属作为阴极，将镀液中的金属离子还原成金属原子，并在金属表面析出形成金属薄膜。
化学镀的优点是可以在复杂形状的物体表面均匀镀覆，且镀层的厚度可以控制。
常见的化学镀技术有铜化学镀、镍化学镀和铬化学镀等。
电镀是利用电解作用在金属表面生成金属薄膜的技术。
在电镀过程中，需要将金属制品作为阴极，放置在电解槽中的镀液中，同时加上直流电源。
镀液中含有金属盐溶液和其他添加剂，通过电解作用将金属离子还原成金属原子，并在金属表面析出形成金属薄膜。
电镀的优点是可以获得较厚的镀层，并且具有良好的附着力。
常见的电镀技术有铜电镀、镍电镀和铬电镀等。
化学镀和电镀在工业生产中有着广泛的应用。
它们可以改善金属制品的表面性能，延长使用寿命。
化学镀和电镀可以提高金属制品的耐腐蚀性，使其不易受到氧化、腐蚀和变色等损害。
同时，它们还可以增加金属制品的硬度和耐磨性，提高其使用寿命。
此外，化学镀和电镀还可以改变金属制品的外观，使其具有更好的美观性和装饰性。
然而，化学镀和电镀过程中也存在一些问题。
首先，镀液中的化学物质对环境具有一定的污染性，需要合理处理和回收。
其次，化学镀和电镀过程需要耗费大量的能量和资源，对能源和资源的消耗也需要引起重视。
此外，金属镀层的质量和稳定性也是需要关注的问题，不合格的镀层会影响金属制品的使用效果。
化学镀和电镀是重要的金属表面处理技术，它们可以在金属表面形成均匀、致密、具有良好性能的金属薄膜。
化学镀和电镀可以改善金属制品的耐腐蚀性、耐磨性和美观性，提高其使用寿命。
然而，化学镀和电镀过程中也存在一些问题，需要合理处理和解决。
化学镀与电镀原理的相同点
化学镀与电镀原理的相同点
化学镀和电镀都是一种表面处理技术，目的是在材料表面形成一层金属或合金的保护层，提高材料的耐腐蚀性、导电性或美观性等。
它们的相同点主要包括以下几个方面：
1. 使用的金属盐：化学镀和电镀都是利用金属盐溶液中的金属离子进行沉积。
对于常见的金属如铜、银、镍、锡、铬等，它们的化学镀和电镀都采用类似的金属盐溶液。
2. 沉积机制：无论是化学镀还是电镀，金属离子在溶液中受到还原剂的作用而还原为金属原子，在材料表面上沉积形成金属保护层。
这个沉积过程中，金属原子与基体材料表面形成化学键或金属键，使得金属层与基体材料表面紧密结合，形成一层均匀、致密的镀层。
3. 电子转移：化学镀和电镀都涉及到电子的转移过程。
在电镀中，电源通过电解质溶液引入金属离子，使其在电极上获得电子而还原为金属原子。
而在化学镀中，还原剂也会提供电子给金属离子，使其还原。
综上所述，化学镀和电镀在金属盐的使用、沉积机制和电子转移等方面有许多相同点。
它们都是利用金属离子的还原并沉积形成金属保护层的原理，不同之处主
要在于电镀需要外加电源提供电子，而化学镀则通过添加还原剂实现金属离子的还原。
7电镀和化学镀
镀层具备良好性能的基本条件：
1、与基体金属结合牢固，附着力好； 2、镀层完整，结晶细致，孔隙少； 3、镀层厚度分布均匀。
7.1 电镀的基本原理与工艺
一、电镀的基本原理
电镀反应是一种典型的电解反应。 电镀：电化学+金属学
金属离子阴极还原时，其沉积电位等于它的平 衡电位与过电位之和。
在电镀中，过电位主要由电化学极化和浓差极 化产生的。
缺点：
可镀制的金属(合金体系)有限； 镀液昂贵，稳定性差，镀制成本高。
化学镀技术在化工、电子、石油等工业中有着极为重要的地位。
还原剂是化学镀溶液中的主要成分之一。
还原剂对镀层的性能有着显著的影响。
化学镀溶液常用的还原剂： 次磷酸盐、甲醛、肼、硼氢化物、胺基硼烷及其衍生物等。
二、化学镀镍
活化：
将敏化处理后的制品浸入含有氧化剂的溶液中，使其表面形成胶体状微粒沉积层 的过程。
还原处理：
用一定浓度的化学镀时所用的还原剂溶液将制品表面残留的催渗剂还原干净，以 免影响后面的化学镀溶液的过程。
预处理完后的非金属制品就可以进行化学镀，在形成一定厚度的 金属镀层以后，再进行电镀，使获得的镀层加厚，即可完成非金属 的电镀。
合金电镀在结晶致密性、镀层孔隙率、外观色泽、硬度、耐蚀性、 耐磨性、导磁性、减磨性和抗高温性等方面远远优于单金属电镀。 一般说来，合金镀层最少合金组分的质量分数应在1％以上。
一、合金电镀的基本原理
实现合金电镀的必要条件： 1、两种金属中至少有一种金属能单独从其盐的水溶液中沉积出来； 2、两种金属共沉积时，它们的析出电位要十分接近或相等：
镀层纯度高达99.5％。
电镀化学镀的区别
电镀化学镀的区别work Information Technology Company.2020YEAR
