金属表面处理——电化学法
电镀铜的原理
电镀铜的原理
电镀铜是一种常见的金属表面处理工艺，它通过电化学方法在金属表面镀上一
层铜，以提高金属的导电性、耐腐蚀性和美观性。电镀铜的原理主要包括电镀液的配方、电流密度和电镀时间等因素。下面将详细介绍电镀铜的原理及其相关知识。
首先，电镀铜的原理涉及到电化学反应。在电镀过程中，电镀液中的铜离子在
电流的作用下被还原成固态铜沉积在工件表面。电镀液中通常含有硫酸铜、硫酸、氯化物等物质，这些物质在电流的作用下发生离子化反应，使得铜离子在工件表面析出形成均匀的铜层。
其次，电流密度是影响电镀铜质量的重要因素之一。电流密度过大会导致电镀
铜层过厚、结晶粗糙，甚至出现气孔、裂纹等缺陷；电流密度过小则会导致电镀铜速度缓慢，影响生产效率。因此，合理控制电流密度对于获得均匀、致密的电镀铜层至关重要。
另外，电镀时间也是影响电镀铜质量的重要因素之一。电镀时间过长会导致电
镀铜层过厚，而且容易出现结晶粗糙、孔洞等问题；电镀时间过短则会导致铜层不够厚实，影响其导电性和耐腐蚀性。因此，合理控制电镀时间能够获得均匀、致密的电镀铜层。
此外，电镀液的配方也是影响电镀铜质量的重要因素之一。不同的电镀液配方
会影响铜层的结晶形态、颜色、硬度等性能。因此，合理选择和调配电镀液对于获得高质量的电镀铜层至关重要。
综上所述，电镀铜的原理涉及到电化学反应、电流密度、电镀时间以及电镀液
的配方等多个方面。合理控制这些因素能够获得均匀、致密的电镀铜层，提高金属的导电性、耐腐蚀性和美观性。因此，在实际生产中，需要严格控制电镀工艺参数，确保电镀铜质量达到要求。
表面处理基础常识
表面处理基础常识培训
表面处理基础常识
一.表面处理分类和用途
1.电化学方法:利用电及反应在工作表面形成镀层;
主要方法有:电镀、氧化; 2. 化学转化膜处理:无电流作用,利用化学物质的相互
作用,在工件表面形成镀覆层;
主要方法有:金属表面的发兰、磷化、钝化、铬化
处理等; 3. 热加工方法:在高温条件下令材料熔融或热扩其在工 件表面形成涂层; 主要方法有:热浸镀、热喷涂 、热烫印 、化学热处 理(如:渗碳、渗氮等)
发动机零件热 处理炉,高炉 风口等
磁盘、磁带、 磁性存储器 室内器壁阻燃 处理,电视台 演播室阻燃处 理 汽车,照相机零 件,太阳能吸 收面,反射镜
热喷涂、电 镀、真空 镀
电镀、真空 镀、化学 镀
电磁特性
阻燃性
阻燃涂料及电镀
涂装,电镀
光学特性
防反射性,光选 择吸收性光反 射性
电镀,涂 装,化学边 境转化处 理,真空镀
表面处理基础常识
4.其它方法
①涂装:用喷涂或刷漆涂方法,将涂料<有机或无机>, 涂覆于工件表面而形成涂层的过程; ②静电喷涂; ③电泳冲击镀等.
