2011电镀工艺学第7章7.1高速电镀
电镀件工艺技术规范
电镀件工艺技术规范(总10页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除电镀件工艺技术规范1 主题内容与适用范围本规范规定了零部件电镀层的选择和各镀种及化学处理的标注方法。
本规范适用于产品零部件设计时电镀层种类的选择、厚度和标注方法。
2 引用标准GB1238-76JB/288-753 电镀层的主要目的3.1保护金属零件表面，防止腐蚀。
3.2装饰零件外表，使外表美观。
3.3提高零件的工作性能。
如提高表面硬度、耐磨性、导电性、导磁性、耐热性、钎焊性、反光能力；节约及代替有色金属或贵金属；提高轴承使用寿命；修复磨损零件；热处理时的局部保护以及其它特殊性能。
4 决定电镀层种类和厚度的因素a.零件的工作环境；b.被镀零件的种类、材料和性质；c.电镀层的性质和用途；d.零件的结构、形状和尺寸的公差；e.镀层与其互相接触金属的材料、性质；f.零件的要求使用期限。
5 镀层使用条件的分类从保护金属零件使它不受腐蚀的观点出发，必须根据零件在使用时的工作环境来选择镀层的种类和厚度。
镀层的使用条件，按照气候环境的严重程度分为以下三类。
第一类腐蚀性比较严重的工作环境：大气中含有较多的工业气体、燃料废气、灰尘和盐分以及相对湿度较大的地区。
例如工业城市、离海较近的地区和湿热带地区等。
或具有大量燃料废气和二氧化硫的室内，以及经常接触手汗的工作条件。
第二类腐蚀性中等的工作环境：大气中含有少量的工业气体、燃料废气、灰尘和盐分以及相对湿度中等的地区。
例如离海较远的一般城市和一般室内环境。
第三类腐蚀性轻微的工作环境：大气中工业气体、燃料废气、灰尘和盐分的含量很少，而且气候比较干燥。
例如干热带地区、密封良好的设备的内部。
从防腐蚀的要求来看，有些金属在腐蚀性轻微的条件下可以不加保护层而应用。
在比较严重的工作环境下，大部分金属要求有一定形式的防护，而有些金属则不能使用。
从保护基体金属免受腐蚀的要求来看，一般可考虑：a.贵金属（金、铂）、含铬18％以上的不锈钢、轧制的磁性合金材料、以及镍铜合金等，一般不需再加防护层。
7电镀、刷镀
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河南农业大学机电工程学院
电刷镀设备
电 源 镀 笔
电刷镀液
15Βιβλιοθήκη 河南农业大学机电工程学院电刷镀工艺
纳 米 电 刷 镀 参 数 选 择 刷镀 刷镀电压
刷镀电压 镀 镀 镀 镀
镀
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非金属电镀
说明： 说明： ① 非金属电镀是指对塑料、玻璃、陶瓷、纤维等非金属制品 电镀。 ② 非金属电镀的关键工艺是表面金属化，使非金属基体上生 成导电层以便进行导电。表面金属化的方法有化学镀法、 喷涂法、烧渗银法和涂刷法等。 ③ 塑料电镀是非金属电镀中应用最广泛的一种。通过电镀可 提高塑料制品的强度，防止老化，使其具有导电性、电磁 性、焊接性和装饰性的外观。 ④ 非金属电镀制品主要用于汽车、飞机某些装饰性零部件以 及印刷线路板、电子仪器屏蔽和碳纤维等。
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1)镀铁的工艺特点 1)镀铁的工艺特点
① ② ③ ④ 电解液温度低。 电解液温度低。 铁镀层与基体的结合强度高 铁镀层的硬度高， 铁镀层的硬度高，耐磨性好 沉积速度快，生产率高，镀铁的镀厚能力强， 沉积速度快，生产率高，镀铁的镀厚能力强， 镀层厚度可达2mm 2mm以上 镀层厚度可达2mm以上 ⑤ 电流效率高 电解液容易配制，成本低，有害气体少， ⑥ 电解液容易配制，成本低，有害气体少，对环 境污染小
河南农业大学机电工程学院
表面工程技术
河南农业大学机电工程学院 王万章 教授 wanzwang@
1
河南农业大学机电工程学院
第七讲 电镀、刷镀工艺 电镀、
电镀工艺是利用电解原理在金属或非金属零件表面上镀覆 一层金属的过程。它是一种修复工艺，也是一种强化工艺。 一、电镀 l.电镀工艺 l.电镀工艺 电镀分为有槽电镀 有槽电镀和无槽电镀——电刷镀 电刷镀。 有槽电镀 电刷镀
2011电镀工艺学第7章7.1高速电镀
三、高速电镀槽的发展
镀槽是实现高速电镀的核心设备，其性 能的优劣直接关系到电镀的生产效率与生 产成本，也直接影响镀件的质量。因此， 在高速电镀生产线的设计过程中，首要考 虑的问题就是电镀用镀槽类型的选择与关 键参数的确定。
目前世界上连续电镀锌机组的电镀槽有3 种类型，即水平式、垂直式与径向式。
1、水平式镀槽：
• 1980年Mascjinenfabrik Andritz与 Ruthner. Div发明的西班牙人研究出了重力 垂直式液流槽。重力垂落式镀槽又称为 “Gravitel process”(Gravity Flow Electroplating)，1984年西班牙建成第一 条“垂直式”生产线。1985年世界最大装 机容量的“垂直式”生产线在澳大利亚建 成。