化学镀与电镀的区别
原理：原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极，而化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应。
厚度：电镀层厚度大于化学镀层
均匀性：化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。
适用性：电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。
晶态：高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。
速度：电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得多，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。
结合力：化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。
环保：化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。
颜色：化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。
氢脆：电镀存在氢脆现象，而化学镀没有
功能镀层：化学镀可以镀上功能镀层，价格也低廉，电镀则不能镀上功能镀层热变形：化学镀不存在，电镀存在
可控性：化学沉积层的厚度可控，其工艺简单，操作方便，温度低，成本比其它表面处理防护低，适用于在中、小型工厂或小批量生产。
2。
电镀、电刷镀与化学镀
4．基体金属的影响
基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密 切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电 位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不 容易获得结合力良好的镀层。 铸造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且 多孔的，零件内孔易积留预处理的溶液，镀件 表面经过一段时间会出现黑色的斑点。 此外，零件在电镀前的脱脂、除锈是否彻底， 也将严重影响镀层的性能。
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二、电镀反应
图 6-1 是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
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主盐浓度的影响
镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的 浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速 度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简 单盐镀液中尤为明显。 主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散 能力有利，但镀液允许的电流密度小。此 时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增 加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。
碱性镀液有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、焦 磷酸盐镀锌等。 中性或弱酸性镀液有氯化物镀锌、硫酸盐 镀锌等； 酸性镀锌有硫酸盐镀锌、氯化物镀锌等。 其中以氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物 镀锌、硫酸盐镀锌最为常用。
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镀锌层的钝化处理