表面处理基础常识
5. 面技术的应用
涂镀层特性 简要说明 耐水气、盐、化 工介质(酸、咸 等)含硫及氧等 气体腐蚀 用途举例 处理方法
防护功能
常见金属材料表面处理工艺
常见金属材料表面处理工艺
常见金属材料表面处理工艺包括机械加工、化学处理、电化学处理、热处理等。其中，机械加工包括磨削、抛光、打磨等，化学处理包括酸洗、碱洗、电化学抛光等，电化学处理包括电镀、阳极氧化等，热处理包括淬火、回火、退火等。这些表面处理工艺能够改善金属材料的表面质量、耐腐蚀性、机械性能等，提高其使用寿命和价值。不同的金属材料和应用领域需要选择适合的表面处理工艺。
- 1 -
电解表面处理
电解表面处理
概述
电解表面处理是一种常用的技术，用于改善金属表面的性质和质量。通过将待处理的金属置于电解液中，外加电流使电解液中的离子在金属表面进行反应，从而实现对金属表面的处理和改良。
电解表面处理的原理
电解表面处理利用电解液的化学反应性质和电化学反应原理，通过正、负极电流、电解质和金属电解液的不同性质，可以实现对金属表面的不同改良效果。
电解液的选择
不同的金属表面处理需要选择不同的电解液。电解液可以分为酸性、碱性和中性三种类型。
酸性电解液
酸性电解液通常用于去除金属表面的氧化层和锈蚀，常见的电解液有硫酸、盐酸等。酸性电解液可以有效地去除金属表面的氧化物和污染物，使金属表面得到清洁。
碱性电解液
碱性电解液用于对铝、镁等金属进行除铝、除镁的处理，常见的电解液有氢氧化钠、氢氧化钾等。碱性电解液可以有效地去除金属表面上的杂质和未溶解的金属。
中性电解液
中性电解液通常用于改良金属表面的光洁度和抗腐蚀性能，常见的电解液有硫酸铜、硫酸锌等。中性电解液的处理效果较为温和，能够改良金属表面的性能，同时尽量避免金属表面的腐蚀。
电化学反应原理
电解表面处理的过程中，电极和电解液之间会发生一系列的电化学反应。这些反应包括氧化、还原、金属离子沉积和溶解等。
氧化
酸性电解液中，阳极反应通常是金属的氧化反应，产生氧气。例如，铁在硫酸中的反应为：Fe - 2e -> Fe2+ + 2H2O -> Fe2+ + 4OH-。
还原
还原是电解表面处理中的一种常见反应，通过在阴极上提供电子，将金属离子还原成金属原子。还原反应的例子包括Cu2+ + 2e -> Cu。
金属的各种表面处理
一、阳极氧化
阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。
技术难点及改善关键点：
阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。
二、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition )
电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。
工艺流程：前处理→电泳→烘干
技术特点:
优点：
1、颜色丰富；
2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；
3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；
4、工艺成熟、可量产。
缺点：
掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。
三、微弧氧化 (MAO)
微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
工艺流程：前处理→热水洗→ MAO →烘干
技术特点：
优点：
1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；
2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合金等；
3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。
缺点：
目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。
四、PVD真空镀
物理气相沉积（Physical vapor deposition，PVD）：是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。