2、径向式镀槽
径向式电镀槽的特点是带钢围绕一根直径 很大的导电辊运行。带钢在电镀槽内镀液 中部分较长。导电辊沉浸在电镀液中，由 于带钢紧紧的抱着导电辊，其中一面不与 电镀液接触，所以只有一面能镀上锌，所 以径向式电镀槽最适合于单面镀锌。由于 导电辊直径很大，所以带钢不易产生瓢曲 和折印。但径向式电镀槽的导电辊结构复 杂，造价很高，若两面镀锌则要进行换向 操作。径向槽的结构示意图如图3所示。
• 该类镀槽是靠液体的重力加速作用增加液 流速度来实现高速电镀的，立式槽型节省 场地，减少能耗，同时阴阳极间隙可随意 控制，特别有利于单面镀锌板的生产。
•
四、高速电镀锌阳极
• 不溶性阳极的性能得到不断的改善，先后 出现了纯铅阳极、铅锡阳极、铅银阳极、 铅铟银阳极、铅银钙铊阳极以及钛基二氧 化铅、钛基二氧化铱阳极等。阳极的制造 方法也是在不断的改进，出现了铸造、堆 焊、轧制、真空扩散焊等多种制造方法。
)nFC
电镀工艺学-电镀铜
3
此外，铜镀层也用于局部防止渗碳，增加导电性能和润滑 性能，电铸以及印刷电路板孔金属化等。
镀铜溶液的种类虽然很多，但在生产中常用的主要为： 氰化物镀铜电解液 酸性硫酸盐镀铜电解液 焦磷酸盐镀铜电解液等 还有柠檬酸—酒石酸盐镀铜、HEDP镀铜、氨三乙酸镀铜、 L—胺镀铜及氟硼酸盐镀铜等工艺 。
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电镀工艺学 06－1－68
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1.4 操作条件的影响
(1)温度 操作温度随镀液浓度高低而异。浓度较低控制在 20℃~60 ℃ ，高浓度控制在50 ℃~80 ℃ 。温 度高时可以提高阴 极电流效率，但降低阴极极化和引起氰化钠分解，从而产生碳 酸钠和氨。为了缩短电镀时 间，一般采用50 ℃~ 65 ℃ ；预镀为 30 ℃ ~40 ℃ 。
6
CL-3光亮剂/mL·L-1
5-7
CL-4光亮剂/mL·L-1 KUBRITE KC-3调整剂/mL·L-1 KUBRITE KC-2调整剂/mL·L-1 KUBRITE KC-1调整剂/mL·L-1
5 30-50 5-7 5
温度/℃
18-50
50-60
55-65 55-65 55-65 55-65 45-60
氰化物剧毒，对人体有害且污染环境，生产时必须制订 严格的安全技术制度并设置槽边排风设备和废水，废气治理 设施。
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成分及工作条件
表7—1 氰化物镀铜工艺规范
配
方
1
2
3
4
5
氰化亚铜CuCN/g·L-1 红铜盐/g·L-1
8 -35 35-45 50-70
55-85 130-200
氢氧化钾KOH/g·L-1
《电镀工艺简介》ppt课件
渗锌是一种无电镀锌技术，利用高温将锌粉熔融在工件表 面，形成一层致密的锌层。
镀铬技术
装饰性镀铬
装饰性镀铬主要是为了改善工件 的外观，提高其耐腐蚀性和耐磨 性，常用于汽车、摩托车、家电
等领域。
硬铬
硬铬主要用于提高工件的硬度和 耐磨性，常用于工具、模具等领
域。
耐磨性镀铬
耐磨性镀铬主要是为了提高工件 的耐磨性和抗腐蚀性，常用于化
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电镀产品质量控制与检测方法
原材料质量要求及检测方法
原材料质量要求
电镀原材料应符合相关标准和规定， 确保其纯度、成分、粒度等关键指标 符合要求。
检测方法
采用化学分析、光谱分析、粒度分析 等方法对原材料进行检测，确保其质 量符合标准。
生产过程质量控制措施
工艺控制
制定严格的电镀工艺流程和操作规范，确保生产过程中的温度、湿 度、电流密度等关键参数控制在规定范围内。
设备维护
定期对电镀设备进行维护和保养，确保设备正常运行，避免因设备 故障影响产品质量。
人员培训
对电镀操作人员进行专业培训，提高其技能水平和操作规范意识，确 保生产过程中的质量稳定。
成品质量检测方法与标准
检测方法
采用外观检查、尺寸测量、重量检测、硬度测试、耐腐蚀试验等方法对成品进行检测。
检测标准
根据相关标准和客户要求，制定成品的质量检测标准和判定准则，确保成品质量符合要 求。
未来，清洁生产技术将在电镀行 业中得到更加广泛的应用，并成 为行业可持续发展的关键因素。
清洁生产技术的推广将促进电镀 企业提高生产效率和产品质量， 同时降低环境污染和资源浪费。
循环经济理念在电镀行业应用前景展望
循环经济理念注重资源的循环利用和减 少废弃物排放，符合电镀行业可持续发
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％。
《电镀工艺学》课件
电镀工艺流程及原理
