第四单元 电刷镀、化学镀、热浸镀
新教材高中化学人教版选择性第一册课件第四章实验活动4简单的电镀实验
随堂检测
1.若在铜片上镀银时,下列叙述正确的是( ) ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜片上 发生的反应是Ag++e- ===Ag ④在银片上发生的反应是4OH--4e- === O2↑+2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A.①③⑥ B.②③⑥ C.①④⑤ D.②③④⑥ 答案 B 解析 铜片上镀银,铜片作阴极,接电源负极,①错;银片作阳极,接电源正极, ②正确;铜电极上,Ag+得电子析出Ag,③正确;银片是阳极,失电子变成Ag+ 进入电解液,④错;需用AgNO3作电镀液,⑥正确,⑤错。正确的为②③⑥。
和Fe(OH)3沉淀生成,工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上
述方法,下列说法错误的是
(填字母)。
A.阳极反应:Fe-2e- === Fe2+
B.阴极反应:2H++2e- === H2↑ C.在电解过程中工业废水的pH不断增大
D.可以将铁电极改为石墨电极
(3)某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。
3.下列关于电解精炼铜与电镀的说法正确的是( ) A.电解精炼铜时,将电能转化为化学能,电路中每通过2 mol e-,阳极就会溶 解64 g铜 B.电解精炼铜时,阳极为粗铜,阴极为精铜,电解过程中电解质溶液不需要 更换 C.在铁制器皿上镀铝,熔融氧化铝为电解质,铁制器皿为阴极,铝棒为阳极 D.电镀过程中电镀液需要不断更换
[实验探究] 【微思考】若想在铁制品上镀一层铜。 (1)如何设计该电镀实验装置? (2)电镀开始后,两电极分别发生怎样的电极反应? 提示 (1)铁制品与直流电源的负极相连,金属铜与直流电源正极相连,用硫 酸铜溶液作电镀液。 (2)阳极(铜):Cu-2e- === Cu2+,阴极(铁制品):Cu2++2e- === Cu。
表面处理综合知识
表面处理种类：表面处理即是通过一定的方法在工件表面形成覆盖层的过程，其目的是赋以制品表面美观、防腐蚀的效果，进行的表面处理方法都归结于以下几种方法：1、电镀：将接受电镀的部件浸于含有被沉积金属化合物的水溶液中，以电流通过镀液，使电镀金属析出并沉积在部件上。
一般电镀有镀锌、铜、镍、铬、铜镍合金等，有时把煮黑（发蓝）、磷化等也包括其中。
2、热浸镀锌：通过将碳钢部件浸没温度约为510℃的溶化锌的镀槽内完成。
其结果是钢件表面上的铁锌合金渐渐变成产品外表面上的钝化锌。
热浸镀铝是一个类似的过程。
3、机械镀：通过镀层金属的微粒来冲击产品表面，并将涂层冷焊到产品的表面上。
1.5——2元/公斤，成本较高。
4、化学镀：在无外电流通过的情况下，将金属部件浸入含欲镀金属的盐类（电解质）溶液中，利用还原剂使被镀金属离子还原为金属，在工件表面沉积，形成与基体结合牢固的覆层（如塑料件镀铬前处理）。
5、化学转化膜：将金属部件置于选定的介质条件下，使表层金属和介质中的阴离子发生反应，生成附着牢固的稳定化合物（如铝的阳极氧化、钢铁的磷化处理、发蓝处理、锌层钝化等）。
6、烤漆—涂装：在经过表面预处理的工件表面，用有机涂料通过一定的方法涂覆，形成具有装饰、保护作用的有机涂层，再进行烘烤使涂料固化的全部工艺过程。
试验方法：现场试验大气腐蚀试验：GB/T 6464—1997腐蚀试验结果评定对基体呈阳极性的金属覆盖层腐蚀试验后试样的评定方法：GB/T 12335—1990对基体呈阴极性的金属覆盖层腐蚀试验后试样的评定方法：GB/T 6461 —1986使用环境等级：防护性镀层的厚度取决于工件将使用的环境和要求。
镀层的服役条件不同对镀层的要求也就不同，通常将服役条件分为五个等级（服役环境严酷程度的等级）：4——极严酷（化工工业区、沿海湿热地）3——严酷（一般工业区、一般内陆工业城市）2——中度（内陆城市、一般室内）1——轻度（干热带地区）0——极轻度（无工业的边远地区、密封良好的设备内）当要求使用寿命很长时（如结构钢件），厚度应相当大，在这种情况下，不宜使用电镀，而常用热浸或喷镀。
现代表面
1.电镀：是利用电解作用，即把具有导电性能的工件表面与电解质溶液接触，并作为阴极，通过外电流的作用，在工件表面沉积与基体牢固结合的镀覆层。
2.电刷镀：是电镀的一种特殊方法，又称接触镀、选择镀、涂镀、无槽电镀等。
