电镀与化学镀技术共64页文档
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第六章 电镀和化学镀
二、电镀溶液的基本组成
主盐：沉积金属的盐类，用于提供金属离子。
有单盐，如硫酸铜、硫酸镍等； 有能与金属离子形成络盐的成分，如锌酸钠、氰锌酸钠等。
络 合剂：络合剂与沉积金属离子形成络合物，改变镀液的 电化学性质和金属离子沉积的电极过程，对镀层质量有很 大影响，是镀液的重要成分。
常用络合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、 氨三乙酸、柠檬酸等。
e
阴极反应： Cu2++ 2e = Cu 2H+ + 2e = H2↑
阴 极 阳 极
阳极反应： Cu- 2e = Cu2+ 4OH- -4e = 2H2O+O2↑
Cu2+ H+
＋
－
SO4 2OH—
工 件
CuSO4
以镀镍为例：将零件浸在 NiSO4 溶液中作为阴极，金属 Ni 板 作为阳极，接通电源后，在零件表面就会沉积出金属Ni层。 在阴极上发生还原的反应： Ni2++2e-→Ni 副反应： 2H++2e-→H2↑ 镍阳极上发生金属镍失去电 子变为镍离子的氧化反应： Ni→Ni2++2e副反应： 4OH-→2H2O+O2+4e-
板、螺钉、螺栓、仪器仪表外壳等。
镀锌层特性
纯净的镀锌层，在常温和大陆性气候条件下比较稳定； 在温度高于70℃的热水中，锌的电势变得比较正，失去对黑 色金属的保护作用。 它在潮湿的介质中容易生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄 膜(3Zn(OH)2· ZnCO3)，这层薄膜有一定防护能力。
在含氮离子介质中，锌不耐腐蚀，在海水中不稳定（Cd），
• 光亮剂——提高镀层的光亮度。 • 整平剂——改善镀液微观分散能力，使基体显微粗糙表面变平 整。 • 润湿剂——降低金属与溶液的界面张力，使镀层与基体更好地 附着，减少针孔。 • 掩蔽剂——消除微量杂质的影响。
第三章 电镀与化学镀
镀层 种类
银
应
银是贵金属，具有良好的化学稳定性；但在含硫化物的大气 中表面易生成硫化银而变黑。银对钢铁，铜都是阴极性镀层， 且价贵难得，故一般不用作防护镀层。
装饰镀层：银具有良好的装饰性能，表面易抛光，呈银
白色，常用于餐具，工艺品和家庭用具的装饰镀层。
用
功能镀层：银的导电性能优良，接触电阻小，电子电器， 通讯器材的零部件镀银，可保证良好的导电性和钎焊性。
但银镀层很容易扩散和沿材料表面滑移，产生抖动现象；在 潮湿大气中会产生“银须”，造成短路，这是需要注意的。
贵 金属
金镀层主要用于工艺品，首饰的装饰，以及在恶劣条件
下使用的电子器件仪表元件。
铂镀层主要用于电镀，电解，阴极保护中使用的不溶性阳
极（钛基镀铂）。另外也用于精密仪器，外科器械。
材料表面工程
锡
防护镀层： 应
锡在食品有机酸中对钢铁属于阳极性镀层，且锡对人 体无毒，故镀锡铁皮用作食品罐头盒。
功能镀层： 用
锡有良好的钎焊性能，故需要钎焊的无线电器件和零部 件广泛采用锡镀层。但在高温，潮湿和密封条件下，由于锡 镀层存在内应力会生长晶须，造成短路，这是需要注意的。 锡不与硫化物作用，故与火药及橡胶接触的工件常镀锡。 钢件渗氮处理时可用局部镀锡保护不需渗氮的部位。 锡质软，可塑性好，锡镀层可提高冷拔，变薄，拉伸过 程中工件表面润滑能力。
功能镀层
钢件镀黄铜（0.5～2.5微米），可大大提高与橡胶的结 合力（如轮胎衬里钢丝） 黄铜镀层也可作为减摩镀层。
材料表面工程
铜
腐 蚀 特 点 用
铜是正电性金属，不受非氧化性酸的腐蚀，但会和氧发生反应。 在空气中铜易氧化而失去光泽，在含二氧化碳或氯化物的潮湿 大气中，铜表面易生成碱式碳酸铜或氯化铜膜，受到硫化物作 用时表面会生成棕色或黑色的硫化物膜。钢铁表面的铜镀层属 阴极性镀层。因此铜不单独作为钢铁件的防护镀层。
电镀和化学镀技术
（四）金属的电沉积过程
金属电结晶三步骤对电沉积的影响： 3）在电流密度也相当大，过电位的绝对值很大时，被还 原的金属离子数量很多，在电极表面上形成了大量的吸附 原子。在这种情况下，它们很有可能聚积在一起，形成新 的晶核。而且极化越大形成晶核的几率就越大，速度就越 快，晶核的尺寸也就越小，因而可以获得细致光滑的金属 层。所以在电镀过程中，极需要在晶体生长的同时，还有 大量的晶核形成。电镀时总是设法使阴极电化学极化大一 些。
（一）电镀液组成 1.主盐：能够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当的范围。 主盐浓度高，溶液的导电性和电流效率一般都较 高，可使用较大的电流密度，加快沉积速度。但是， 主盐浓度升高会使阴极极化下降，出现镀层结晶较粗， 镀液的分散能力下降。 主盐浓度低，则采用的阴极电流密度较低，沉积 速度较慢，但其分散能力和覆盖能力均较浓溶液好。