ห้องสมุดไป่ตู้
1
电镀过程
2
阐述电镀的具体流程和涉及的化学反
应。
3
准备工作
详解电镀前的准备工作和基本步骤。
后续处理
介绍电镀后的处理步骤和必要的操作。
电镀设备和主要器具介绍
展示电镀工艺中常用的设备和工具，并解释它们的功能和重要性。
电镀过程中常见问题及处理方法
1 气泡和孔洞
说明常见的电镀缺陷及其解决方案。
2 色差和脱附
探讨电镀过程中可能出现的颜色和附着问 题。
3 丝印和划痕
4 其他常见问题
介绍电镀中常见的印刷和表面破损问题。
概述其他可能出现的电镀故障和解决方法。
《电镀工艺学》PPT课件
探索电镀工艺学的精彩世界，从概述到新材料的应用趋势，带您深入了解这 个引人入胜的领域。
电镀工艺学概述
了解电镀工艺学的基本概念、原理和应用范围。
电镀工艺学发展历程
1
起源
探索最早的电镀技术和应用。
2
工艺改进
研究如何提高电镀质量和效率。
3
现代应用
揭示电镀工艺在不同工业领域中的广泛应用。
电镀工艺学的应用领域
汽车工业
解释电镀在汽车生产中的重要性和应用。
电子行业
探讨电镀在电子设备制造中的关键作用。
珠宝设计
展示电镀工艺在珠宝设计中的创意应用。
电镀液的组成和分类
介绍电镀液的基本成分和常见分类，并解释它们对电镀过程的影响。
电解质的选择和调整
指导如何选择和调整合适的电解质，以获得所需的电镀效果。
第7章 电镀铬(完整版本)
图7-5 不同镀液度和电流密度下硫酸根浓度对电流效率的影响 – 45°C；---60 °C 。
当CrO3/SO42-小于100:1时，镀层的光亮性和致密 性有所提高。但镀液的电流效率和分散能力下降。
当CrO3/SO42-小于或等于50:1时，由于催化剂含量 偏高，使阴极胶体膜的溶解速度大于生成速度，阴极极 化也达不到铬的析出电势，导致局部、乃至全部没有铬 的沉积，镀液的电流效率降低，分散能力明显恶化；
图7–2 铬酸浓度与电导率之间的关系
铬酐浓度对阴极电流效率的影响示于图73和图7-4。从图7-3可以看出，在45℃和20 A/dm2的条件下，当镀液中铬酐浓度为250 g/L 时，电流效率最大，达19％。由图7-4可知，电
流效率随着铬酐浓度的降低而有所提高。例如 在55℃ 、45 A/dm2和CrO3/SO42– =100/1的条件 下，铬酐浓度为150 g/L时的电流效率比400g/L 时增大约5％~6％。但温度较低时并不服从上 述关系。
1.4 镀铬过程的特点
与其它单金属相比，镀铬液的成分虽然简单，但镀 铬过程相当复杂，并具有许多特点。
(1) 在镀铬过程中，是由铬的含氧酸即铬酸来提供获得镀层 所需的含铬离子(其它单金属电镀都是由其自身盐来提供 金属离子)，属强酸性镀液。在铬酸镀液中，阴极过程相 当复杂，阴极电流大部分都消耗在析出氢气及六价铬还原 为三价铬两个副反应上，故镀铬过程阴极电流效率极低， 一般ŋ＝8％～18％。
电镀与表面处理作业指导书
电镀与表面处理作业指导书第1章电镀与表面处理基础 (3)1.1 电镀原理概述 (3)1.2 表面处理的目的与意义 (4)1.3 电镀与表面处理技术的发展与应用 (4)第2章电镀前的预处理 (5)2.1 表面清洗 (5)2.1.1 目的 (5)2.1.2 方法 (5)2.1.3 工艺流程 (5)2.2 表面整平 (5)2.2.1 目的 (5)2.2.2 方法 (5)2.2.3 工艺流程 (5)2.3 表面活化和抛光 (6)2.3.1 目的 (6)2.3.2 方法 (6)2.3.3 工艺流程 (6)第3章常见金属电镀工艺 (6)3.1 镀锌 (6)3.1.1 工艺概述 (6)3.1.2 工艺流程 (6)3.1.3 工艺参数 (6)3.2 镀铜 (6)3.2.1 工艺概述 (6)3.2.2 工艺流程 (7)3.2.3 工艺参数 (7)3.3 镀镍 (7)3.3.1 工艺概述 (7)3.3.2 工艺流程 (7)3.3.3 工艺参数 (7)3.4 镀铬 (7)3.4.1 工艺概述 (7)3.4.2 工艺流程 (7)3.4.3 工艺参数 (8)第4章特殊电镀工艺 (8)4.1 金合金电镀 (8)4.1.1 概述 (8)4.1.2 工艺流程 (8)4.1.3 注意事项 (8)4.2 钛电镀 (8)4.2.1 概述 (8)4.2.2 工艺流程 (8)4.2.3 注意事项 (9)4.3 铑电镀 (9)4.3.1 概述 (9)4.3.2 工艺流程 (9)4.3.3 注意事项 (9)4.4 稀土电镀 (9)4.4.1 概述 (9)4.4.2 工艺流程 (9)4.4.3 注意事项 (9)第5章表面处理技术 (10)5.1 化学转化膜 (10)5.1.1 概述 (10)5.1.2 化学转化膜的类型 (10)5.1.3 化学转化膜制备工艺 (10)5.2 阳极氧化 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 阳极氧化膜的类型 (10)5.2.3 阳极氧化工艺 (10)5.3 喷涂与喷漆 (11)5.3.1 概述 (11)5.3.2 喷涂与喷漆的类型 (11)5.3.3 喷涂与喷漆工艺 (11)5.4 粘接与密封 (11)5.4.1 概述 (11)5.4.2 粘接与密封的类型 (11)5.4.3 粘接与密封工艺 (11)第6章电镀与表面处理质量控制 (12)6.1 电镀与表面处理质量控制指标 (12)6.1.1 外观质量 (12)6.1.2 结合力 (12)6.1.3 耐腐蚀性 (12)6.1.4 晶粒度 (12)6.1.5 镀层厚度 (12)6.2 检测方法与设备 (12)6.2.1 外观质量检测 (12)6.2.2 结合力检测 (12)6.2.3 耐腐蚀性检测 (12)6.2.4 晶粒度检测 (12)6.2.5 镀层厚度检测 (13)6.3 质量控制措施 (13)6.3.1 原材料控制 (13)6.3.2 工艺参数控制 (13)6.3.3 设备维护与管理 (13)6.3.4 操作人员培训与管理 (13)6.3.5 质量检验与记录 (13)第7章电镀与表面处理过程中的环境保护与安全 (13)7.1 污染防治技术 (13)7.1.1 污染源控制 (13)7.1.2 污染物治理 (13)7.1.3 清洁生产 (13)7.2 废水处理与资源回收 (14)7.2.1 废水分类与处理 (14)7.2.2 资源回收 (14)7.2.3 废水处理设施运维 (14)7.3 安全生产与预防 (14)7.3.1 安全管理制度 (14)7.3.2 安全防护设施 (14)7.3.3 预防与应急处理 (14)7.3.4 员工培训与教育 (14)第8章电镀与表面处理设备维护与管理 (14)8.1 设备选型与配置 (14)8.1.1 设备选型原则 (14)8.1.2 设备配置 (15)8.2 设备维护与保养 (15)8.2.1 维护保养原则 (15)8.2.2 维护保养内容 (15)8.3 设备故障排除与维修 (15)8.3.1 故障排除 (15)8.3.2 维修方法 (15)8.3.3 维修注意事项 (16)第9章电镀与表面处理在特定行业的应用 (16)9.1 汽车行业的应用 (16)9.2 电子行业的应用 (16)9.3 家电行业的应用 (16)9.4 航空航天领域的应用 (16)第10章电镀与表面处理技术的发展趋势与展望 (17)10.1 绿色电镀与表面处理技术 (17)10.2 智能化与自动化 (17)10.3 新材料在电镀与表面处理中的应用 (17)10.4 未来发展展望与挑战 (17)第1章电镀与表面处理基础1.1 电镀原理概述电镀是一种借助电流在电解质溶液中使金属离子还原并沉积在导体表面的过程。
高速硬铬电镀标准工艺
高速硬铬电镀工艺特点：工作在非常高旳阴极效率减边沿积聚工作在高电流密度好公差杂质旳长处：高铬沉积速率减后需要磨板需要减少电镀时间易于操作和维护高效镀铬溶液众所周知，镀铬旳电流效率在电镀中是最低旳，一般只有13％左右，因此如何提高电流效率始终是电镀工作者追求旳目旳。
提高电流效率就意味着节省用电，从而可减少生产成本。
高效镀铬多是在镀铬溶液中引入卤族元素和某些有机添加剂来达到旳。
随着对镀铬添加剂研究工作旳逐渐进一步，原先电镀工作者觉得有机添加剂加到镀铬溶液中去是不合适旳。
这是由于铬酸是强氧化性旳酸，浓度和温度又如此之高，有机添加剂在这样强氧化性介质中是难以存在旳，也就是不久就会氧化变得乌有；但实践成果大不同样：某些有机化合物在这样强氧化性旳铬酸溶液中能长期存在，并显得非常稳定，从而使镀铬工艺改革进入到一种"山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村"旳新境界!如瑞士专利CH673845A5，论述了一种混合有机酸构成旳添加剂，此添加剂含丙酸、乳酸、戊酸、丹宁酸、新戊基乙二醇、苯磺酸、8一羟基喹啉、对苯二酚、4一甲苯基磺酰胺和六氟磺酸等，加入量为l5g／L左右，镀液温度在63℃、阴极电流密度在150A／dm2旳条件下，电镀时间25min，镀层厚度达到75μm，即每分钟可沉积3μm，镀层硬度为H Vl350，并有广阔旳电流密度范畴。
这种镀液旳阴极电流效率可达28％～48％，但问题是这种镀液是含氟旳，对铅阳极和低电流密度区旳镀件有腐蚀作用。
也有将低碳链旳烷基磺酸及其盐类作为镀铬旳添加剂，研究所用旳镀液和工艺条件为：铬酐200～300g／L硫酸2～3g／L硼酸l～l0g／L低碳烷基磺酸l～5g／L镀液温度55～65℃，容许使用旳电流密度在20～80A／dm2旳。
在此条件下，所得到旳镀铬层外观平滑光亮，显微硬度不小于HVll00。
根据所使用旳烷基磺酸盐分子中硫与碳旳原子数之比不同，镀液旳阴极电流效率也不同样。
(第7章电镀工艺)
9Байду номын сангаас
4) 装挂具并配阳极
(1) 挂具要有足够的导电 面积，与零件有良好的接 触面积，以便足够的电流 通过。Dk达50 A/dm2。 (2) 阳极的形状与被镀零 件相似（象形阳极），阳 极与阴极之间的距离一般 为25-50mm。