金属表面的电化学抛光全解
二、金属的电化学抛光
电化学抛光是近年来最好的基本表面处理方法之 一。对于复杂的工件来说，是一种很好的有效的方法。 1834年，法拉第发现了金属阳极溶解基本定律，为电 化学抛光奠定了理论基础。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光作为高级精饰 处理方法，能去除表面较轻微 的磨具痕和擦划伤条纹，去除 机械抛光中可能形成的摩擦条 纹、热变形层、氧化膜层等， 使粗糙的表面趋于光滑而获得 近似镜面光亮的表面，提高了 铝制品的装饰效果（如反射性 能、光亮度等），并可以赋予 更高的商业价值，极大地满足 消费市场对具有光亮表面的铝 制品要求。因此，对于需要表 面平整、均匀又光亮等特殊外 观要求的阳极氧化膜，需要预 先进行电化学抛光。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1（c）为活化-不完全钝化（抛光）-过钝化的变 化过程，该过程中的变化与上述图1-1（b）中的变化类似， AB为活化区，BD（有的是C’D’过程）称不完全钝化区， 随后DE又进入超钝化区。在不完全钝化区内，电流密度和 阳极溶解速度变化很小，但阳极溶解还在进行，且阳极溶 解后的表面往往是平滑有光泽的，所以将不完全钝化区称 为抛光区。铝在硫酸中的极化曲线属于此类。
一、电极的极化现象
金属的电化学腐蚀热力学分析是判断金属 材料在腐蚀介质中的腐蚀倾向，即判断金属是 否会发生腐蚀，而金属的电化学腐蚀动力学分 析是探究腐蚀作用的动力学规律来解决腐蚀反 应发生、腐蚀扩展机制和原理以及腐蚀发生和 扩展的速度等问题。 根据热力学研究可知，当电化学反应的阳 极氧化反应和阴极还原反应的反应速度大小相 等，则整个反应处于稳定平衡态。且电极电位 处于该电极反应的平衡电极电位。
金属表面的电化学抛光全解
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1（c）为活化-不完全钝化（抛光）-过钝化的变 化过程，该过程中的变化与上述图1-1（b）中的变化类似， AB为活化区，BD（有的是C’D’过程）称不完全钝化区， 随后DE又进入超钝化区。在不完全钝化区内，电流密度和 阳极溶解速度变化很小，但阳极溶解还在进行，且阳极溶 解后的表面往往是平滑有光泽的，所以将不完全钝化区称 为抛光区。铝在硫酸中的极化曲线属于此类。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光是近年来最好的基本表面处理方法之 一。对于复杂的工件来说，是一种很好的有效的方法。 1834年，法拉第发现了金属阳极溶解基本定律，为电 化学抛光奠定了理论基础。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光作为高级精饰 处理方法，能去除表面较轻微 的磨具痕和擦划伤条纹，去除 机械抛光中可能形成的摩擦条 纹、热变形层、氧化膜层等， 使粗糙的表面趋于光滑而获得 近似镜面光亮的表面，提高了 铝制品的装饰效果（如反射性 能、光亮度等），并可以赋予 更高的商业价值，极大地满足 消费市场对具有光亮表面的铝 制品要求。因此，对于需要表 面平整、均匀又光亮等特殊外 观要求的阳极氧化膜，需要预 先进行电化学抛光。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1（a）为处于活化状态的极化曲线，如图示 电流密度随阳极金属溶解作用均随阳极电位的提高而 增大，阳极金属表面一直处于电化学阳极溶解状态 （又称活化状态）。铁在盐酸中的电化学阳极极化曲 线就属于这一类型。
表面处理技术分类
表面处理技术分类
根据使用的方法不同，可将表面处理技术分为下述种类。
一、电化学方法
这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：
（一）电镀
在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。
（二）氧化
在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。
钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。