电镀层的分类 3）功能性镀层： 五、热处理用镀层 为了改善机械零件的表面物理性能，常常需要进 行热处理。但是，如果零件的某些部位，在热处理 时不允许改变它原来的性能，就需要把这个部位局 部地保护起来。例如，防止局部渗碳需镀铜，防止 局部渗氮则应镀锡。
电镀层的分类: 3）功能性镀层： 六、修复性镀层 一些重要的机械零部件，例如各种轴、花键、齿 轮及压辊等，在使用过程中被磨损，或在加工过程 中磨削过度，均可用电镀法予以修复，使其重新发 挥作用。可用于修复尺寸的镀层金属有铜、铁、铬 等。 七、可焊性镀层 一些电子元器件组装时，需要进行钎焊。为了改 善它们的焊接性能，需要镀以锡、银等。
目前，金属镀层的应用已遍及经济活动的各个 生产和研究部门，例如机器制造、电子、仪器仪 表、能源、化工、轻工、交通运输、兵器、航空、 航天、原子能等。
第6章 电镀和化学镀
镀层按镀层的性能分为三类：
(1) 防护性镀层 镀锌及锌合金，镀镉等； (2) 防护装饰性镀层 多层镍+铬，钢+镍+铬，铜
+锡+铬，镍+铜+镍+铬等； (3) 功能性镀层
电镀层必须满足的三个条件：
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。
1.2、电镀溶液的基本组成
1 析出金属的易溶于水的盐类，称为主盐； 2 能与析出的金属离子形成络盐的成分； 3 提高镀液导电性的盐类； 4 能保持溶液的PH值在要求范围内的缓冲剂； 5 有利于阳极溶解的助溶阴离子； 6 影响金属离子在阴极上析出的成分——添加剂。
考察一个电镀溶液是否满足生产的需要，一般 要了解一些基本的性能参数：包括电流效率、 分散能力、整平能力、覆盖能力等。
电刷镀设备石的墨用的电形量状、可用根水据量需比要槽制镀成少各很种多样，式，以 可以节约能适源应、被资镀源工。件表面形状为宜。刷镀某些镀 液时，也可以采用金属材料作阳极。
(2)镀液特点
电刷镀溶液大多数是金属有机络合物水溶液，络合物 一般在水中溶解度大，并且稳定性好。因而镀液中金 属离子含量通常比槽镀高几倍到几十倍。
1.3.3 刷镀
采用直流电源，电源的正极接镀笔，作为阳极，电源的负 极接工件，作为阴极。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的 相对运动速度在工件表面上移动。随着刷镀时间的增长， 镀层逐渐增厚。
在镀笔与工件接触的部 位，镀液中的金属离子 在电场力的作用下扩散 到工件表面，并在工件 表面获得电子被还原成 金属原子，形成镀层。
电刷镀技术的特点：
(1)设备特点
电刷镀设备简单，体积小、重量轻，多为便携式 或可移动式，便于现场使用或进行野外抢修。
电镀与化学镀
金属还原的基本条件和可能性
金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件！
5.1 电镀基本知识
法拉第定律和电流效率
➢ 电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，阴极上 不断有金属析出，阳极金属不断溶解。法拉第定律： 金属的析出(或溶解)量必定与通过的电荷(量)有关。
W kQ kIt
➢ 其中，W为形成产物的质量；k为比例常数，即电化当 量；Q为电量，为电流I与时间t的乘积。
第五章 电镀与化学镀
主要内容
5.1 电镀基本知识 5.2 合金电镀 5.3 复合电镀 5.4 电刷镀 5.5 化学镀
5.1 电镀基本知识
电解与电镀
• 电解：在外加直流电源 的作用下，电解质的阴 阳离子在两极发生氧化 还原反应的过程。
• 阴极（还原反应）：
Cu2+ + 2e ＝ Cu
• 阳极（氧化反应）：
3. 采用特定的添加剂
• 添加剂在镀液中的含量比较少，一般不影响金属的平衡电位；有些 添加剂能显著地增大或降低阴极极化，明显地改变金属的析出电位， 从而对某些金属沉积起作用，实现共沉积。例如添加明胶可使铜、 铝离子实现共沉积。
5.2 合金电镀
合金电镀的特点
1. 与热冶金合金相比：
① 容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-Ni。 ② 可获得热熔相图没有的合金,δ-铜锡合金。 ③ 容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如Ni-P。 ④ 在相同合金成分下，电镀合金与热冶合金相比，硬度高，
影响电镀层质量的基本因素
7. 基体金属
① 基体金属性质：镀层的结合力与基体金属的化学性 质及晶体结构密切相关。
a. 基体金属电位负于沉积金属电位，就难以获得结合良好 的镀层，甚至不能沉积。
金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件！
5.1 电镀基本知识
法拉第定律和电流效率
➢ 电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，阴极上 不断有金属析出，阳极金属不断溶解。法拉第定律： 金属的析出(或溶解)量必定与通过的电荷(量)有关。