图 气缸套镀铬挂具图
1-气缸套极心铜管；2-绝缘物；3-撑铁； 4-铁板；5-气缸套；
(第7章 电镀工艺)
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第七章 电镀工艺Electroplate Technology
§７-１概述 1 电镀的特点 电镀一般在100℃以下，不会破坏零件的原来的热处理状态，不
会使零件产生热应力和变形等； 镀层与零件基体结合强度高； 镀层质量和厚度比较容易控制； 电镀可改善零件表面物理机械性能，如耐磨性，抗腐蚀性，光亮，
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3 镀铬电解液的配制
1. 镀铬电解液的成分
CrO3 + H2SO4 + H2O 2.硫酸和三价铬离子的含量
一般 CrO3 : H2SO4 = 100 : 1, 3.镀铬电解液的种类
Cr3＋的含量控制在３~７ｇ/l
1) 低浓度： CrO3 150 g H2SO4 1.5 g/l 2) 中等浓度： CrO3 250 g/l H2SO4 2.5 g/l 3) 高浓度： CrO3 350 g/l H2SO4 3.5 g/l
电镀工艺学
电镀工艺学 This manuscript was revised on November 28, 2020第一章序论1.概念电镀：用电化学的方法在固体表面上沉积一层金属、合金或复合材料的过程。
电铸：通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品(能将铸模和金属沉积物分开)的过程。
阴极涂层阳极涂层电流效率2.电镀电源的特点，电镀装置示意图A－直流电流表； B－电镀槽；C－直流电压表E－直流电源；R－可变电阻；1－阳极；2－阴极3.镀层的标识方法及含义PL/Ep表示：塑料基体，电镀光亮铜10μm以上，光亮镍15μm以上，普通铬μm以上4.镀层按用途分类（防护性镀层、防护-装饰性镀层、功能性镀层）按电化学性质分类（阳极性镀层、阴极性镀层）5.电镀基本计算——电化学当量K、电镀时间、电沉积速度、电镀层厚度、电流效率等计算公式定律：电流通过电解质溶液时，在电极上析出/溶解的物质的质量W与通过的电量Q 成正比W＝kQ=kIt，(k为电化当量 k=W/Q)注：M n＋＋ne→M生成1 mol金属M所需的电量为：n××1023××10－19＝n×96500C=n×·h单位为：g/C单位为：g/(A·h)6.电流效率的测定装置、测定方法、电流效率的计算阴极电流效率的测定2)电流效率测定要求•待测镀槽与库仑计串联；•整个系统无漏电的现象；•3)待测镀槽电流效率的计算100%1.186100%186.1''''⨯⋅=⨯=CuCukmkmkmm待测待测η7.电镀的发展方向（清洁、功能）第二章电镀电极过程1.概念双电层微分电容：在金属-溶液界面存在双电层，如果把电极-溶液界面看成一个电容器，将很小的电量dq引到电极上，则溶液中必有电量绝对值相同的异号离子出现，它引起的电极电位变化为dψ，其中Cd＝dq/dψ 。
电镀工艺学
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。
特点：难推测各电解参数对合金组成的影响。
C总不变,略增电位较正金属 影响金属共沉积的因素 含量，合金中电位较正金属 含量将按比例增加 . 1 ）镀液中金属浓度比的影响
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。
•镍含量5%-10%； ZnNi Ni10-18%,NSS试验白 •分散性好；腐蚀小，工艺稳定，成本低； 锈500h以上,红锈1000h •合金成分在较宽范围下分布均匀； 以上. •可直接钝化，耐蚀性优异； 锌镍合金电镀工艺规范 •电流效率低，不适于高碳钢铸件的施镀； •沉积速度慢； 配方1(碱性镀液） 配方2（弱酸性镀液）
是指当把两金属浸入含有 该两金属离子的溶液中， 两者的平衡电位最终将变 成相等，即电位差为零
金属共沉积的类型
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
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
Ni3Zn21
单相（或多相），固溶体和金属间化合物
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、 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；
用于硬金镀层电镀的高速金钴电镀工艺
用于硬金镀层电镀的高速金钴电镀工艺哎呀，说起硬金镀层电镀，这事儿可真不是盖的，得好好跟你唠唠。
你瞧，这玩意儿，就是那种能把金属表面弄得亮晶晶的工艺，跟咱们平时戴的金链子差不多，不过这可不是为了好看，而是为了让它更耐用，更耐磨。