其设备主要由电源、刷镀工具(镀笔)和辅助设备(泵、旋转设备等)组成，是在阳极表面裹上棉花或涤纶棉絮等吸水材料，使其吸饱镀液，然后在作为阴极的零件上往复运动，使镀层牢固沉积在工件表面上。
3.化学镀：又称“不通电”镀，即在无外电流通过的情况下，利用还原剂将电解质溶液中的金属离子化学还原在呈活性催化的工件表面，沉积出与基体牢固结合的镀覆层。
4．涂装：它是用一定的方法将涂料涂覆于工件表面而形成涂膜的全过程。
涂料(或称漆)为有机混合物，一般由成膜物质、颜料、溶剂和助剂组成5．粘结它是用粘结剂将各种材料或制件连结成为一个牢固整体的方法，称为粘结或粘合。
粘结剂有天然胶粘剂和合成胶粘剂6．堆焊：它是在金属零件表面或边缘，熔焊上耐磨、耐蚀或特殊性能的金属层，修复外形不合格的金属零件及产品，提高使用寿命，降低生产成本，或者用它制造双金属零部件。
7．熔结：它与堆焊相似，也是在材料或工件表面熔敷金属涂层，但用的涂敷金属是一些以铁、镍、钻为基，含有强脱氧元素珊和硅面具有自熔性和熔点低于基体的自熔性合金，所用的工艺是真空熔敷、激光熔敷和喷熔涂敷等。
8.热喷涂:它是将金属、合金、金属陶瓷材料加热到熔融或部分熔融，以高的动能使其雾化成微粒并喷至工件表面，形成牢固的涂覆层。
热喷涂的方法有多种，按热源可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂(超音速喷涂)和爆炸喷涂等。
经热喷涂的工件具有耐磨、耐热、耐蚀等功能。
9.塑料粉末涂敷:利用塑料具有耐蚀、绝缘、美观等特点，将各种添加了防老化剂、流平剂、增韧剂、固化剂、颜料、填料等的粉末塑料，通过一定的方法，牢固地徐敷在工件表面，主要起保护和装饰的作用。
10.电火花涂敷:这是一种直接利用电能的高密度能量对金属表面进行徐敷处理的工艺，即通过电极材料与金属零部件表而的火花放电作用，把作为火花放电极的导电材料(如WC、nC)熔渗于表面层，从而形成含电极材料的合金化涂层，提高工件表层的性能，面工件内部组织和性能不改变。
电镀和化学镀-资料
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我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面： • 装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。 • 一些传统装饰性电镀可能被喷涂、物理气相沉积
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。
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第一章 绪论பைடு நூலகம்
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；
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第一章 绪论
三、按镀层组合分类
• 简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求； • 组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹
带不溶性的微粒-复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。
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1.3 电镀工业的发展状况及展望
• 国外1800年就公布了镀银的文献，到目前为止电 镀工业逐步成为完整的工业体系。
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
六
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
汞齐
区域1
合金
可电沉积 区域2
氰化物中可以电沉积 区域3
非金属
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2 金属的电沉积
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第四单元 电刷镀、化学镀、热浸镀
化学镀
• 与电镀不同的是，在化学镀中，溶液内的金属 离子是依靠得到由还原剂提供的电子而还原成 相应的金属的。完成化学镀的过程有三种方式： （1）置换沉积 利用被镀金属的电位比沉积金属 负，将沉积金属离子从溶液中置换在工件表面 上。其化学反应式可表述为： • Me1+Me2n+→Me2+Me1m+ • 溶液中金属离子被还原的同时，伴随着基体金 属的溶解，当基体金属表面完全覆盖时，反应 即自动停止。所以，采用这种方法得到的镀层 非常薄。