二、化学方法
这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：
（一）化学转化膜处理
在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。
（二）化学镀
在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。
三、热加工方法
这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：
（一）热浸镀
金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。
（二）热喷涂
将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。
（三）热烫印
将金属箔加温、加压覆盖于工件表面上，形成涂覆层的过程，称为热烫印，如热烫印铝箔等。
金属的各种表面处理
一、阳极氧化
阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。
技术难点及改善关键点：
阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。二、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition )
电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。
工艺流程：前处理→电泳→烘干
技术特点:
优点：
1、颜色丰富；
2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；
3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；
4、工艺成熟、可量产。
缺点：
掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。
三、微弧氧化 (MAO)
微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
工艺流程：前处理→热水洗→ MAO → ?烘干
技术特点：
优点：
1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；
2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合金等；
3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。
缺点：
目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。
四、PVD真空镀
物理气相沉积（Physical vapor deposition，PVD）：是一种工业制造上的工艺，是主要利用物理过程来沉积薄膜的技术。
金属表面处理技术手册
金属表面处理技术手册
随着现代工业的快速发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，如何提高金属材料的使用寿命并满足各种不同工作环境的要求，金属
表面处理技术成为了必不可少的环节。本手册将详细介绍金属表面处
理技术的基础知识、常用处理方法以及实际应用，旨在为广大工程师
和技术人员提供必要的专业知识。
一、金属表面处理技术的基本原理
金属表面处理技术是指在金属表面形成具有一定厚度，良好均匀性
和明显界限的新表面层，以获得所需的性能要求。对金属表面进行处理，可以改善其表面润滑性、防腐性、耐磨性、强度和外观等方面的
性能。
金属表面处理技术主要包括物理方法和化学方法两大类。物理方法
包括机械处理、电化学处理和热处理等，它们主要是利用物理作用原
理改变金属表面状态和组织结构，从而获得所需性能要求。化学方法
则是利用各种化学反应发生在金属表面上，生成一定的化学物质，改
变或增加金属表面的成分、结构或形貌。
二、金属表面处理的常用方法
1、机械处理
机械处理主要包括打磨、抛光和喷砂等方法，它们广泛应用于金属
表面去毛刺、去除氧化皮和提高表面光洁度。机械处理可以使金属表