记得有一次，我去了一个朋友的工厂，那家伙，真是让我大开眼界。
他们那儿用的是一种叫做高速金钴电镀的工艺，听着挺高大上的，其实就是让金属表面镀上一层金和钴的混合物。
这玩意儿，可比单纯的金镀层要硬多了，耐磨性也好，用在精密仪器上，那效果，杠杠的。
那天，我看着他们操作，真是挺有意思的。
首先，他们把要镀的金属件儿，放在一个特制的小篮子里，然后，把这篮子浸在一个装满电镀液的大缸子里。
这电镀液，可不是普通的水，里面含有金和钴的化合物，还有一些其他的化学成分，这些都是为了让金属表面能更好地吸附这层镀层。
接着，他们就开始通电了。
你可别小看这个步骤，这可是整个电镀过程中最关键的。
电流一通，电镀液里的金和钴就开始往金属表面跑，慢慢地，一层亮晶晶的镀层就形成了。
这个过程，得控制好电流的大小和时间，不然，镀层要么太薄，要么太厚，都不成。
我在旁边看着，就觉得这玩意儿挺神奇的。
你想想，就这么一通电，金属表面就能变个样，这科技的力量，真是让人佩服。
而且，这电镀过程，速度还挺快的，不像咱们平时想象的那样，得等上老半天。
哦，对了，我还注意到一个细节，他们操作的时候，都戴着手套和护目镜，这可不是装样子，这电镀液可是有腐蚀性的，一不小心，就能把手给烧了。
所以，安全第一，这是必须的。
最后，电镀完了，他们把金属件儿拿出来，用水冲一冲，然后晾干。
你别说，这镀层，真是亮得能照出人影来。
我拿在手里，感觉沉甸甸的，这硬度，绝对不是盖的。
总之，这高速金钴电镀工艺，真是让我大开眼界。
你别看它名字听着复杂，其实原理挺简单的，就是让金属表面穿上一件硬邦邦的“金衣”。
这玩意儿，用在工业上，那效果，可不是盖的。
下次有机会，我还得去好好看看，这科技的力量，真是让人着迷。
电镀工艺学
第一章序论1.概念电镀：用电化学的方法在固体表面上沉积一层金属、合金或复合材料的过程。
电铸：通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品(能将铸模和金属沉积物分开)的过程。
阴极涂层阳极涂层电流效率2.电镀电源的特点，电镀装置示意图A－直流电流表；B－电镀槽；C－直流电压表E－直流电源；R－可变电阻；1－阳极；2－阴极3.镀层的标识方法及含义PL/Ep•Cu10bNi15bCr0.3表示：塑料基体，电镀光亮铜10μm以上，光亮镍15μm以上，普通铬0.3μm以上4.镀层按用途分类（防护性镀层、防护-装饰性镀层、功能性镀层）按电化学性质分类（阳极性镀层、阴极性镀层）5.电镀基本计算——电化学当量K、电镀时间、电沉积速度、电镀层厚度、电流效率等计算公式定律：电流通过电解质溶液时，在电极上析出/溶解的物质的质量W与通过的电量Q成正比W＝kQ=kIt，(k为电化当量k=W/Q)注：M n＋＋ne→M生成1 mol金属M所需的电量为：n×6.02×1023×1.6×10－19＝n×96500C=n×26.8A·h单位为：g/C单位为：g/(A·h)6.电流效率的测定装置、测定方法、电流效率的计算阴极电流效率的测定2)电流效率测定要求•待测镀槽与库仑计串联；•整个系统无漏电的现象；•3)待测镀槽电流效率的计算100%1.186100%186.1''''⨯⋅=⨯=CuCukmkmkmm待测待测η7.电镀的发展方向（清洁、功能）第二章电镀电极过程1.概念双电层微分电容：在金属-溶液界面存在双电层，如果把电极-溶液界面看成一个电容器，将很小的电量d q引到电极上，则溶液中必有电量绝对值相同的异号离子出现，它引起的电极电位变化为dψ，其中Cd＝d q/dψ 。
电毛细曲线极化度：的比值析出电位：使金属在阴极开始镀出的最正电位，称为它的“析出电位”烧焦：当阴极区达到极限电流时，由于预镀离子的极度缺乏，此时H+放电致使大量析氢，阴极区急速碱化，此时镀层中有大量氢氧化物夹杂，形成粗糙多孔的海绵状的电镀层。
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T
DT
2 3
V
1 2
1 5
X
1 2
当电解液的组成、温度、电极形状等固定时， 放电离子浓度CT、T离子扩散系数DT、动力学粘 度ν、电极长度X都是常数，只有流速可变，并且 Jd∝V1/2。在这种情况下要提高Jd，只有提高切向 流速V。
要使溶液呈现出湍流状态，关键问题是 要使流速超过临界速度，则层流就会变成 湍流。
• 使用流体液垫原理的（LCC）电镀槽，能 迅速的除去在原来电解槽内的阳极上产生
的氧气、补充阴极所需要的离子、能抑制 钢板的振动、重力垂落、扭转、C型翘曲并 使钢板稳定地通过电镀槽。由于这种静压
支撑的稳定钢板作用，可使极间距缩短到 原来的1/4~1/8，使电解电压下降到原来的 1/2~1/4，可使工作电流密度上升到200300A/dm2。这种静压槽可以设计成LCC-H （水平型），LCC-V（竖型）。LCC-H （水平型）的三维结构图如图2所示。
• (1)使用扩散常数大的盐类 例如在使用镍盐时。氯化镍的扩散常数
约为同浓度硫酸镍扩散常数的两倍.