为了进一步提高镀锌层的防护能力，同时 使其外观更具装饰性，通常要在其表面人 为地形成一层致密的氧化膜，这一过程即 称之为钝化处理(或称铬酸盐处理)。 钝化处理的溶液以六价铬为主要成分，辅 之以其它的无机酸或其盐。改变钝化溶液 的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。
化学镀和电镀
电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。
电镀镍的优点是镀层结晶细致、平滑光亮，内应力小，与草次金属化层结合力强。
电镀镍的缺点：1.受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮、起泡、麻点、黑点等
2.均镀能力差。
极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响。
3.对于形状复杂或由细小的深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面。
化学镀镍：
无电镀或自催化镀。
它是一种不加外在电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍层。
当镍层沉积到活化零件表面后由于镍具有自催化能力，所以该过程将自动进行下去，一般化学镀镍得到的为合金镀层。
常见的是Ni-P合金和Ni-B合金
优点：不用电源，厚度均匀致密，针孔烧，均镀好，能在复杂零件表面沉积，深镀能力强，抗腐蚀性能好，镀镍速度快，厚度可达10-50微米。
镀层在烧氢后无起皮、起泡等
缺点：镀层为非晶的层状结构，虽然进行热处理后，镀层结晶化，其层状结构逐渐消失，但是对陶瓷-金属封接件的抗拉强度有所降低。
2.镀液的成本高、寿命短、耗能大
3.镀液对杂质敏感、需经常处理，因而使工艺的可操作性能变的相对复杂。
电镀、电刷镀与化学镀
1、阴极反应与阳极反应
即阴极反应为： M ne M 另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反 应，即阳极界面上发生金属离子的溶解，释放n 个电子而生成金属离子Mn+。 因此、阳极反应为： M ne M n 上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这 类由电子直接参加的化学反应，称为电化学反 应。
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5．电镀液的覆盖能力
在电镀生产中，常用到的另一个概念是覆 盖能力，亦称深镀能力，它是指电镀液所 具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的 能力。 分散能力和覆盖能力不同， 前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度 的问题，它的前提是在阴极表面都有镀层； 而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无 沉积层的问题。
m kIt
式中，I为电流；t为通电时间。 只要知道比例常数k，根据实测的电流强度I和时 间t，就可以用上式来计算电极上析出（或溶解） 物的质量。
法拉第第二定律：
镀同种材料、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） 物的物质的量相等。 在不同的电解液中，电极上每析出或溶解1 电化当量的任何物质所需的电量都是1法拉 第（F）即96500库仑（C）的电量。 对参加电极反应的物质来说，它的电化当量 即是该物质的原子量与它在电极反应时得失 的电子数之比，并以“克/法拉第”为单位。
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二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
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现代表面工程技术-电镀和化学镀
电镀的电源发展介绍
