电镀工艺学PPT课件
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第七章 电镀合金工艺
合金电镀： （Alloy plating） 用电化学的方法使两种或两种以上的金属共沉积
（codeposition）的过程。
合金电镀分类： 防护性合金镀层
防护装饰性合金镀层 功能性合金镀层
.
1
一、金属的共沉积（Codeposition）
（二元合金）金属共沉积的基本条件 1）合金中的金属至少有一种金属能从其盐的水溶 液中析出；
44
随着氰镍化含物量镀的锌增加（7%-13%），耐5蚀3 性可增大3-5倍；
200~光30亮0℃镀加镉热后，钝化膜仍保持良1好8的耐蚀性。
镀电层镀氢锌脆镍小合，金可代替镉镀层使用。<2%
Del镀ta测层氢硬仪度，高基（体HV为1碳80素～工22具0）钢、，焊硬接度性H好V550，镀层
厚度7~10μm，未进行除氢. 处理
2.可溶性单金属联合阳极: 分挂
3.不溶性阳极:
4.可溶性与不溶性联合阳极: Ni-Co，镍及不锈钢阳极
含量高的金属作阳极，含量低的金属以可溶性盐或
氧化物形式加入镀液。
.
14
7.1锌合金镀层
提高镀层防 护性作用， 降低氢脆
（异常共沉积）
锌镍合金
含镍10%左右
锌铁合金
含铁0.3~0.7%
.
锌钴合金
含钴0.6~0.9%
两者的平衡电位最终将变
成相等，即电位差为零
3)平衡共沉积:
两金属从与其处于化学平衡的镀液中共沉积。
特点：在低电流密度下(阴极极化不明显)，合金沉积 中各组分金属比等于镀液中的金属比。
例如：在酸性镀液中沉积Cu-Bi合金和Pb-Sn合金 等。仅有很少几个共沉积过程属于平衡共 沉积体系。
.
5
金属共沉积的类型
C点以上电位较正金属占
镀液中金属浓度比的影响
优势，C点以下电位较负 金属占优势。
.
8
2)络合剂浓度的影响
（1）单一络合剂镀液
KK不不稳稳[[CZnu((CCNN))44]]22--==15..30XX1100--1372
a.络合两种金属离子
如果增加络合剂浓度，使其中某一金属的沉积电位比另一金属 的沉积电位变负得多，则该金属在合金沉积中的相对含量将降 低。
特点：难推测各电解参数对合金组成的影响。
.
7
C含总量不，影变合,响略金增中金电电属位位较较共正正沉金金属属积的因素
1含）量镀将按液比中例增金加属. 浓度比的影响
增大电位较正金属浓 度，合金中其含量随
之升高，不成正比
曲线1：正则共沉积 曲线2：非正则共沉积 曲线3：平衡共沉积 曲线4：异常共沉积 曲线5：诱导共沉积
黑色、白色、橄榄色等。 2.其他钝化处理 钼酸盐钝化；钨酸盐钝化；稀土化合物钝化；浸
或刷涂无机或有机膜层；
.
17
举例：电镀锌镍合金（20世纪80年代 ）
优良镀的液防类护型性镀层 ，以取代镉脆镀化层率和（锌%镀）层；
适碱于性恶锌劣酸的盐工镀业锌大气和严酷的海洋环78境；
耐蚀氯性化（物与镀镍锌含量有关）
•合金成分在较宽范围下分布均匀1；000h以上.
••可电直流锌接效镍钝率化低合，，金耐不电蚀适性于镀优高工异碳艺； 钢铸规件范的施镀；
b.焦磷酸盐镀Cu-Sn合金，在pH＝8-12范围内 生成的络离子随不同pH值结构形式和不稳定常数都 会有变化，且与镀层成分有很大关系。
.
12
影响合金组成
5)Dk的影响
影响镀层质量
6)温度、搅拌的影响
主要影响正则共沉积.
.
13
电镀合金的阳极
1.可溶性合金阳极:
呈单相或固溶体类型的合金。低锡10-13%青铜
18
锌镍合金的耐蚀机理
锌镍合金生成的腐蚀产物为 ZnCl2·4Zn(OH)2，含有少量的 2ZnCO3·3Zn(OH)2，腐蚀产物没有镍存在， 比锌层腐蚀产物致密稳定，且不易导电，从 而抑制了腐蚀，降低了腐蚀速度。
.
19
•镍含量5%-10%；
ZnNi Ni10-18%,NSS试验白
•分散性好；腐蚀小，工艺稳定，锈成5本00低h；以上,红锈
15
7.1锌合金镀层
电镀锌合金的组织结构
Ni3Zn21
单相（或多相），固溶体和金属间化合物
锌合金镀层主要特征
耐蚀性、热稳定性、低氢脆性
锌合金镀层后处理
提高耐蚀性、耐磨和装饰性
.