W kQ kIt
➢ 其中，W为形成产物的质量；k为比例常数，即电化当 量；Q为电量，为电流I与时间t的乘积。
第五章 电镀与化学镀
主要内容
5.1 电镀基本知识 5.2 合金电镀 5.3 复合电镀 5.4 电刷镀 5.5 化学镀
5.1 电镀基本知识
电解与电镀
• 电解：在外加直流电源 的作用下，电解质的阴 阳离子在两极发生氧化 还原反应的过程。
• 阴极（还原反应）：
Cu2+ + 2e ＝ Cu
• 阳极（氧化反应）：
3. 采用特定的添加剂
• 添加剂在镀液中的含量比较少，一般不影响金属的平衡电位；有些 添加剂能显著地增大或降低阴极极化，明显地改变金属的析出电位， 从而对某些金属沉积起作用，实现共沉积。例如添加明胶可使铜、 铝离子实现共沉积。
5.2 合金电镀
合金电镀的特点
1. 与热冶金合金相比：
① 容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-Ni。 ② 可获得热熔相图没有的合金,δ-铜锡合金。 ③ 容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如Ni-P。 ④ 在相同合金成分下，电镀合金与热冶合金相比，硬度高，
影响电镀层质量的基本因素
7. 基体金属
① 基体金属性质：镀层的结合力与基体金属的化学性 质及晶体结构密切相关。
a. 基体金属电位负于沉积金属电位，就难以获得结合良好 的镀层，甚至不能沉积。
第一章 电镀及化学镀
电结晶是指还原得到的金属原子在基体金 属表面，按一定规律排列成新晶体的过程。 金属的电结晶过程与盐溶液中盐的结晶过程 相似。平衡电位状态相当与溶液的饱和状态；而 阴极的过电位则相当于溶液的过饱和度。溶液在 析出金属时的阴极极化作用越大，过电位就越 高，生成晶核的速度就越快，镀层的晶粒就越 细；反之，晶核的形成速度低于生长速度，镀层 的晶粒就越粗。 电结晶过程也是由形核—长大的方式进行 的。吸附原子总是在基体金属表面的扭折或台阶 处率先形核，再通过扩散逐渐长大，这样所需的 热力学驱动力最小。
1.1.6 电镀溶液的基本组成[2] （1） 主盐 （2） 络合剂 （3） 附加盐 （4） 缓冲剂 （5） 阳极活化剂 （6） 添加剂
1.1.7 电镀工艺过程[1,2] 电镀工艺过程一般包括以下三个阶段： （1）镀前处理 （2）电镀 （3）镀后处理 镀前处理的目的是为了得到干净新鲜的金 属表面，为最后获得高质量镀层作准备。镀前处 理的质量直接影响到镀层与基体间的结合力和镀 层的完整性。镀前处理主要包括：抛光或打磨、 去油脱脂、处锈、活化。 镀后处理则关系到镀层的防护性和装饰性效 果。镀后处理包括：（1）钝化处理（2）去氢处理
m′---阴极上实际析出金属的质量；m---理论上应 析出的质量 1.1.5 金属电沉积 电镀过程宏观上是一个电解过程；而微观 上是一个电沉积过程，即在外电流的作用下， 反应粒子（金属离子或络离子）在阴极表面发 生还原反应并生成新相——金属的过程。亦称为 电结晶过程。 （1） 金属离子还原析出的可能性 在一定的电流密度下金属离子进行阴极 还原时，其析出电位等于它的平衡电位与过电 位之和，即：Φ = Φ平 + ΔΦ
分类： 防护性镀层 装饰性镀层 功能性镀层 要求： 结合力 致密、均匀性 外观
第三章 电镀和化学镀
3.2 电镀工艺
3.2.1 电镀过程示意图
(1)被镀零件接在阴极 被镀零件接在阴极→ 被镀零件接在阴极 就是与电源的负极相连 接。 (2)待镀金属接在 阳极 待镀金属接在 阳极→ 就是与电源的正极相连 接。 (3)电镀液必须含有待镀 电镀液必须含有待镀 金属的离子溶液。 金属的离子溶液。
3.2.2 电镀电极反应
解：I = ( (n × 96500)/(A)) ×((W)/(t × η)) 解=((2 × 96500)/(58.69)) ×((2.5)/(10 × 60 × 100%)) ： t= =13.7 96500)/(A)) ×((ρ × S × d)/(I × η)) ((n × =((2需电流13.7安培 ×((8.93 × 1000 × 5 × 96500)/(63.54)) ∴需电流 安培 -4)/(15 ×100%)) × 10 =900(秒)=15(分) 秒 分
♦ (1)阴极反应：溶液中金属离子在阴极获得来自电 阴极反应： 金属离子在 阴极反应 溶液中金属离子
源负极送出的电子，在待镀零件表面上形成一层金 源负极送出的电子， 待镀零件表面上形成一层金 送出的电子 表面上形成 属镀层。 属镀层。
♦ Xn+＋ne–→X ♦ 例如：Cu2++2e- → Cu 例如： ♦ (2)阳极反应：欲镀金属溶解成金属离子进入电镀液 阳极反应： 溶解成金属离子进入电镀液 阳极反应 欲镀金属溶解成
放出电子 导线至电源正极以构成通路 电子沿 通路。 中，并放出电子沿导线至电源正极以构成通路。
♦ X→Xn+＋ne– ♦ 例如：Zn→Zn2++2e例如：
例1： ：