• 电镀电源经历了四个发展阶段: (1) 直流发电机阶段这种电源耗能大、效率低、噪声 大, 已经被淘汰。 (2) 硅整流阶段是直流发电机的换代产品, 技术十分成 熟, 但效率低, 体积大, 控制不方便。目前, 仍有许多企业使 用这种电镀电源。 (3) 可控硅整流阶段是目前替代硅整流电源的主流电源, 具有效率高、体积小、调控方便等特点。随着核心器件— ——可控硅技术的成熟与发展, 该电源技术日趋成熟, 已获 得广泛应用。 (4) 晶体管开关电源即脉冲电源阶段脉冲电镀电源是 当今最为先进的电镀电源, 它的出现是电镀电源的一次革 命。这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数 稳定, 而且不易受输出电流影响等特点。脉冲电镀电源是 发展的方向, 现已开始在企业中使用。
• • • • • 电镀概念 电镀原理 电源发展介绍 镀层 电镀作用 电镀方式 几种电镀技术 • • • • • • • 化学镀综述 化学镀概念 化学镀特点 仪器与流程 化学镀预处理 化学镀的镀液 化学镀工艺参数的影 响
一、电镀技术
电镀概念
• 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而 起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光 性及增进美观等作用。
电镀的检验
• 镀端子的检验是电镀完成后不可缺少的工 作，只有检验合格的产品才能交给下一工 序使用。通常驻的检验项目为：膜厚 （thickness）,附着力（adhesion）,可焊性 （solderability）,外观（appearance）,包 装（package）.盐雾实（salt spray test）, 对于图纸有特别要求的产品，有孔隙率测 试（30U”）金使用硝酸蒸气法，镀钯镍产 品（使用凝胶电解法）或其它环境测试。
电镀和化学镀的基本原理
电镀和化学镀的基本原理电镀和化学镀，这两个名字听起来是不是有点高大上？它们就在我们日常生活中默默发挥着重要作用，像是隐形的超人，默默守护着我们的金属物品。
电镀，简单来说，就是把一层金属镀在另一种金属表面上，像给它穿上闪亮的新衣服一样。
想象一下，你的老旧饰品，如果能在外面加上一层金光闪闪的镀层，那简直是焕然一新，变成了聚光灯下的明星。
说到电镀，首先得提到一个小小的电池，它就像是整个过程的“电源”。
这个过程其实是通过电流把金属离子从电解液中吸引到需要镀的金属表面。
电流流过，金属离子就开始乖乖地附着上去。
听起来简单吧？可这可不是随随便便就能完成的活。
电镀的环境、温度、时间，甚至电流的强度，都要控制得当，才能保证镀层均匀，光亮如新。
要不然，镀出来的东西要么像豆腐渣，要么就是一片晦暗，谁还敢戴在身上呢？而化学镀嘛，更像是一位魔术师，完全不需要电流的帮助。
它的原理是通过化学反应，让金属离子自发地在物体表面沉积。
想象一下，像是在做美食，先把材料准备好，然后在锅里翻炒，最后出来的成品可是让人垂涎欲滴的。
这种方法特别适合一些复杂形状的物品，电镀可做不到的那些角落和缝隙，化学镀全都能搞定。
结果就是，你的金属物品不仅坚固耐用，还能抵抗氧化，不易生锈。
电镀和化学镀都有各自的“拿手好戏”。
电镀，像是一位讲究时尚的造型师，追求的是表面光鲜亮丽。
它常常用于珠宝、电子产品和汽车零件等需要视觉美感和导电性的地方。
而化学镀，则更注重功能性，常见于工业应用，比如一些需要耐磨、耐腐蚀的设备，简直就是工业界的“耐劳小能手”。
它们就像是兄弟，各有各的特色，但又常常需要互相配合，才能造出更完美的作品。
不过，话说回来，电镀和化学镀在生活中也并非没有小麻烦。
比如电镀，如果控制不当，镀层就可能出现裂纹，甚至脱落，那可真是让人心疼得要命。
而化学镀呢，虽然不需要电流，但反应条件如果不对，镀出来的效果也可能大打折扣，导致镀层粗糙、颜色不均。
这就像是做饭，如果火候掌握不好，做出来的菜可能是“惨不忍睹”。
七、电镀和化学镀
二、镀镍 镍在空气中化学稳定性好，可防止大气、弱酸、碱、盐 的腐蚀。 镍的标准电极电位比铁正，对底金属仅能起机械保护作 用。 镀镍层有孔隙，所以镀镍常采用多层复合镀层，如： Cu/Ni/Cr、Ni/Cr等。
1 镀镍液组成及其特点 镀镍液分为酸性和碱性两大类。
3 连续电镀 适合卷板、金属丝等较长的镀件。
4 刷镀 也叫无槽电镀。阳极是石墨，外包 绝缘布套。被镀工件作为阴极。蘸有 刷镀液的阳极在工件表面往复运动， 金属离子沉积形成金属镀层。刷镀设 备简单、沉积速度快、结合牢固、污 染小，适合维修加工。
第二节 常用单金属电镀 一、电镀锌 锌在大气中能形成一层致密的氧化膜，阻止锌进一步氧化。 镀锌属于阳极性镀层，不仅有机械保护作用，而且还有电化学 保护功能。
2 电镀的特点
设备和操作工艺简单；
可在低温下沉积；
生产成本低。