第四单元 金属表面镀层技术
一、电镀的分类：
常规电镀 电 镀 方 式
挂 滚
镀 镀
连续电镀 电刷镀 脉冲电镀 电 铸 滚 镀 连续电镀 滚桶 挂具
自动挂镀线
电刷镀
电刷镀技术采用一专用的直流 电源设备，电源的正极接镀笔，作 为刷镀时的阳极，电源的负极接工 件，作为刷镀时的阴极。镀笔通 常采用高纯细石墨块作阳极材料， 石墨块外面包裹上棉花和耐磨的涤 棉套。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，并保持适当的压力。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，这些金属原子在工 件表面沉积结晶，形成镀层。随着 刷镀时间的增长，镀层逐渐增厚。
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化学镀溶液的基本构成 成分 金属盐 还原剂 作用
提供被沉积的金属离子
还原金属离子，化学镀的驱动力
实例
硫酸盐，氯化物，醋酸盐，有机酸盐等
Ni，Co用次磷酸钠，硼化氢；Cu用甲 醛；Ag、Au用蔗糖等
络合剂 缓冲剂
稳定剂 改善剂
防止产生金属氢氧化物沉淀，在酸性溶 乳酸、丙二酸、EDTA、酒石酸、柠檬 液中控制反应速度和防止自然分解 酸、二乙醇胺、三乙醇胺等
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。
电镀化学镀新技术PPT学习教案
第三节 点石成金的电刷镀
强化零件表面
——在制造业，热锻模具、冷压模具、注塑 模具的用量大，制造周期长，成本高。因 此，模具的修复和延寿有重要意义。技术 人员利用刷镀能强化零件表面的优点，修 复大量的模具型腔。有些模具为了延寿， 可在模具型腔表面刷镀0.01mm~0.02mm的 非晶态镀层，可延长寿命20%~100%。
机理：
——复合电沉积是一个复杂的过第1程2页，/共在2这7页过程中，金属离子的析出、镀 层的成长和分散粒子向阴极表面的吸附是同时进行的。
第二节 合金电镀、复合电镀 及其他特殊电镀技术
三、其他特殊电镀技术
非晶态电镀
脉冲电镀
激光电镀
闪镀
机械电镀
多层电镀
第13页/共27页
非金属电镀
第三节 点石成金的电刷镀
②要有外加电流第3页，/共27页从而能够发生氧 化还原反应，这是必要条件之一；
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 况下使用有机溶液或熔盐镀液。
① 主盐：指能在阴极上沉积出所要 求镀层金属的盐类 ▼有单盐（镀层粗燥）和络盐 （结晶细致镀第4页层/共2）7页
第三节 点石成金的电刷镀
填补零件表面的划伤沟槽、压坑
——唐山水泥机械厂1960年由德 国进口的大型龙门双柱立式车 床，进口价格在当时相对于1吨 黄金，号称华北第一大机床。 经过20多年的使用和唐山大地 震的摧残，到1984年几近报废， 38个表面都有不同程度的划伤 和磨损，施工第18人页/共2员7页 用电刷镀技 术，修好了机床的全部划伤和
提高零件的防腐性
第21页/共27页
现代表面工程技术-主要内容
1．使用表面技术的目的？（1）提高材料抵御环境作用能力。
（2）赋予材料表面某种功能特性。
包括光、电、磁、热、声、吸附、分离等等各种物理和化学性能。
（3）实施特定的表面加工来制造构件、零部件和元器件。
2 按学科特点将表面技术大致划分为三个方面1）表面合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。
2）表面覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。
3）表面组织转化技术：包括激光、电子束热处理技术以及喷丸、辊压等表面加工硬化技术。
3.表面技术:表面技术主要通过表面涂覆和表面改性技术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材料表面某种功能特性。
表面涂覆：主要采用各种涂层技术。
表面改性技术：用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
4．表面粗糙度常采用如下方法表示，请用线段连接相应的采示符号。
轮廓算术平均偏差： R a微观不平度+点高度R z轮廓最大高度R y5电镀的基本原理及其分类？电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。