16
锌合金镀层后处理方法
1.铬酸盐钝化： 铬酐5~10g/L+无机酸+卤化物 可得到不同色调钝化膜：彩虹色、绿色、黄色、
2）两种金属的析出电位要十分接近或相等。
.
2
一、金属的共沉积（Codeposition）
实现金属共沉积的措施： 1）改变溶液中金属离子浓度； 2）选择适当的络合剂（Complexing agent）； 3）加入添加剂（additional agent）。
.
3
A。增加镀液中金属的总含量， B。降低电流密度， C。提高温度和增强搅拌等
4)异常共沉积: 特征:电位较负的金属优先沉积。沉积层中电位较负
的金属组分的含量较高。 在某种浓度和电解条件下才出现异常共沉积。 例：含铁族金属中的一个或多个的合金共沉积体系。 Fe-Zn,Zn-Ni,Ni-Co,Fe-Co,Ni-Sn
.
6
金属共沉积的类型
诱导金属
5)诱导共沉积: 钛、钼、钨等金属与铁族金属可以在水溶液中实现 共沉积，这种共沉积过程称为诱导共沉积。
a、含量达到一定值后镀层组成可基本保持不变；
b、对简单盐镀液有明显的影响；
c、对合金组成的影响常具有选择性。 如：焦磷酸盐-锡酸盐电镀铜－锡合金 少量的苯骈咪唑可使镀层中锡含量增大.
.
11
4)pH值的影响
•pH值可改变金属盐的化学组成； •pH值影响络合物稳定性；
例： a.锌酸盐、锡酸盐和氰化物等络离子在碱性 溶液中是稳定的，而在pH<7时分解；
如：氰化镀黄铜 Cu-Zn
b.仅络合一种金属离子
如：酸性氟化物镀Sn-Ni
.
9
2)络合剂浓度的影响
（2）混合络合剂镀液 增加某一络合剂浓度，则同该络合剂络合的金属 在合金沉积中的含量下降。 如：碱性氰化镀铜－锡合金 Cu-Sn
[Cu(CN)4]2- ; [Sn(OH)6]2-
.
10
来自百度文库
3)添加剂的影响
金属共沉积的类型增加电位较正金属在合金中的含量。
1)正则共沉积:受扩散控制
例：单盐镀液 络合镀液 两种金属的平衡电位相差很大，不形成
固溶体型的合金的共沉积。
2)非正则共沉积：受阴极电位控制
例：络合物镀液 单个金属的平衡电位受络合剂浓度影响；
两金属平衡电位接近且能形成固溶体。
.
4
金属共沉积的类型
是指当把两金属浸入含有 该两金属离子的溶液中，
合金电镀： （Alloy plating） 用电化学的方法使两种或两种以上的金属共沉积
（codeposition）的过程。
合金电镀分类： 防护性合金镀层
防护装饰性合金镀层 功能性合金镀层
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一、金属的共沉积（Codeposition）
（二元合金）金属共沉积的基本条件 1）合金中的金属至少有一种金属能从其盐的水溶 液中析出；
44
随着氰镍化含物量镀的锌增加（7%-13%），耐5蚀3 性可增大3-5倍；
200~光30亮0℃镀加镉热后，钝化膜仍保持良1好8的耐蚀性。
镀电层镀氢锌脆镍小合，金可代替镉镀层使用。<2%
Del镀ta测层氢硬仪度，高基（体HV为1碳80素～工22具0）钢、，焊硬接度性H好V550，镀层
厚度7~10μm，未进行除氢. 处理
2.可溶性单金属联合阳极: 分挂
3.不溶性阳极:
4.可溶性与不溶性联合阳极: Ni-Co，镍及不锈钢阳极
含量高的金属作阳极，含量低的金属以可溶性盐或
氧化物形式加入镀液。
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7.1锌合金镀层
提高镀层防 护性作用， 降低氢脆
（异常共沉积）
锌镍合金
含镍10%左右
锌铁合金
含铁0.3~0.7%
.
锌钴合金
含钴0.6~0.9%
两者的平衡电位最终将变
成相等，即电位差为零
3)平衡共沉积:
两金属从与其处于化学平衡的镀液中共沉积。
特点：在低电流密度下(阴极极化不明显)，合金沉积 中各组分金属比等于镀液中的金属比。
例如：在酸性镀液中沉积Cu-Bi合金和Pb-Sn合金 等。仅有很少几个共沉积过程属于平衡共 沉积体系。
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金属共沉积的类型
C点以上电位较正金属占
镀液中金属浓度比的影响
优势，C点以下电位较负 金属占优势。
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2)络合剂浓度的影响
（1）单一络合剂镀液
KK不不稳稳[[CZnu((CCNN))44]]22--==15..30XX1100--1372
a.络合两种金属离子
如果增加络合剂浓度，使其中某一金属的沉积电位比另一金属 的沉积电位变负得多，则该金属在合金沉积中的相对含量将降 低。
特点：难推测各电解参数对合金组成的影响。
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C含总量不，影变合,响略金增中金电电属位位较较共正正沉金金属属积的因素
1含）量镀将按液比中例增金加属. 浓度比的影响
增大电位较正金属浓 度，合金中其含量随
之升高，不成正比
曲线1：正则共沉积 曲线2：非正则共沉积 曲线3：平衡共沉积 曲线4：异常共沉积 曲线5：诱导共沉积
黑色、白色、橄榄色等。 2.其他钝化处理 钼酸盐钝化；钨酸盐钝化；稀土化合物钝化；浸
或刷涂无机或有机膜层；
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举例：电镀锌镍合金（20世纪80年代 ）
优良镀的液防类护型性镀层 ，以取代镉脆镀化层率和（锌%镀）层；
适碱于性恶锌劣酸的盐工镀业锌大气和严酷的海洋环78境；
耐蚀氯性化（物与镀镍锌含量有关）
•合金成分在较宽范围下分布均匀1；000h以上.