• (2)增大金属离子浓度
Jd
nFD C
极限电流密度与浓度的一次方成正比，所 以，采用高浓度金属离子溶液对电镀高速 化是极有效的手段，但其缺点是溶液的带 出量增多，而且在停镀时有金属盐类析出。
• (3)升高镀液温度
C V临 d
V临'
C' d
Re Vd v
• μ为流体的粘度；ρ为流体的密度；d是管子直径； C、C′为常数 Re。
• 电镀液的动力学粘度v可由实验测得。结果表明， 喷射速度必须大于1m/s才能产生湍流。实际上为 了稳妥些，流速应取得更大些。
极限电流密度的测量
• 采用示踪原子法，也就是向镀液添加一定 量的比放电金属离子电位正的金属离子， 在不同的电流密度下，用其沉积速度的变 化来求得极限电流密度。
2、径向式镀槽
径向式电镀槽的特点是带钢围绕一根直径 很大的导电辊运行。带钢在电镀槽内镀液 中部分较长。导电辊沉浸在电镀液中，由 于带钢紧紧的抱着导电辊，其中一面不与 电镀液接触，所以只有一面能镀上锌，所 以径向式电镀槽最适合于单面镀锌。由于 导电辊直径很大，所以带钢不易产生瓢曲 和折印。但径向式电镀槽的导电辊结构复 杂，造价很高，若两面镀锌则要进行换向 操作。径向槽的结构示意图如图3所示。
三、高速电镀槽的发展
镀槽是实现高速电镀的核心设备，其性 能的优劣直接关系到电镀的生产效率与生 产成本，也直接影响镀件的质量。因此， 在高速电镀生产线的设计过程中，首要考 虑的问题就是电镀用镀槽类型的选择与关 键参数的确定。
目前世界上连续电镀锌机组的电镀槽有3 种类型，即水平式、垂直式与径向式。
1、水平式镀槽：
• 第二代：此后不溶性阳极取代了可溶性阳 极，此时的水平式镀槽相应的升级为第二 代镀槽，目前这两代镀槽在电镀锌生产中 几乎已经不再使用。
• 第三代：1972年2月，日本新日铁在其所属 的君津厂开工了自行设计的一条第3代水平 式镀槽，即水平喷射式（jet cell）电镀锌 线，这条线的极间距为25mm，与宝钢 2030镀锌线的结构一样，采用的是铅锡合 金不溶性阳极。如下图中的1-a所示：
• (4)镀液组成、添加剂 必须开发适合于高速电镀的溶液及添加剂。
• (3)超声波照射法
这是一种在镀液中导入超声波振荡，—边 向阴极表面照射超声波—边进行电镀的方 法。超声波在前处理除油方面用得相当多， 但在电镀方面尚末得到工业应用。这是因 为超声波是一种频率高、振幅小的振动， 很难得到大的能量。而且由于超声波属直 线传播，很难照射到整个电镀表面；另外， 由于镀层种类的不同，超声波照射常出现 镀层条纹。
• 第四代：新日铁总结了喷射式镀槽的优缺 点，在82年3月，将君津改造成中喷式 （ACIC）的镀锌线，这就是第四代水平式 镀槽，如图1-b所示。该线利用了流体力学 的支撑原理，将极间距缩短至15mm以下， 生产线速度达150m/min，最大工作电流密 度大250A/dm2，运行后得到了性能良好的
镀层。尽管如此，新日铁公司还是发现了 中喷式镀槽的许多缺点。
• 第五代：80年代初期，日本新日铁公司的 酒井完五等发明了“液垫槽” (Liquid Cushion Cell)，简称为LCC槽，这就是第 5代镀槽。如图1-c所示，该槽在亚洲地区 获得了广泛的应用。
• 这种槽型更大幅度的降低了极间距，并能 保持钢带在两阳极的中心位置处移动。同 时采用两种类型的喷嘴来非接触式的支撑 钢带，即静压喷嘴和动压喷嘴。
本法要求流速为2.4m/s以上的紊流，有时 也采用6m/s的流速。不需使用特殊镀 液，—般镀液即可。采用此法所得电镀速 度如下:
镀铜、镍、锌25~100m/min
镀铁25m/min
镀金18m/min
镀铬12m/min
• (2)喷流法
喷流法原理如图7-11所示。该法是将电解 液通过喷嘴连续喷流到阴极表面进行电镀 的方法。该法特点是能局部使用高电流密 度。目前局部高速电镀法主要应用于电子 元器件如印刷线路底板触头或半导体器件 的焊接点电镀，现在己开发专用设备。根 据硫酸铜镀铜试验，喷流法的极限电流密 度大体上与流速的平方根成正比，这说明 流动属层流范畴。
• 该水平喷射式电镀槽由外槽、内槽、阳极、 边缘罩、导电辊、支持辊、绝缘垫组成。
• 导电辊的尺寸为φ300mm×1800mm，材料 为不锈钢。导电辊两头带有轴承，安装在 支撑架上，中间通水进行冷却 。