电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。
从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
6．电沉积的基本条件金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时，原则上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在阴极上还原，实现电沉积。
但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子，使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实现沉积过程。
所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢还原电位的相对大小。
若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电极上大量析氢，金属沉积极少。
7．合金共沉积的条件？两种金属离子共沉积除需具备单金属沉积的基本条件外，还应具备以下两个基本条件：①两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来。
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、化学镀、热喷涂、热渗镀层的防腐蚀性能及其应用
一、电镀电镀是一门历史悠久的表面处理技术。
电镀层可分为防腐蚀用、装饰用和功能性镀层。
像镀Au、Ag、Cu-Zn、Cu-Sn等主要用作装饰;镀Zn、Sn、Cu-Ni-Cr等主要用于提高基材的防蚀性;硬Cr、Ni-Fe、Ni-Co等镀层则属于功能性镀层。
同一镀层可能具有两种或两种以上的用途,如Cu-Ni-Cr多层镀层主要用途是防腐蚀,但它又具有装饰、耐磨的功能。
在此仅就防腐蚀用电镀层作简要的介绍。
电镀层通常只适用于防止大气腐蚀,故一般都是阳极性保护镀层,其原理是使阳极优先腐蚀从而保护了基体材料。
电镀锌层是典型的阳极性镀层,由于其镀层厚度(一般不能超过20μm)所限,故主要应用于小五金工件及磁性材料的室内保护。
经铬酸盐钝化处理后,其防腐蚀性能大幅度提高,优良的锌镀层可抗250h~300h的中性盐雾试验,可用于中性大气的室外防护,但在恶劣的工业大气和沿海气候中防腐性能就比较差。
最近开发的Zn-Ni、Zn-Fe电镀层,尤其是Zn-Ni电镀层,当镀层中Ni 含量达6%~10%时,5μm~8μm的镀层彩镀后可取得极好的防腐蚀效果。
此合金电镀层可抗1500h以上的中性盐雾试验,现已广泛应用于户外的电器及电力输送设备部件等的保护。
镀锡层的电位比铁正,属于阴极性镀层。
但它能和有机酸形成络合物,因此在有机酸环境中镀锡层变成阳极性镀层,但腐蚀率很低,不会因其孔隙而穿孔,被广泛用于罐头工业。
阴极性镀层,如Ni、Cr等,尽管自身耐蚀性优良,外表亮丽,但由于孔隙的存在,会因大阴极小阳极的存在而加快基体金属的腐蚀。
为克服此弊病,常采用多层电镀工艺。
如三层镀镍工艺,通过控制添加剂的成分和浓度,使镀镍层中的含硫量存在不均,导致由内到外镍层电位递减,从而使镀层内有阳极保护效应。
此外还有为增加隔离作用,减少孔隙率的复合电镀层,如Cu-Ni-Cr等复合电镀层。
二、化学镀化学镀又称无电解镀,它不同于化学转换镀层,其沉积过程不是通过界面固液两相间金属原子与离子的转换,而是利用液体中的还原剂与氧化剂即金属离子进行氧化还原反应,在催化表面沉积形成金属或合金镀层。
《第四章 实验活动4 简单的电镀实验》作业设计方案-高中化学人教版19选修1
《简单的电镀实验》作业设计方案（第一课时）一、作业目标1. 理解和掌握电镀的基本原理；2. 实践操作简单的电镀实验，培养动手能力；3. 通过对实验结果的分析，加深对电镀原理的理解。
二、作业内容1. 实验准备：（1）实验器材：电镀电源、导线、镀层金属（如锌片、铜片）、待镀金属（如铁片）；（2）试剂：稀盐酸（或硫酸）作为电解质溶液；（3）记录表格：用于记录实验过程和结果。
2. 实验操作：（1）将镀层金属和待镀金属分别插入电解质溶液中；（2）将电源的正负极分别接在镀层金属和待镀金属上；（3）观察并记录镀层在待镀金属表面形成的过程；（4）实验结束后，整理器材和记录实验结果。
3. 实验分析：（1）解释实验现象，分析电镀原理；（2）讨论影响电镀效果的因素，如镀层金属种类、待镀金属表面状态、电解质溶液浓度等；（3）根据实验结果，对电镀原理的应用进行讨论和总结。