面处于一种高度的平整度和光洁度，从而提高了其机械强度和抗腐蚀性能。
2、电化学处理
电化学处理是指在特定条件下，利用金属表面和电解液之间的电化学反应改变金属表面状态的一种处理方法。其主要包括阳极处理、阴极处理、电沉积和电解抛光等方法。电化学处理可以在金属表面形成一层薄膜，从而提高其表面的物理和化学性能。
3、热处理
热处理是指将金属加热到一定温度，并经过一定时间的保温处理，使其产生组织结构变化以及物理和化学性质改善的一种方法。热处理广泛应用于提高金属材料的强度、韧性和耐磨性等，也可以使金属表面获得一定的硬度和耐蚀性。
金属的各种表面处理
金属的各种表面处理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
一、阳极氧化
阳极氧化：主要是铝的阳极氧化，是利用电化学原理，在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3（氧化铝）膜。这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。技术难点及改善关键点：
阳极氧化的良率水平关系到最终产品的成本，提升氧化良率的重点在于适合的氧化剂用量、适合的温度及电流密度，这需要结构件厂商在生产过程中不断探索，寻求突破。二、电泳 ( ED-Electrophoresis deposition )
电泳：用于不锈钢、铝合金等，可使产品呈现各种颜色，并保持金属光泽，同时增强表面性能，具有较好的防腐性能。
工艺流程：前处理→电泳→烘干
技术特点:
优点：
1、颜色丰富；
2、无金属质感，可配合喷砂、抛光、拉丝等；
3、液体环境中加工，可实现复杂结构的表面处理；
4、工艺成熟、可量产。
缺点：
掩盖缺陷能力一般，压铸件做电泳对前处理要求较高。
三、微弧氧化 (MAO)
微弧氧化：在电解质溶液中（一般是弱碱性溶液）施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程，该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
工艺流程：前处理→热水洗→ MAO →烘干
技术特点：
优点：
1、陶瓷质感，外观暗哑，没有高光产品，手感细腻，防指纹；
2、基材广泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合金等；
3、前处理简单，产品耐腐蚀性、耐候性极佳，散热性能佳。
缺点：
目前颜色受限制，只有黑色、灰色等较成熟，鲜艳颜色目前难以实现；成本主要受高耗电影响，是表面处理中成本最高的其中之一。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法
【摘要】
金属材料表面处理是确保金属产品性能和外观的关键步骤，也是
提高金属材料耐腐蚀性和机械性能的重要手段。本文简要介绍了金属
材料表面处理的几种主要方法，包括机械处理方法、化学处理方法、
电化学处理方法、热处理方法和涂层处理方法。机械处理方法包括打磨、抛光和喷砂，可以改善金属材料表面的光洁度和粗糙度。化学处
理方法涉及酸洗、镀锌等，可以增强金属材料的耐腐蚀性。电化学处
理方法如阳极氧化可以提高金属表面的硬度和耐磨性。热处理方法包
括淬火、回火等，可改善金属材料的强度和韧性。涂层处理方法如喷涂、电镀等，可以提供金属表面额外的保护和装饰。金属材料表面处
理技术的不断进步将为金属制造行业带来更多发展机遇。
【关键词】
金属材料表面处理、机械处理、化学处理、电化学处理、热处理、涂层处理、重要性、未来发展。
1. 引言
1.1 介绍金属材料表面处理的重要性
金属材料表面处理在工业生产中起着至关重要的作用。金属材料
的表面质量直接影响着其机械性能、耐腐蚀性能以及外观。由于金属
材料在制备、加工、运输和使用过程中容易受到氧化、腐蚀和磨损等
影响，所以对金属材料进行表面处理可以有效延长其使用寿命，提高
其性能稳定性。
金属材料在表面处理后可以达到防腐、耐磨、提高附着力等目的。通过机械处理方法可以使金属表面更加光滑均匀，提高其外观质量和
整体强度；通过化学处理方法可以形成一层耐腐蚀的保护膜，延长金
属材料的使用寿命；通过热处理方法可以改善金属的强度、韧性和耐
磨性。
金属材料表面处理对于提高金属材料的性能和延长其使用寿命至
电化学腐蚀工艺