铁质钥匙上要镀铜 如图，纯铜作阳极，钥匙作阴极。 如图，纯铜作阳极，钥匙作阴极。 电镀液：：硫酸铜溶液。 ：：硫酸铜溶液 电镀液：：硫酸铜溶液。 阳极反应： 氧化反应） 阳极反应：Cu→Cu2+＋2e– （氧化反应） 阴极反应： （还原反应） 阴极反应：Cu2+＋2e–→Cu（还原反应）
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
电镀、电刷镀与化学镀
16
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。
26
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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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。
表面技术6 电镀和化学镀
将工件浸在含镀层金属的电 镀液中作为阴极，镀层金属 作为阳极。当直流电通过两 电极及两极间含金属离子的 电解液时，电镀液中的阴、 阳离子受到电场作用发生有 规则的移动，阴离子移向阳 极，阳离子移向阴极，这种 现象叫“电迁移”。此时， 镀层金属离子在阴极上还原 沉积成镀层，而阳极氧化将 镀层转移为离子。
金刚石承受压力小，工作寿命长。
滑覆种类 使用寿命/年 进口原装渗碳滑覆 1 国产硬质合金焊接 滑覆 1/12~1/4 电镀镍锰-金刚石复 合滑覆 4
第五节：化学镀
5.1、化学镀的原理与特点
在无外加电流的状态下，利用合适的还原剂使镀 液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面 上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。
镍是银白微黄的金属，具有铁磁性。镍的相 对原子质量为58.7，密度为8.9 g/cm3，标准 电极电位为-0.25V。镍镀层有良好的抗腐蚀 性和耐摩性，标准电极电位高，仅机械保护。
镀层多孔，镍镀层一般是与铬镀层联合使用， 作为防护—装饰镀层的底层或中间层，如CuNi-Cr，Ni-Cu-Ni-Cr等。
5.2 化学镀镍
还原剂 次磷酸盐（4~12%P）--Ni-P合金镀层； 硼氢化物、胺基硼烷（0.2-5%B）--Ni-B；（价格高） 肼（Ni纯度—99.5%）
次磷酸盐还原剂
H 2 PO2 H 2O H HPO3 2 H
2
Ni 2 2H Ni 2H
H 2 PO2 H P H 2O OH
Me2n+ + Re→Me + OX
介质
反应方程式
H 2 PO2 3OH HPO3 2 H 2O 2e
2
标准电极电位
电镀与化学镀
电镀是利用电解方式在工件表面沉积金属或合金层的过程，旨在形成均匀、致密且结合力良好的金属层。电镀可实现多种目的，如装饰、耐蚀、耐磨等。电镀过程中，镀液中的金属阳离子在阴极得到电子被还原并沉积在基体表面。电镀液由主盐、络合剂、附加盐、缓冲剂和添加剂等组成，这些成分共同影响镀层质量。电镀时，提高阴极电流密度可增大极化作用，使镀层更加致密；而升高镀液温度则有利于提高离子扩散速度，但可能导致镀层晶粒变粗。电镀前处理和后处理同样重要，前处理影响镀层与基体的结合力和完整性，后处理则关乎镀层的防护和装饰效果。单金属电镀是镀液中只含一种金属离子的方法，其中电镀锌是常用的防腐方法，锌镀层对钢铁基体而言是阳极性镀层，能有效防止钢铁腐蚀。电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工艺还包括挂镀、滚镀、连续电镀和刷镀等多种形式，以适应不同工件的需求。
电镀和化学镀
第一章
电沉积
绪论
定义：是通过电解方法（外加电流）在固体表 面上获取金属沉积层的过程。 目的：在于改变原材料表面特性或制取特定成 分和性能的金属覆层或材料。
第一章
绪论
电沉积范畴：
(1) 电冶炼 (2) 电精炼 (3) 电铸 (4) 电镀
第一章
定义
绪论
镀（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。 电镀：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 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。 形象说法：就是给金属或非金属穿上一件金属 “外衣”，这层金属“外衣”称为电镀层。
3、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。 4、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。
第一章
绪论
2、镀层应具备的基本条件 ：