三、作业要求1. 独立完成实验操作和记录，确保实验数据的真实性和准确性；2. 认真分析实验结果，撰写不少于300字的实验报告；3. 结合电镀原理和实验结果，讨论电镀在实际生产生活中的应用。
四、作业评价1. 实验报告的完成情况，包括实验操作、数据记录、结果分析和讨论等；2. 对电镀原理的理解和应用能力，是否能正确解释实验现象；3. 与其他同学的合作和交流能力，是否能积极参与讨论和分享经验。
五、作业反馈1. 学生提交作业后，教师将对作业进行批改，并及时反馈学生的问题和不足；2. 对于普遍存在的问题，将在课堂上进行集中讲解和指导；3. 对于个别学生的特殊问题，将进行单独辅导，确保每位学生都能得到充分的帮助。
通过本次作业，学生将进一步加深对电镀原理的理解，提高动手能力和分析问题能力，同时也能更好地将理论知识与实际应用相结合，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标：1. 复习和巩固学生对电镀原理的理解；2. 提高学生的实验操作技能，包括电极制备、溶液配制、电镀操作等；3. 培养学生的观察能力，分析问题和解决问题的能力。
模具表面的涂镀技术
1．准备工作 镀前准备工作的好坏，关系到模具镀铬的成败。 特别是镀内腔膜，必须注重以下几个方面：
（1）工夹具 电镀的工（挂）夹具一方面起着导电的作用， 另一方面保持阴极（镀件）与阳极的间距及其中心位置。对 于技术要求高的内腔膜，需采用专用夹具加以固定，保证镀 铬顺利进行。 1）根据不同模具工作零件设计、选择不同的夹具。 2）根据夹具的中心孔，即使用阳极直径大小，设计上下端夹 具孔，保持同心。同时要使阴极与阳极间的空间距离适度， 以保证电流在镀件表面分布均匀。 3）要在夹具中心孔的周围开一定数量的排气孔，即视镀件孔 径大小一般为4～24个孔。
2．镀铬工艺 （1）镀铬的工艺过程，见表4-26。
（2）工艺配方及条件，见表4-27。
4．3．1．3 常用金属的电镀 1．电镀铬 镀铬层有良好的耐蚀性。根据镀液成分和工艺条件的 不同，镀铬层的硬度可在400～1200HV内变化。在低于 500℃下加热，对镀铬层的硬度无影响。镀铬层的摩擦因 数低，尤其是干摩擦因数是所有金属中最低的，因此有很 好的耐磨性。镀铬层的种类很多，主要包括如下几种。
4．3 模具表面的涂镀技术
表面涂镀技术应用较早，最初是为了满足人们 防腐和装饰的需要。随着科学技术的进步，涂镀技 术的应用范围越来越广，使用在模具上不仅可以提 高其耐蚀性，而且还可提高硬度和耐磨性。常用的 涂镀技术有电镀、电刷镀、化学镀、热浸镀等。
4．3．1 电镀
4．3．1．1 电镀的基本原理和特点 电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还 原沉积在零件表面而形成一定性能的金属镀层的过程。电 镀的基本装置包括电镀槽、直流电源、阴极与阳极、电镀 液等。其中，阴极即为被镀材料，阳极分为可溶性阳极和 不可溶性阳极。电镀液的基本组成包括盐溶液和络合物溶 液两种类型。除此之外，还有一些为改善镀层质量而加入 的化合物，如导电盐、阳极活化剂和添加剂（光亮剂、平 整剂等）。图4-43为电镀装置示意图。
电镀ppt课件
3．电流波形的影响
• 电流波形的影响是通过阴极电位和电流密度的变 化来影响阴极沉积过程的，它进而影响镀层的组 织结构，甚至成分，使镀层性能和外观发生变化。
• 三相全波整流与稳压直流相当，对镀层组织几乎 没有什么影响，而其他波形则影响较大。
• 单相半波会使镀铬层产生无光泽的黑灰色；单相 全波会使焦磷酸盐镀铜及铜锡合金镀层光亮。
.
(2)配合剂
• 镀液中主盐的金属离子为简单离子时，镀 层晶粒粗大，需采用配位离子的镀液。
• 获得配位离子的方法是加入配合剂，即能 配合主盐中的金属离子形成配合物的物质。
• 配合物是由简单化合物相互作用而形成的 “分子化合物”。
• 配合物在溶液中可分离为简单离子和复杂 配位离子。
.
• 在含配合剂的镀液中，影响电镀效果的主 要是主盐与配合剂的相对含量，即配合剂 的游离量，而不是配合剂的绝对含量。
• 配合剂的游离量升高，阴极极化作用升高， 有利于镀层结晶细化、镀层分散和覆盖能 力的改善；不利的是降低阴极电流效率， 从而降低沉积速度。
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(3)附加盐
• 附加盐是电镀液中除主盐外的某些碱金属 或碱土金属盐类
• 用于提高电镀液的导电性，对主盐中的金 属离子不起配合作用
• 有些附加盐还能改善镀液的深镀能力和分 散能力，产生细致的镀层。
.