电化学腐蚀工艺
电化学腐蚀工艺
什么是电化学腐蚀工艺？
电化学腐蚀工艺是一种利用电化学原理来控制金属腐蚀的工艺。
这种工艺通常通过施加外加电压或电流，在金属表面形成一层保护膜，以防止金属的进一步腐蚀。
电化学腐蚀工艺的原理
电化学腐蚀工艺利用电解过程中金属的阳极和阴极反应来实现腐
蚀的控制。具体来说，电化学腐蚀工艺通过施加外加电压或电流，使
金属表面呈现阳极和阴极的两个区域。在阳极区域，金属会发生氧化
反应，导致腐蚀；而在阴极区域，金属则会还原，形成一层保护膜。
这层保护膜能够减缓金属的腐蚀速度，提高金属的耐蚀性能。
电化学腐蚀工艺的应用范围
电化学腐蚀工艺在各个领域都有广泛的应用。以下是电化学腐蚀
工艺的几个常见应用：
•金属表面处理：电化学腐蚀工艺可以用于改变金属表面的化学性质和形貌，提高金属的表面质量和耐蚀性。
•金属防腐蚀：通过电化学腐蚀工艺，在金属表面形成保护膜，可以延缓金属的腐蚀速度，增加金属的使用寿命。
•电镀：电化学腐蚀工艺在电镀行业中得到广泛应用。通过电解沉积的方式，在金属表面形成一层均匀、致密的金属薄膜，提高金属的耐腐蚀性和装饰性。
•电解清洗：电化学腐蚀工艺可以用于对金属表面的油污、氧化物和其他杂质进行清洗，提高金属的表面质量。
电化学腐蚀工艺的优势和挑战
电化学腐蚀工艺具有以下优势：
•环境友好：相比其他腐蚀控制方法，电化学腐蚀工艺无需使用有毒、有害的化学药剂，对环境污染较小。
•高效节能：电化学腐蚀工艺不会产生较多的热量和废气，能够实现能源的有效利用。
•可控性强：电化学腐蚀工艺可以根据需要调整电流、电压和电解液的成分，以实现对金属腐蚀的精确控制。
电化学方法
电化学方法
电化学方法是一种通过控制电流和电压来实现化学反应的方法。它广泛应用于
电化学能源转换、电化学分析、电镀、腐蚀控制和环境保护等领域。电化学方法的原理是利用电子传递和离子传递来实现化学反应，因此在很多领域都有着重要的应用价值。
在电化学能源转换方面，电化学方法被广泛应用于电池和燃料电池的研究和生
产中。通过控制电流和电压，可以实现正极和负极的化学反应，从而将化学能转化为电能。同时，电化学方法也可以用于电解水制氢和氧气，实现能源的储存和转换。
在电化学分析方面，电化学方法可以用于测定物质的含量和性质。常见的电化
学分析方法包括电位滴定、循环伏安法和交流阻抗法等。这些方法通过测定电极的电位和电流响应，可以快速、准确地分析样品中的物质成分和浓度。
在电镀和腐蚀控制方面，电化学方法可以用于表面处理和防护。通过控制电流
密度和电解液成分，可以实现金属表面的镀层和防腐蚀处理，提高材料的耐蚀性和耐磨性。
在环境保护方面，电化学方法可以用于废水处理和废气处理。通过电化学方法
可以实现废水中有害物质的降解和去除，同时还可以利用电化学方法来净化废气中的有害气体，保护环境和人类健康。
总的来说，电化学方法是一种非常重要的化学方法，它在能源转换、分析检测、材料表面处理和环境保护等方面都有着广泛的应用。通过不断的研究和创新，电化学方法将会在更多的领域发挥重要作用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
1电化学抛光技术简介
参考文献
[ 1] 杜炳志, 漆红兰. 电化学抛光技术新进展[ J] . 表面技术, 2007, 32( 6) : 56- 58. [ 2] 张素银, 杜凯等. 电解抛光技术研究进展[ J] . 电镀与涂饰, 2007, 26( 2) : 48- 50. [ 3] 李异. 电化学抛光技术及应用[ J] . 材料保护, 2001, 34( 5) : 54- 55. [ 4] 彭丽华. 电化学抛光模具的特点[ J] . 机械工人: 冷加工. 2007, ( 9) : 50. [ 5] 韦瑶, 杜高昌, 蓝伟强. 电化学抛光工艺的研究及应用[ J] . 表面技术, 2001,30( 1) : 20.
影响电化学抛光效果的因素
2.电流密度 电流密度太小, 抛光时间长, 工作效率低; 电流密度太 大, 因阳极溶解过快易出现浸蚀。另外, 电解时间和电解温 度也对抛光效果有一定的影响。 3.抛光时间 在适宜的时间范围内, 抛光质量不抛光时间成正比, 不温度和电流密度成反比。当抛光温度或阳极电流密度 较高时, 则抛光时间应短, 反之则长。 例如AISI- 304 丌锈钢抛光时间以10min 为宜, 金 属钛最适宜的电解抛光时间是15min。