1）具有良好的结合力； 2）镀层均匀、光滑、完整和致密,且具有一定的光亮度； 3）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。 4）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、 磁性、导电性、记忆性、吸光性 等。
2 金属的电沉积
2.1电镀的基本原理
2.1.2法拉第电解定律 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 9.65×104C 。把这一常数称为法拉 第常数。即 F＝9.65×104C＝26.8A.h (1C=1A.s) 电化当量：电极上通过单位电量所形成产物的重量，称为电 化当量。电极上通过1F电流量，经反应形成的各种物质的量 都是1mol，但重量是不同的。
化学镀与电镀技术
(1). 良好的机械性能
(2). 镀液有良好的分散能力和深镀能力 (3).镀层与基体结合牢固，结合力好。 (4).镀层有良好的导电性 (5).镀层均匀，细致，有良好的外观。
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3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保 证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的
化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍/浸金、激光化 学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀 钯、
电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金、脉冲镀 金、电镀银及其它金属的技术。
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6.1 电镀铜
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名称配方及工艺条件
SH-110
100 200 40
LC153
100 200 20-90
表 国 产 镀 铜 添 加 剂 及 其 工 艺
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升）
6-2
SH-110（毫克/升）
HB（毫克/升） OP-21（克/升） LC153起始（毫克/升） LC153补充剂（毫克/升） 温度（°C） 阴极电流密度（安培/分米2） 阳极 搅拌方式
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4. 阳极 硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量 0.04-0.065％，铜含量不小于99.9％。 其它杂质 的允许含量见表6-4。
主成分 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe 杂质 Sb Se Te As Bi
> 99.9
印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少， 但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制 电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的 镀金或浸金工艺技术。
(2). 镀液有良好的分散能力和深镀能力 (3).镀层与基体结合牢固，结合力好。 (4).镀层有良好的导电性 (5).镀层均匀，细致，有良好的外观。
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3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保 证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的
化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍/浸金、激光化 学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀 钯、
电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金、脉冲镀 金、电镀银及其它金属的技术。
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6.1 电镀铜
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名称配方及工艺条件
SH-110
100 200 40
LC153
100 200 20-90