• (6)添加剂
– 添加剂是指不会明显改变镀层导电性，而能 显著改善镀层性能的物质。
– 根据在镀液中所起的作用，添加剂可分为： 光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾刑等。
• (7)杂质
– 杂质的来源比较复杂，所以对镀液和镀层的 影响也比较复杂。
– 如有机和金属杂质会引起镀层与基体的附着
力不良，镀层表面有麻点、针孔，镀液的分
化学镀与电镀技术ppt课件
纠正方法
1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动
，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为
电镀液
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名称成分
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升)
添加剂
普通硫酸盐镀液
180-240 45-60 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
高分散能力镀液
60-100 180-220 20-100
适量
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❖ 没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。
❖ 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153 和SH-110等。
❖ 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
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6-2
名称配方及工艺条件
硫酸铜（克/升）
表 硫酸（克/升）
氯离子（毫克/升）
国 SH-110（毫克/升）
产 镀
HB（毫克/升）
铜 OP-21（克/升） 添
加 LC153起始（毫克/升）
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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.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
2025版新教材高中化学第4章化学反应与电能实验活动4简单的电镀实验课件新人教版选择性必修1
【实验步骤】 1．把铁制镀件用砂纸打磨干净，放入1 mol·L－1 NaOH溶液中除去 油污， 然后用蒸馏水洗净。再放入20%盐酸中除锈，几分钟后取出， 并用蒸馏水洗净。
2．把铁制镀件与2～3 V的直流电源的负极相连，铜片与直流电源 的正极相连(如图)。将两极平行浸入电镀液中，两极间距约5 cm, 5～10 min后取出，观察镀件表面发生的变化。
【问题讨论】 1．电镀前，如果将铜片与直流电源的负极相连，铁制镀件与直流 电源的正极相连，通电后观察到的现象是什么？阴极和阳极发生的反应 分别是什么？ 提示：铁制镀件溶解，铜片上析出铜单质，电镀液蓝色逐渐变浅。 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu； 阳极：Fe－2e－===Fe2＋。
2．查阅资料，了解工业生产中电镀质量的影响因素。 提示：受电镀液的浓度、纯净度，镀件的表面处理工艺，电压的选 择，电流的稳定性等多方面影响。
通常采用含有镀层金属离子的可溶性盐溶液，A、D项中AgCl和Ag2SO4 均为沉淀，只有B项符合要求。
3．有关电镀铜的实验，下列说法正确的是( B ) A．电镀铜电解质溶液的浓度不断减小 B．硫酸铜溶液加入氨水制成铜氨溶液，可使镀层光亮 C．阳极材料一般选择石墨等惰性材料 D．电镀使用的电压越大，反应速率快，提高效率 解析：A项，电镀铜阳极产生铜离子，阴极铜离子生成铜，电解质 溶液中的铜离子浓度几乎不变；C项，阳极材料一般选铜；D项，电压越 大，速率越快，但生成的镀层不均匀。
5．下列各图所示装置能达到实验目的的是( A )
A．图甲，验证铁的吸氧腐蚀 B．图乙，保护水体中的钢铁设备 C．图丙，在铁制品表面镀锌 D．图丁，测定中和热
解析：图甲，食盐水是中性条件，发生吸氧腐蚀，A能达到实验目 的； 图乙，铁比铜活泼，形成原电池时，铁为负极发生氧化反应被腐 蚀，故不能用此装置保护水体中的钢铁设备，B不能达到实验目的；图 丙，锌比铁活泼，Fe2＋得电子能力比Zn2＋强，则在阴极上，Fe2＋得电子 生成铁单质，无法在铁电极上镀锌，应使用硫酸锌作电解液，C不能达 到实验目的；图丁，缺少玻璃搅拌器，D不能达到实验目的。故选A。
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刷镀设备及用具