3 镀层的极性 按镀层和基体金属的相对电极电位： （1）阳极性镀层：镀层的电极电位比基体金属低。镀层金属可 以起到电化学保护作用。如镀锌。 （2）阴极性镀层：镀层的电极电位比基体金属高。镀层仅起到 机械保护作用。如镀铬。
4 按镀层成分的分类 单一金属镀层、合金镀层、复合镀。 5 电镀层须满足以下基本要求：
2 镀锌的后处理 （1）除氢处理 氢导致镀锌层晶格畸变，内应力增大，产生氢脆。对高强度 钢、弹簧钢等必须除氢。除氢温度200～250℃，时间2h。 （2）钝化处理 镀锌层在铬酸盐溶液中进行钝化处理，使镀锌层表面形成 致密美观的钝化膜，进一步提高镀锌层的耐蚀性和装饰性。
钝化处理（2） 钝化膜是由三价和六价的碱式铬酸盐及其水化物组成。钝化 膜的组成大致为 Cr2O3· Cr(OH)CrO4· Cr2CrO4· ZnCrO4· Zn2(OH)2CrO4· Zn(CrO2)2· xH2O
电镀锌与化学镀镍的特点及区别
电镀锌与化学镀镍的特点及区别电镀镍有什么特点，化学镀镍有哪些作用，电镀镍和化学镀镍的区别，相信大家看到这些问题之后还没找到一个合适的答案，一般人们认为镀镍只是为了抗腐蚀，但是大家都不知道镀镍除了抗腐蚀还有其他作用！一、电镀镍的特点、性能、用途：1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。
2、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。
经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大气中可长期保持其光泽。
所以，电镀层常用于装饰。
3、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量的10%左右。
4、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。
由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。
镀镍层还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。
采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。
厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层。
尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀镍层更高。
若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的自润滑性，可用作为润滑镀层。
黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。
5、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层，其抗蚀性更好，外观更美。
在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目的。
特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。
电镀和化学镀的工艺介绍
电镀和化学镀的工艺介绍在前段时间被爆出的东京奥运会金牌掉皮事件，很显然，金牌不是纯金打造的，这点没什么可争论的，毕竟这点已经是共识，根据国际奥委会的相关规定，每块金牌至少要包含6克黄金和92.5%的白银，金牌的制作直径最少60mm，厚度至少要有3mm，也就是说，金牌是用银质作为基底，在基底的表面再镀覆一层金，给金牌镀金的工艺有电镀、化学镀、真空镀，大家认为采用了哪一种工艺呢？镀层剥落的原因是什么？（大家如果感兴趣可以先自行分析，或者从网上寻找一些解释或答案，或者看完本文，你可能就有自己的答案了）表面金属镀膜技术是对基体表面进行装饰、防护以及获得某些特殊性能的一种表面工程技术，同时也是一种金属沉积技术，也是一种表面金属镀膜技术。
具体分类如下01 电镀电镀，即水镀或水电镀，一般情况下，如果没有特别说明习惯直接叫做电镀，电镀是利用电解的原理将导电体（待镀工件）铺上一层金属镀层的方法，注意是电解的原理，咋一看，跟阳极氧化的原理很相似，都是阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，只不过由于电解液的不同反应生成的物质不一样罢了，阳极氧化的原理可查看之前的文章：腐蚀的艺术：阳极氧化的机理。