表 国 产 镀 铜 添 加 剂 及 其 工 艺
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升）
6-2
SH-110（毫克/升）
HB（毫克/升） OP-21（克/升） LC153起始（毫克/升） LC153补充剂（毫克/升） 温度（°C） 阴极电流密度（安培/分米2） 阳极 搅拌方式
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4. 阳极 硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量 0.04-0.065％，铜含量不小于99.9％。 其它杂质 的允许含量见表6-4。
主成分 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe 杂质 Sb Se Te As Bi
> 99.9
印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少， 但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制 电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的 镀金或浸金工艺技术。
3电镀、化学镀新技术资料
必要条件之一； ③在电解质溶液中进行，这也是进行电镀的必要条件
之一； ④目的是在工间表面获得一层薄镀层来改变材料表面
的特性，提高耐蚀性、耐磨性、装饰性等功能。
第一节 电镀基本知识
❖ 电镀液的组成和作用
—电镀液一般由主盐、附加盐、缓冲剂、阳极活化
剂和添加剂组成。
——电镀液大多是水溶液，特殊情况下使用有机溶
第四节 化学镀、化学转化镀及表
面着色新技术
二、化学转化镀
❖ 概念：化学转化镀又称金属的表面转化、金属的化学处
理、转化膜技术等，是采用化学处理液使金属表面与溶液 界面上产生化学或电化学反应，在金属表面形成稳定的化 合物膜层的方法。
❖表面转化膜的分类：
①按是否存在外加电流：化学转化膜和电化学转化膜； ②按膜的主要组成物类型：氧化膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜
Mn+ + ne-——M。
❖化学镀的特点 ：
❖ ①优点：镀层厚度均匀；镀层致密、孔隙小、外观良好； 无需电解设备及附件；可在金属、非金属及半导体材料上 进行化学镀；不受电力线分布不均匀的影响，而且在几何 形状复杂的镀件上也可得到厚度均匀的镀层；
❖ ②缺点：溶液稳定性差，使用温度高，寿命短，溶液的维 护、调整和再生都较复杂，镀覆成本高。
111
谢谢！
第二节 合金电镀、复合电镀 及其他特殊电镀技术
二、复合电镀：
❖ 定义：用电镀方法使固体微粒与金属共沉积，从而在基体上获得
基质金属上弥散分布微粒结构的复合镀层
❖ 特点：
①复合镀层综合了其组成相的优点；
②镀覆材料广泛，同一种基质金属可沉积一种或数种性质各异的固体微 粒，同一种固体微粒也可沉积在不同的基质金属中；
第三节 点石成金的电刷镀
之一； ④目的是在工间表面获得一层薄镀层来改变材料表面
的特性，提高耐蚀性、耐磨性、装饰性等功能。
第一节 电镀基本知识
❖ 电镀液的组成和作用
—电镀液一般由主盐、附加盐、缓冲剂、阳极活化
剂和添加剂组成。
——电镀液大多是水溶液，特殊情况下使用有机溶
第四节 化学镀、化学转化镀及表
面着色新技术
二、化学转化镀
❖ 概念：化学转化镀又称金属的表面转化、金属的化学处
理、转化膜技术等，是采用化学处理液使金属表面与溶液 界面上产生化学或电化学反应，在金属表面形成稳定的化 合物膜层的方法。
❖表面转化膜的分类：
①按是否存在外加电流：化学转化膜和电化学转化膜； ②按膜的主要组成物类型：氧化膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜
Mn+ + ne-——M。
❖化学镀的特点 ：
❖ ①优点：镀层厚度均匀；镀层致密、孔隙小、外观良好； 无需电解设备及附件；可在金属、非金属及半导体材料上 进行化学镀；不受电力线分布不均匀的影响，而且在几何 形状复杂的镀件上也可得到厚度均匀的镀层；
❖ ②缺点：溶液稳定性差，使用温度高，寿命短，溶液的维 护、调整和再生都较复杂，镀覆成本高。
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第二节 合金电镀、复合电镀 及其他特殊电镀技术
二、复合电镀：
❖ 定义：用电镀方法使固体微粒与金属共沉积，从而在基体上获得
基质金属上弥散分布微粒结构的复合镀层
❖ 特点：
①复合镀层综合了其组成相的优点；
②镀覆材料广泛，同一种基质金属可沉积一种或数种性质各异的固体微 粒，同一种固体微粒也可沉积在不同的基质金属中；
第三节 点石成金的电刷镀
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