影响电化学抛光效果的因素
1.电解液( 抛光液) 的组成 抛光液通常有酸性、中性和碱性抛光液[5] 。
其中酸性抛光液有: 磷酸系、硫酸系、高氯酸系、磷酸 硫酸系, 以及在各系基础上派生出的硫酸 铬酐磷酸 铬酐、 硫酸 磷酸 铬酐, 再配以各种添加剂而成的抛光液。通 用性较好的酸性抛光液为磷酸 硫酸系抛光液。 电化学抛光液中加入少量添加剂, 可显著改善溶液的抛光效 果。刘爱华等研究发现: 含羟基( -OH) 、羧基( - COOH) 类 添加剂主要起缓蚀作用; 含胺基( - NH2) 、环烷烃类添加剂 主要起整平作用; 糖类及其它杂环类添加剂主要起光亮作用。 但它们的作用并非截然分开, 相互匹配可起到多功能作用。
表面处理种类大全【汇总】
电镀工艺：电镀，镀前处理，镀后处理
镀层：镀铬，镀镉，镀锌，镀镍，镀铜，镀锡，镀银，镀镍铁合金
根据使用的方法不同，表面处理技术可分为下述种类。
一、电化学方法
这种方法是利用电极反应，在工件表面形成镀层。其中主要的方法是：
（一）电镀
在电解质溶液中，工件为阴极，在外电流作用下，使其表面形成镀层的过程，称为电镀。镀层可为金属、合金、半导体或含各类固体微粒，如镀铜、镀镍等。
（二）氧化
在电解质溶液中，工件为阳极，在外电流作用下，使其表面形成氧化膜层的过程，称为阳极氧化，如铝合金的阳极氧化。
钢铁的氧化处理可用化学或电化学方法。化学方法是将工件放入氧化溶液中，依靠化学作用在工件表面形成氧化膜，如钢铁的发蓝处理。
二、化学方法
这种方法是无电流作用，利用化学物质相互作用，在工件表面形成镀覆层。其中主要的方法是：（一）化学转化膜处理
在电解质溶液中，金属工件在无外电流作用，由溶液中化学物质与工件相互作用从而在其表面形成镀层的过程，称为化学转化膜处理。如金属表面的发蓝、磷化、钝化、铬盐处理等。
（二）化学镀
在电解质溶液中，工件表面经催化处理，无外电流作用，在溶液中由于化学物质的还原作用，将某些物质沉积于工件表面而形成镀层的过程，称为化学镀，如化学镀镍、化学镀铜等。
三、热加工方法
这种方法是在高温条件下令材料熔融或热扩散，在工件表面形成涂层。其主要方法是：
（一）热浸镀
金属工件放入熔融金属中，令其表面形成涂层的过程，称为热浸镀，如热镀锌、热镀铝等。（二）热喷涂
将熔融金属雾化，喷涂于工件表面，形成涂层的过程，称为热喷涂，如热喷涂锌、热喷涂铝等。（三）热烫印
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
✓金电极表面清洁的鉴定
Current/mA
0.4
0.2
源自文库
0.0
-0.2
-0.4
1.2
0.8
0.4
Potential/V vs SCE
对于金电极，在 稀硫酸中进行循 环电位扫描，观 察其氧化与还原 峰电位。直到其 氧化和还原峰完 全重合，即表示 电极表面已清洁。
0.0
三.制备修饰层的方法
常规方法
（1）吸附型修饰电极 将特定官能团分子吸附到电极表面；
（2）共价键合型修饰电极 通过化学反应键接特定官能团分子或聚合物
。
吸附修饰电极
单层吸附膜
复合膜
化学吸附法：是利用固体/溶液界面间的自然吸附 现象来制备单分子层修饰电极的简便方法，具有 简单，直接的优点。
金属的欠电位沉积（UPD）：是指金属在比其热力学电位 更正处发生沉积的现象，这种现象常发生在金属离子 在异体底物上的沉积，又称吸附原子。该法是制备精 细结构单层修饰电极的一种方法，通常是将一些重金 属元素欠电位沉积在某些贵金属或过渡金属基底上， 形成一定空间结构的单原子层。
面能的分布不均匀。晶面上存在的缺陷，如台阶、纽 结、位错和吸附原子等，使溶液中的许多物质很容易 吸附到这些具有高能的位点上而造成污染。
同时金属和碳的表面都能被化学的或电化学的方 法氧化，氧化作用的同时也增加了表面粗糙度，容易 形成惰化层。
• 清洁电极表面的方法：
1.机械研磨，抛光至镜面。 当电极表面存在惰化层和很强的吸附层时必须
LB膜：不溶于水的表面活性物质在水面上形成排列有序 的单分子膜，(Langmuir-Blodgett，LB膜)。
SA膜：基于分子的自组作用，在固体表面形 成高度有序的单分子膜，自组装膜（self assembing， SA膜）。
优点
SA膜法能获得可控制的和均一的粗糙度 的表面，表面具有很好的耐久力和稳定性， 比LB膜法更加简单易行。
1.5 1.0
0.5