阳极氧化是在酸性电解液中进行，工件为阳极；而水镀则相反，是指在含有预镀金属的盐类溶液中，以待镀工件为阴极，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，通过电解作用，使镀液中预镀金属的阳离子在待镀工件表面被还原并沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
电镀的原理（以镀铜为例）：在电源的作用下，电流通向阳极，阳极板不断失去电子，失去电子的金属铜离子扩散到镀液中（即阳极的溶解过程）；失去的电子在电源电势的驱动下，向电流反方向运动，通过直流电源富集到阴极上，铜离子在阴极上不断得到电子而还原成金属镀层。
阴极(镀件)：[Cu2+]+2e→Cu (主反应)2[H+]+e→H2↑ (副反应)阳极(镍板)：Cu －2e→Cu2+ (主反应)4[OH-]－4e→2H2O+O2↑+4e (副反应)注意，电镀是要在通电的情况下进行的，所以，阴极和阳极材料必须要能传导电，因此，对于塑胶件的电镀，由于塑胶件是非导电体，不能马上拿来电镀，需要进行前处理，其中最重要的一步就是化学镀。
电镀与化学镀
电镀和化学镀
化学镀镍
用还原剂将镀液中的镍离子还原为金 属镍并沉积到基体金属表面上去的方法称 为化学镀镍。
1. 化学镀镍机理
➢ 原子氢态理论 ➢ 氢化物理论 ➢ 电化学理论
原子氢态理论
H2PO2- + H2O → HPO3- + 2H + H+ ➢ Ni2+ + 2H → Ni + 2H+ ➢ H2PO2- + H → H2O + OH- + P
一、什么是化学镀？ 化学镀是指在没有外电流通过的情况下，利
用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积 在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。
化学镀与电镀相比的优点
➢ 化学镀不需要外电源，设备简单、操作容易，可用于 各种基体，如：金属（钢、铝、镁等）、非金属（陶 瓷、塑料、木材等）及半导体等。
➢ 均镀能力和深镀能力好，无论工件如何复杂（深孔、 凹槽、盲孔等），只要采取适当的技术措施，均可得 到均一的镀层。
化学镀镍磷零件
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
化学还原镀
还原镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧 化还原反应而产生金属沉积的过程。这种方法不是通 过金属的溶解，而是依靠还原剂的化学反应：
Rn+ + MZ+ → R(n+z)＋ + M 在这里还原剂Rn+被氧化成R(n+z)＋，而自由电子 使MZ+还原，还原剂的电位应该显著低于沉积金属的 电位。
活化可将金属表面的氧化物、盐加以去除， 使金属表面容易与后续电镀金属紧密结合。
需要慎重选择合适的酸液及缓蚀剂，避免过 度浸蚀底材。
镀后处理
➢ 钝化处理 是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形
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三、 合金镀层及其应用
目前合金电镀主要应用在(表7-8)
1 装饰电镀：18K金仿金镀：Cu-Sn-Zn镀层
2 功能电镀（镀黄铜）。
第四节 化学镀（Electroless Plating）
镀层结晶细致，可获得较硬、较光滑的镀 层，但镀层应力较高，延展性较差，溶液 腐蚀性强。主要用于镀厚镍和电铸。 沉积速度快，容易得到低应力镀层，用于 电铸和印制板镀金前镀镍。 镀层性能与瓦特型镀液相仿，沉积速度 快，但镀液腐蚀性强，成本高，只用于镀 厚镍和电铸。
170~220
100~170
三、镀铬
铬的电极电位比铁负，但铬钝化膜的电极电位为正，所以铬镀层仅起到 机械保护作用。 铬在空气中表面极易钝化，所以镀铬层化学稳定性很好。 镀铬层种类 （1）防护－装饰性镀铬：为了提高防护能力需采用多层电镀，如Cu/Cr、 Cu/Ni/Cr。
1
电镀反应（电化学反应）
（2） 阳极：在阳极界面上，金属M被溶解，并释放出n个电子生成金属离子： M → M n+ + ne
还有副反应： 4OH－ → 2H2O + O2↑+ 4e