刷镀设备在现今的电镀厂也很普及，从简单的平台接触 式，到三角模具点接触式，以及固定模具专用尺寸接 触式。刷布材料有不织布、PP混纱、羊毛…等。刷布 厚度从1~3mm适用于三角模具，刷布越薄扩散越小， 但是容易破损。刷布越厚，接触面积越大，扩散就越 大。刷镀是所有电镀方式中，搅拌效果最好的，因为 它是用连续摩擦方式来消除氢气泡，所以刷镀的电流 密度很容易很高。使用刷镀上需注意几件事：第一就 是流量，流量越大越好，黃金离子交换速度快，效率 会很好，而且电流密度也可以更高。但是流量大就很 容易产生扩散多镀的问题，所以需使用抽真空模具， 让多余的药水可以迅速抽走。
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化学镀
• 与电镀不同的是，在化学镀中，溶液内的金属 离子是依靠得到由还原剂提供的电子而还原成 相应的金属的。完成化学镀的过程有三种方式： （1）置换沉积 利用被镀金属的电位比沉积金属 负，将沉积金属离子从溶液中置换在工件表面 上。其化学反应式可表述为： • Me1+Me2n+→Me2+Me1m+ • 溶液中金属离子被还原的同时，伴随着基体金 属的溶解，当基体金属表面完全覆盖时，反应 即自动停止。所以，采用这种方法得到的镀层 非常薄。
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，使于现场使用或 进行野外抢修。 电刷镀不需要镀槽， 也不需要挂具，与槽镀相比较，设备量 大大减少，因而对场地设施的要求大大 降低。 • 一套设备可以完成多个镀种的刷镀。
（1）设备特点
• 镀笔(阳极)材料主要采用高纯细石墨， 是不溶性阳极。石墨的形状可根据需要 制成各种样式，以适应被镀工件表面形 状为宜。刷镀某些镀液时，也可以采用 金属材料作阳极。 • 电刷镀设备的用电量、用水量比槽镀少 很多，可以节约能源、资源。
2.保护气体还原法
保护气体还原法工艺流程为：
工件→微氧化炉→还原炉→冷却→热浸镀→后处理→成品。
1）微氧化炉 由煤气或天然气加热。工件进入氧化炉，火焰 将工件表面油污、乳化液烧掉，同时工件表面生成氧化膜。 2）还原炉 用电阻或辐射管间接加热。炉内密封有保护气体 （氢气与氨气混合）。工件进入还原炉，一方面将工件表面 的氧化皮还原为适合热浸镀的活性海绵状铁；另一方面将工 件继续加热进行再结晶退火。
5）热浸镀 经溶剂处理的工件放入熔融金属中，即 可在其表面镀上一层金属。浸镀时加热可采用煤 气、天然气或油加热，也可用感应电加热。 6）后处理目的是保证产品质量。后处理内容包括 ：冷却和平整矫直。 （1）冷却 热浸镀后工件必须冷却。目的是避免未 凝固的镀层被划伤。
（2）平整矫直 热浸镀后工件（如钢板或带钢）表 面有变形（波浪或翘曲），需平整矫直。
化学镀
• 化学镀是在无电流通过（无外界 动力）时借助还原剂在同一溶液 中发生氧化还原作用，从而使金 属离子还原沉积在零件表面上的 一种不是通过界面上固液两相 间金属原子和离子的交换，而是液相离子Mn+通 过液相中的还原剂Ｒ在金属或其它材料表面上的 还原沉积。化学镀的关键是还原剂的选择和应用， 最常用的还原剂是次磷酸盐和甲醛，近年来又逐 渐采用硼氢化物以及氨基硼烷类和类衍生物等作 为还原剂．以便室温操作和改变镀层性能。从本 质上讲，化学镀是一个无外加电场的电化学过程。
二、热浸镀工艺
根据热浸镀工件预处理方法的不同，可将热浸 镀工艺分为溶剂法和保护气体还原法两类。
1. 溶剂法
溶剂法工艺流程为： 工件→碱洗→酸洗→水洗→稀盐酸处理→溶剂处 理→ 烘干→热浸镀→后处理→成品。
溶剂处理
溶剂处理目的是：① 对工件：清除其表面残存的铁 盐及酸洗后在空气中又产生的氧化皮；②对熔融金属： 清除其表面的氧化物，降低其表面张力，改善与工件表 面的湿润性。 溶剂处理有两种方法：湿法（又称熔融溶剂法）和 干法（又称烘干溶剂法）。 （1）湿法 工件在热浸镀前浸入熔融溶剂（ ZnCl2· 3NH4Cl或Zn Cl2· 2HN4Cl）中进行处理，然 后再浸入熔融金属中热镀。 （2）干法 工件在热浸镀前浸入浓的溶剂（600～ 800g/L ZnCl2＋60～100g/L NH4Cl） 水溶液中， 然后烘干，工件上即附着一层干溶剂。当工件热浸镀时 ，溶剂受热分解，起到清除工件表面残存铁盐、铁的氧 化物、镀层金属氧化物及降低镀液表面张力的作用。
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化学镀
• 化学镀获得纯金属、合金及复合镀层，按其组 成可分为以下各种： 1.纯金属镀层，有Cu、Sn、Ag、Au、Ru、 Pd。 2.二元合金化学镀层，主要集中于Ni和Co分 别与P和B形成的二元合金，如Ni-P、Ni-B； Co-P、Co-B。 3.三元及多元合金化学镀层，如三元合金有 Ni-M-P（M=Cr、Mo、W、Ru、Fe、Co、Nb、 Cu、Sn、Zn、Re），Ni-M-B（M=Co、Mo、 W、Sn），Co-M-P（M=Ni、W、Mn）；四 元合金有Ni-W-Sn-P、Ni-W-Sn-B、Co-Ni-Re- 19
• 不燃、不爆、无毒性，大多数镀液接近 中性，腐蚀性小，因而具有安全可靠， 便于运输和储存等优点。除金、银等个 别镀液外均不采用有毒的结合剂和添加 剂。现已研制出无氰金镀液。 • 镀液固化技术和固体制剂的研制成功， 便于运输，保管。
(3)工艺特点