blank on a bulk Au electrode luminol on a bulk Au electrode blank on a self-assembled electrode luminol on a self-assembled electrode
0.0 -0.5 -1.0 -1.5
ECL-1: 0.69 V ECL-1: 1.03 V ECL-1: _ 0.45 V ECL-1: _ 1.22 V
Cvp1: 0.67 V Cvp2: 1.15 V Cvp3: 0.66 V Cvp4: 0.47 V Cvp5: _ 0.45 V Cvp6: _ 0.95 V
Current/mA
纳米金自组装电极的制备方法
裸金电极 预处理 cysteine 冲洗 浸泡 纳米金 4 ºC下保存
（2）共价键合型修饰电极
基底电极：碳电极，金属电极、金属氧化物电极； 键合方法：
基底电极表面处理→引入化学活性基团→修饰物
四.化学修饰电极的表征
• 电化学法 • 光谱电化学法 • 波谱法 • 能谱法 • 显微学法 • 石英晶体微天平法
Chemically Modified Electrodes
利用化学或物理的方法，将特定功能的分子、离子 、聚合物等固定在电极表面，实现功能设计。
基底材料：碳(石墨)、玻璃、金属等
二. 电极的预处理
• 由于在固体电极上电化学行为的重现性差，在修饰前 必须对电极表面进行清洁处理。
• 固体电极重现性差的主要原因：固体表面状态差异 金属和碳材料的表面具有一定的表面能，这种表
第二章 电化学法
2.1 化学修饰电极 2.2 光谱电化学 2.3 生物电化学
2.1 化学修饰电极
Chemically Modified Electrodes
内容简介
• 引言 • 电极的预处理 • 制备修饰层的方法 • 化学修饰电极的表征 • 化学修饰电极在分析化学中的应用
一.引言 化学修饰电极 (CME)
Potential/V vs SCE
交流阻抗法
用小幅度交流信号扰动电解池，观察 体系在稳态时对扰动跟随的情况。
ECL Intensity/A.U.
0
+
1
3
ECL Intensity/A.U.
2
C
4
0.00
3
0.01
4
2
5
1
B
6
a 0.000
8
-0.005
-0.010
Current/mA
0.02
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 Potential/V vs SCE
luminol on a bulk Au electrode luminol on a self-assembled electrode
电化学方法
通过研究电极表面修饰剂 发生相关的电化学反应的 电流、电量、电位和电解 时间等参数的关系来定性、 定量的表征修饰剂的电极 过程和性能。
• 循环伏安法 • 计时电流法 • 计时电位法 • 计时库仑法 • 脉冲伏安法 • 交流阻抗法
中性鲁米诺体系在纳米金自组装金电极与 在裸金电极上CV行为的比较
0.4
4
0.3 3
0.2
b 5
0.1
Semi-derivative of CV/mA.V-1
-0.015
1
4
0.76 0.72 0.68 0.64 0.60
Potentail/V vs SCE
0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 Potential/V vs SCE
6
34
5
0
1
+
-4
A2
用机械或加热的办法处理。
抛光电极的材料：金刚砂，CeO2，ZrO2，MgO， α－Al2O3粉等。
抛光时按粒径降低的顺序进行研磨。抛光后移 入超声水浴中清洗，直至干净。
2. 化学法和电化学法处理
化学的和电化学的处理，是最常用来清洁，活 化电极表面的手段。
电化学法常用强的矿物酸或中性电解质溶液， 有时也用配位作用弱的缓冲溶液在恒电位，恒 电流或循环电位扫描下极化，可获得氧化的、 还原的或干净的电极表面。
• 鉴定电极表面是否清洁的方法
✓对于碳电极，采用观测Fe(CN)63-在中性电解 质水溶液中的伏安曲线的方法。在1×10－3 mol/L的K3Fe(CN)6磷酸盐缓冲溶液中扫描，直 到出现可逆的阴极和阳极峰。
✓对于铂电极，在稀硫酸中进行循环电位扫描， 观察氢和氧的电化学行为，即出现了氢和氧的各 自的吸附和氧化峰就表示表面已清洁。