2
法拉第定律
（1）法拉第第一定律：电极上析出（或溶解）物质的质量与所通过的电量 成正比，即 m = kQ
式中，m－电极上析出（或溶解）物质的质量；Q－通过的电量；k－比例常数。
钝化处理（2）
低浓度铬酸盐彩色钝化处理工艺： 3％硝酸出光→白色钝化→清洗→彩色钝化→清洗→热水洗→干燥
表 2－3－12 低浓度铬酸彩色钝化工艺规范 1 2 含量 g/L 铬酐(CrO3) 5 5 硝酸钠(NaNO3) 硫酸钠(Na2SO4) 硫酸(H2SO4) 0.4 0.3 硝酸(HNO3) 1.3 3 冰醋酸(CH3COOH) 5 高锰酸钾(KMnO4) 0.1 pH 值 0.8~1.3 0.8~1.3 温度 室温 室温 时间(s) 3~7 3~7 3 3 3 1
电流效率（） 实际析出量 100% 理论值
电镀镍时，η= 96%；而镀铬时，η= 8~16%。
4 金属的电沉积过程（1）
电沉积过程必须经过以下三个步骤： （1）液相传质：镀液中的水合金属离子或络合离子向阴极以电迁移、扩散 和对流方式移动到阴极表面。
（2）电化学还原反应：水合金属离子或络合离子在电极表面去掉周围水合 分子后发生得电子的电化学反应，生成金属原子。
镀铬随厚度增加而 结合强度下降，所 以镀铬厚度难提 高，过厚易脆落
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镀铁溶液和镀铁工艺
采用不对称交流－直流镀铁可提高镀层的结合 强度、加快沉积速度、细化结晶组织。
表 x4 常用镀铁溶液的基本组成和适用范围 镀液类型 氯化物镀铁 硫酸盐镀铁 基本组成 （g/L） 氯化亚铁 300~400 硫酸亚铁 150~210 硫酸镁 125~200 适 用 范 围 镀层硬度高（HRC45~60） ，沉积 速度快， 电流效率高， 但溶液稳定 性差。适用于耐磨镀层和修复。 电流密度低、 沉积速度慢， 适合印 刷工业镀铁。
（5）阳极活化剂：使阳极金属的溶解量与阴极析出量相等，保持镀液成分 平衡。 （6）特殊添加剂：改善镀层性能，如光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾剂等。
2 电镀液的性能要求
阴极电流效率：阴极实际析出金属量与理论析出量之比；
分散能力：使镀层厚度均匀分布的能力；
整平能力：能降低表面粗糙度的能力；
覆盖能力（深镀能力）：在镀件深凹处沉积上金属镀层的能力和形状 复杂零件表面的覆盖能力。
（2）络合剂：将主盐中的简单金属离子转变成一种由简单化合物相互作用 组成的“分子化合物”（络合物）。络合剂能增大阴极极化，使镀层结晶细 致，并促进阳极溶解，但降低阴极电流效率。
（3）附加盐：提高镀液的导电性、深镀能力镀液中，用缓冲剂调节pH值，以保持施镀过 程中镀液pH值稳定，如镀镍中的H3BO3。
镀铁层中的氢可增加镀层硬度、内应力和脆性，镀后应加热除氢。
表 x5 不同处理温度对镀铁层硬度的影响
硬度 显微硬度/HV 20~200 609~677 300 650~841 加热温度/（℃） 400 500 460~549 423~480 600 321~370 700 120~160
第三节 合金电镀 *
1.6~1.9 室温 10~30
二、镀镍
镍在空气中化学稳定性好，可防止大气、弱酸、碱、盐的腐蚀。 镍的标准电极电位比铁正，对底金属仅能起机械保护作用。 镀镍层有孔隙，所以镀镍常采用多层复合镀层，如： Cu/Ni/Cr、Ni/Cr等。
1 镀镍液组成及其特点
镀镍液分为酸性和碱性两大类。
表 x2 常用镀镍液的类型、主要成分、特点及应用范围 镀液类型 基本组成 硬度 内应力 － (g/L) (HV) (N·mm 2) 150~200 140~170 瓦特型 硫酸镍 240~330 镀液 氯化镍 37~52 硼酸 30~45 350~500 280~340 高硬度 硫酸镍 180~230 镀液 硼酸 30 氯化铵 25 200~250 280~340 全 氯 化 物 氯化镍 250~300 镀液 硼酸 25~30 氨基磺酸 盐镀液 氟硼酸盐 镀液 氨基磺酸镍 300~450 氯化镍 0~15 硼酸 30~45 氟硼酸镍 300~450 硼酸 22~37 160~240 7~70 镀液特点及应用范围 是最常用的镀液。 镀液稳定、 分散能力好， 镀层结晶细致，韧性好，耐蚀性好。加入 添加剂可直接镀出光亮镀层。 硬度高，内应力大。
单一金属镀层、合金镀层、复合镀。 5 电镀层须满足以下基本要求：