• 边缘罩是装在带钢横向的两边的屏蔽罩， 用来防止带钢边部的增厚。
• 支持辊为外部衬胶的钢辊。为防止带钢与 阳极接触，阳极表面局部镶有绝缘胶条。
• 1980年Mascjinenfabrik Andritz与 Ruthner. Div发明的西班牙人研究出了重力 垂直式液流槽。重力垂落式镀槽又称为 “Gravitel process”(Gravity Flow Electroplating)，1984年西班牙建成第一 条“垂直式”生产线。1985年世界最大装 机容量的“垂直式”生产线在澳大利亚建 成。
• 电极表面金属离子脱水获得电子成为原子 的过程，即得电子过程；
• 被还原后的原子组成适当形式的结晶而形 成镀层的过程，即晶格化过程。
• 串联过程 速度最慢的步骤决定电镀速度
物质迁移过程的影响
• 扩散、电迁移、对流
• 扩散为主时
C
Jd
nFD
• 若使Jd增大，就应增大D及C，减小δ。
提高扩散极限电流密度措施
1.当V<V临，流体只能是层流，即或在管子的 入口处是湍流，以后也会变成层流；
2.当V>V临′,则只可能是湍流，即或在管子的 入口处是层流，以后也会变成湍流；
3.当V临<V<V临′，即流速界于上下流速之间， 则层流与湍流两种情况都可能出现，且是 不稳定的，层流可能被管内壁的凸起偶然 破坏而变为湍流。
五、高速电镀存在的问题
• 高速电镀技术还不太成熟，有待今后进一 步发展，现针对其存在的问题，分述加下：
• (1)电流分布 即使是普通的电镀方法在镀件形状比较复 杂时也容易产生电流密度局部不均，以致 引起镀层厚度的不均。高速电镀是使用高 电流密度、局部电流密度相差将会更大， 因而要特别注意阳极的配置，电流密度的 均匀分布是极其重要的因素。高速电镀之 所以只限于简单形状工件的电镀，原因就 在于此。
• (2)阳极
使用可溶性阳极时，必须考虑溶解的极限 电流密度，若高于极限电流密度，则出现 阳极钝化，槽电压上升，镀液组成不发生 变化。使用不溶性阳极时，必须考虑阳极 上氧析出的超电压，同时对镀液组成和pH 的变化也必须采取相应措施，析出气体的 影响也要考虑。
• (3)镀层的物理性能
要事先研究高电流密度下电镀层的物理、 化学性能。
第7章 特种金属电镀 7.1 高速电镀
一、高速电镀的特点
• 高速电镀定义 • 高速电镀优点:
– 明显地提向生产率 – 缩小厂房面积 – 省力 – 改善工厂环境 – 能够采用低浓度镀液而不降低原来的电镀速度 – 废水中的重金属能够回收
二、电镀过程及高速电镀的实现
• 被还原金属离子自溶液本体向电极面传输 的过程，即物质迁移过程；
• 静压喷嘴产生足够的压力来形成液垫支持 钢带，当喷嘴和钢带的距离增大时，静压 喷嘴产生的压力也随之降低，反之亦然从 而保持钢带的平稳；而动压喷嘴所产生的 压力用来调节钢带与阳极间的距离，它不 象静压喷嘴，其产生的压力不随和钢带距 离的变化而变化。因此采用两种不同类型 的喷嘴，通过改变一系列参数即可调节钢 带的位置。
• 采用上图所示的装置，在不锈钢或镀铬的 滚筒上，以150—450A/dm2的电流密度、 25~100m/min以上的速度电镀铜、镍、锌 等。镀后将其从一端剥离，得到50~100m 厚的金属箔，甚至能采用25~75cm/min的 高速制造这种金属箔。比如电解铜箔。
三、立式镀槽
• 立式镀槽最初主要用在镀锡板的生产上， 而后发展到镀锌板生产上，目前工作在镀 锌生产上的立式镀槽有强制对流式、液垫 式、重力垂落式。如图所示。
• (5)激烈搅拌溶液
在其他的电解条件不变的情况下，欲增 加极限电流密度。唯一的办法是加强溶液 的搅拌。为增加电极表面与邻接的电解液 之间的相对移动速度，可采用溶液强制流 动法和电极自转动的方法。
• 提高镀速的关键是在于提高允许的极限电流密度， 其主要措施之一是减少扩散层有效厚度δN。
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• 随着技术的进步，水平式镀槽从诞生到现 已经变化了五代。
• 第一代：在四十年代初，高速电镀锌线诞 生的初期，采用的是采用可溶性阳极的第 一代水平式液流槽。钢带由导电辊支撑依 次通过多个镀槽，进行电镀。这样有利于 双面镀锌钢板的制造，但这种镀槽占地面 积大，由于钢板的重力垂落作用，阴阳极 间隙不易控制。