• 电刷镀区别于电镀(槽镀)的最大工艺特点 是镀笔与工件必须保持一定的相对运动 速度。由于镀笔与工件有相对运动，散 热条件好，在使用大电流密度刷镀时， 不易使工件产生过热现象。其镀层的形 成是一个断续结晶过程，镀液中的金属 离子只是在镀笔与工件接触部位放电还 原结晶。镀笔的移动限制了晶粒的长大 和排列，因而镀层中存在大量的超细晶 粒和高密度的位错，这是镀层强化的重 要原因。
NH4OH、KOH、NaOH、无机酸、有 机酸
pH值调节剂 调节pH值，控制反应速度
防止溶液工作中pH值波动
防止自然分解，延长使用寿命 改善镀层性质，增加光泽防止 针孔等
H3BO3、CH3COOH、无机弱碱盐
Pb2+、Sn2+、MoO3、尿素、硫脲、α，α′-联 吡啶、氰化物、苯骈三氮唑等含N含S的杂环 化合物
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1、热浸镀原理
将经过表面处理的金属工件，放入远比工件熔点低
的熔融金属中，以获得金属镀层的过程，这个过程称热
浸镀（熔融镀、热镀）。
热浸镀层金属一般为锡（熔点231.9℃）、锌（熔
点419.5℃）、铝（熔点658.7℃）、铅（熔点
327.4℃）。基体材料一般是钢铁，有时也用铜。浸镀
前工件需进行表面预处理，清除表面的油污和氧化皮。 热浸镀后还要进行化学处理、涂油或必要的整形。
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化学镀
• 2. 化学镀镍合金 化学镀镍磷合金在计算机配 件、电子工业、石油和化工机械、模具等项业 应用取了得良好的效果。如标准件化学镀镍磷 合金代替镀铬，化工设备零件化学镀镍磷合金 耐酸腐蚀、采油机喷嘴化学镀镍磷合金防冲蚀， 打字机串纸杆化学镀镍磷合金代替不锈钢、挖 掘机油泵活塞镀镍磷合金耐磨损、采油机柱塞 和钻杆化学镀镍磷合金防腐耐磨， 精铁炒锅化 学镀镍磷合金，电热水器储水罐化学镀镍磷合 金等。
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化学镀溶液的基本构成 成分 金属盐 还原剂 作用
提供被沉积的金属离子
还原金属离子，化学镀的驱动力
实例
硫酸盐，氯化物，醋酸盐，有机酸盐等
Ni，Co用次磷酸钠，硼化氢；Cu用甲 醛；Ag、Au用蔗糖等
络合剂 缓冲剂
稳定剂 改善剂
防止产生金属氢氧化物沉淀，在酸性溶 乳酸、丙二酸、EDTA、酒石酸、柠檬 液中控制反应速度和防止自然分解 酸、二乙醇胺、三乙醇胺等
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化学镀
• 化学复合镀所用微粒直径为1～10μm之间。 微粒的化学稳定性要好，不溶于化学镀液 中，而且不具备催化活性，否则镀液很快 自分解。化学复合镀主要集中于Ni-P镀液， 以提高其硬度、耐磨润滑等性能。
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化学镀
• 1. 化学镀镍 目前化学镀镍可以广泛应用在飞 机零件、汽车工业、石油、化学工业、电子和 计算机工业等方面得到应用。如压缩机叶片、 发动机主轴、高温区零件、油嘴、枢轴管、螺 旋桨轴、转子叶片、涡轮叶片，汽车上的齿轮、 散热器和喷油嘴等。镀上10μ m左右的化学镀 镍层的铝质散热器具有良好的铅焊性。气动刹 车唧筒、黄铜齿轮、塑料挤压模及各种汽车零 件如化油器及刹车组件等。其他汽车零件包括 空调器组件、轴承轴颈、盘形刹车活塞、轴、 小齿轮轴、软管接头等。
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化学镀
（２）接触沉积 利用电位比被镀金属高的第三金属 与被镀金属接触，让被镀金属表面富积电子， 从而将沉积金属还原在被镀金属表面。其化学 反应实际上与上式相同，只是Me1不是基体金 属，而是第三金属。其缺点是第三金属离子会 在溶液中积累。 （３）还原沉积 利用还原剂被氧化时释放出的自由 电子，把金属沉积在金属镀件表面，其反应过 程可表述为 • Men++Re→Me+OX • 镀镍 镀铜 镀银 镀金 镀钴 镀钯
第四单元 金属表面镀层技术
一、电镀的分类：
常规电镀 电 镀 方 式
挂 滚
镀 镀
连续电镀 电刷镀 脉冲电镀 电 铸 滚 镀 连续电镀 滚桶 挂具
自动挂镀线
电刷镀
电刷镀技术采用一专用的直流 电源设备，电源的正极接镀笔，作 为刷镀时的阳极，电源的负极接工 件，作为刷镀时的阴极。镀笔通 常采用高纯细石墨块作阳极材料， 石墨块外面包裹上棉花和耐磨的涤 棉套。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，并保持适当的压力。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，这些金属原子在工 件表面沉积结晶，形成镀层。随着 刷镀时间的增长，镀层逐渐增厚。
在表面活性物质中选择，依化学镀金属 种类而异
化学镀溶液：化学镀银、锡、镍、铜、钴、镍合金液等。
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化学镀