镀层与基体金属结合牢固，附着力好； 镀层结晶细致紧密，镀层完整，孔隙率小； 具有良好的物理、化学和机械性能； 具有符合要求的镀层厚度，而且均匀。
第一节 电镀的基本原理与工艺
一、电镀的基本原理 1 电镀反应（电化学反应） 在直流电流作用下，镀液中的阴极与阳极发生如下反应 （1）阴极：金属阳离子Mn+在阴极表面得到n个电子而被还原成金属，并 沉积在基体表面： Mn+ + ne → M 还有副反应：2H+ + 2e → H2↑
因为Q = It，所以：
m = kIt
式中，I－电流；t－通电时间。
（2）法拉第第二定律
在不同的电解液中通过相同的电量时，在电极上析出（或溶解）物质 的量相等。每析出（或溶解）1mol的任何物质所需的电量都是9.65×104C （法拉第常数F）。
3 电流效率 实际析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比。
在一种镀液里可以同时沉积出两种以上的金属元素的电镀。 实现合金电镀的基本条件： (1) 两种金属至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来； (2) 两种金属的析出电位要接近或相等。 RT RT 0 0 A ln a A A B ln a B B nF nF 合金电镀能否实现共沉积与它们的标准电位、金属离子的浓度(或活度)、 阴极极化程度有关。
三、 电镀的实施方式
1 挂镀：单件周期电镀。
2
滚镀：适合处理批量大的小型零件。
3 连续电镀
适合卷板、金属丝等较长的镀件。
4 刷镀
也叫无槽电镀。阳极是石墨，外包绝缘布套。被镀工件作为阴极。蘸有刷 镀液的阳极在工件表面往复运动，金属离子沉积形成金属镀层。刷镀设备简 单、沉积速度快、结合牢固、污染小，适合维修加工。
第二节 常用单金属电镀
一、电镀锌 锌在大气中能形成一层致密的氧化膜，阻止锌进一步氧化。镀锌属于阳 极性镀层，不仅有机械保护作用，而且还有电化学保护功能。
1 镀锌溶液
镀锌溶液分氰化和无氰两大类。根据所用络合剂不同，无氰镀液分为碱 性、中性和酸性镀锌液三大类。
表 x1 常用镀锌液的类型、主要成分、特点及应用范围 镀液类型 基本组成 (g/L) 镀液特点及应用范围 氰化物镀锌 氧化锌 30~45 镀层结晶细致、镀液均镀能力好、阴极电流和温度范 氰化钠 80~90 围宽，但镀液毒性大、易分解，生产时应注意通风和 氢氧化钠 80~85 废水排放。 锌酸盐镀锌 氧化锌 10~15 镀液简单、稳定、维护费用低，工艺范围较宽，镀层 氢氧化钠 100~130 光亮细致，均镀能力尚好，缺点是电流效率低、电镀 三乙醇胺 15~30 时的气体和镀液刺激性较大。适合自动化生产。 氯化物镀锌 氯化锌 30~35 电流效率高，沉积速度快，镀层光亮细致，镀液较稳 氯化铵 22~280 定，易维护。缺点是镀液均镀能力较低，镀液对钢铁 硼酸 25~30 设备有腐蚀。适合镀几何形状简单的零件。 硫酸盐镀锌 硫酸锌 470~500 镀液简单、电流效率高、沉积速度很快，但均镀能力 明矾 45~50 较差，结晶较粗，适合镀外形简单的零件，如线材、 硫酸钠 50 带材高速电镀。
（2）功能性镀铬：
硬铬（~1000HV）：用于测量工具和轴类的表面镀层。 松孔铬：气缸内表面镀层，利用微孔储油提高气缸耐磨性。 黑铬：用于需要消光又耐磨的零件表面镀层，如光学仪器。
2 镀铬液
按铬酐（CrO3）浓度分为低、中和高浓度三种。
表 x3 不同铬酐浓度镀铬溶液性能比较和适用范围 性能 铬酐浓度 电流效率 工作范围 镀层性质 适用范围 (%) 溶液 (克/升) 150 15~16 低浓度 较窄 有网纹，硬度高 镀硬铬 250 13~15 中等浓度 较宽 有网纹，硬度高 镀防护－装饰铬 (标准镀铬溶液) 及硬铬 350 8~12 高浓度 较宽 网纹较少，较软 镀防护—装饰铬
2 镀锌的后处理
（1）除氢处理 氢导致镀锌层晶格畸变，内应力增大，产生氢脆。对高强度钢、弹簧钢 等必须除氢。除氢温度200～250℃，时间2h。 （2）钝化处理 镀锌层在铬酸盐溶液中进行钝化处理，使镀锌层表面形成致密美观的钝 化膜，进一步提高镀锌层的耐蚀性和装饰性。 钝化膜是由三价和六价的碱式铬酸盐及其水化物组成。钝化膜的组成大致 为 Cr2O3· Cr(OH)CrO4· 2CrO4· Cr ZnCrO4· 2(OH)2CrO4· Zn Zn(CrO2)2· 2O xH 其中三价铬难溶，强度高，在钝化膜中起骨骼作用；六价铬易溶，较软， 但对镀锌层具有钝化作用。