••可电直流锌接效镍钝率化低合，，金耐不电蚀适性于镀优高工异碳艺； 钢铸规件范的施镀；
b.焦磷酸盐镀Cu-Sn合金，在pH＝8-12范围内 生成的络离子随不同pH值结构形式和不稳定常数都 会有变化，且与镀层成分有很大关系。
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影响合金组成
5)Dk的影响
影响镀层质量
6)温度、搅拌的影响
主要影响正则共沉积.
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电镀合金的阳极
1.可溶性合金阳极:
呈单相或固溶体类型的合金。低锡10-13%青铜
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锌镍合金的耐蚀机理
锌镍合金生成的腐蚀产物为 ZnCl2·4Zn(OH)2，含有少量的 2ZnCO3·3Zn(OH)2，腐蚀产物没有镍存在， 比锌层腐蚀产物致密稳定，且不易导电，从 而抑制了腐蚀，降低了腐蚀速度。
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•镍含量5%-10%；
ZnNi Ni10-18%,NSS试验白
•分散性好；腐蚀小，工艺稳定，锈成5本00低h；以上,红锈
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7.1锌合金镀层
电镀锌合金的组织结构
Ni3Zn21
单相（或多相），固溶体和金属间化合物
锌合金镀层主要特征
耐蚀性、热稳定性、低氢脆性
锌合金镀层后处理
提高耐蚀性、耐磨和装饰性
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锌合金镀层后处理方法
1.铬酸盐钝化： 铬酐5~10g/L+无机酸+卤化物 可得到不同色调钝化膜：彩虹色、绿色、黄色、
2）两种金属的析出电位要十分接近或相等。
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一、金属的共沉积（Codeposition）
实现金属共沉积的措施： 1）改变溶液中金属离子浓度； 2）选择适当的络合剂（Complexing agent）； 3）加入添加剂（additional agent）。
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A。增加镀液中金属的总含量， B。降低电流密度， C。提高温度和增强搅拌等
4)异常共沉积: 特征:电位较负的金属优先沉积。沉积层中电位较负
的金属组分的含量较高。 在某种浓度和电解条件下才出现异常共沉积。 例：含铁族金属中的一个或多个的合金共沉积体系。 Fe-Zn,Zn-Ni,Ni-Co,Fe-Co,Ni-Sn
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金属共沉积的类型
诱导金属
5)诱导共沉积: 钛、钼、钨等金属与铁族金属可以在水溶液中实现 共沉积，这种共沉积过程称为诱导共沉积。
a、含量达到一定值后镀层组成可基本保持不变；
b、对简单盐镀液有明显的影响；
c、对合金组成的影响常具有选择性。 如：焦磷酸盐-锡酸盐电镀铜－锡合金 少量的苯骈咪唑可使镀层中锡含量增大.
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11
4)pH值的影响
•pH值可改变金属盐的化学组成； •pH值影响络合物稳定性；
例： a.锌酸盐、锡酸盐和氰化物等络离子在碱性 溶液中是稳定的，而在pH<7时分解；
如：氰化镀黄铜 Cu-Zn
b.仅络合一种金属离子
如：酸性氟化物镀Sn-Ni
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2)络合剂浓度的影响
（2）混合络合剂镀液 增加某一络合剂浓度，则同该络合剂络合的金属 在合金沉积中的含量下降。 如：碱性氰化镀铜－锡合金 Cu-Sn
[Cu(CN)4]2- ; [Sn(OH)6]2-
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来自百度文库
3)添加剂的影响
金属共沉积的类型增加电位较正金属在合金中的含量。
1)正则共沉积:受扩散控制
例：单盐镀液 络合镀液 两种金属的平衡电位相差很大，不形成
固溶体型的合金的共沉积。
2)非正则共沉积：受阴极电位控制
例：络合物镀液 单个金属的平衡电位受络合剂浓度影响；
两金属平衡电位接近且能形成固溶体。
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金属共沉积的类型
是指当把两金属浸入含有 该两金属离子的溶液中，