电镀复习资料

电镀的基本概念

电镀是用电化学方法在固体表面沉积一层金属、合金或金属与非金属复合电沉积的过程。金属电沉积：以电化学方法使金属离子还原为金属的过程，称为金属电沉积。

无论什么金属及其合金，为了提高耐蚀性或装饰性，一般都需要保护层？

常规电镀对电镀层的基本要求

通常对电镀层要求：镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀,镀层结构致密、孔隙率小等。

进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度，色彩、表面光亮或均匀沙面等。对于防护性镀层有耐腐蚀的具体要求

其它获得金属及其合金涂层的方法：

（1）热浸镀：将被镀金属熔溶，再将工件浸入熔溶液中.如：水管件浸镀锌，线路板浸镀锡等.

（2）物理镀：采用真空镀、离子镀等方法：如手表、首饰、工具等真空镀TiN，镜子的生产。

（3）化学镀：采用化学还原剂催化还原形成镀层，其特点是镀层均匀，致密性好，控制含磷或硼的比例可得到非晶态镀层，如化学镀镍（碱性电池铁壳内表面）、化学镀铜线路板孔金属化等

表面处理的其它方法

1 电泳：可获得彩色，防腐性能好；

2 氧化与磷化：钢铁的化学氧化生成氧化膜；

钢铁的磷化生成磷化膜；

铝的电化学氧化生成氧化膜。

电镀层的分类: 按电化学性质分类

1. 阳极性镀层

当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体金属更负，首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阳极性镀层。

阳极性镀层不仅能对基体起到机械保护作用，还能起到电化学保护作用，如：

铁上镀锌：Zn2+/Zn=－0.76V，

Fe2+/Fe=－0.44V

形成腐蚀电池时，Zn为阳极，Fe为阴极

2. 阴极性镀层

当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。

阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化学保护作用，如：

铁上镀Sn：Sn2+/Sn=－0.14V，

Fe2+/Fe=－0.44V

形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极

特点：阴极性镀层对基体金属起机械保护作用，所以镀层应是足够厚和孔隙尽量少，并且完整无缺时，才对基体金属起保护作用。

基本原理

1、法拉第第一定律

电流通过镀液时，电解质溶液发生电解反应，阳极发生氧化反应，阳极金属不断溶解，阴极发生还原反应，不断有金属析出，金属溶解或析出的量与通过的电荷量有关。

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)

在水溶液中大致以铬分族为分界线，在氰化物溶液中以铜分族为分界线，右出左不出。

• 金属电结晶

• 金属电结晶的基本概念

• 定义：通常把金属离子或络离子的放电并形成金属晶体的过程称为金属电结晶.

• 电结晶的三种生长机理；螺旋位错生长机理和二维晶核生长机理的区别与联系。P16 电镀溶液的类型

单盐镀液：金属离子在镀液中以简单离子（水合离子）的形式存在的镀液。

络合物溶液

在镀液中金属离子与络合剂形成络合物并离解成络离子，金属离子存在于络离子中，即称为络合物溶液。

电流密度对镀层结晶有什么影响？

电镀溶液的组分有哪几类？

镀层厚度的计算公式为什么? 镀层金属从离子态电结晶历程

到晶体

（1）离子液相传质；

（2）电化学反应：前置转换；电荷转移;

（3）电结晶形成晶体

析氢对电镀有何影响？

（1）使镀层产生孔洞和麻点；

（2）使镀层起泡；

（3）产生“氢脆” ；

（4）使零件局部无镀层或镀层不正常；

（5）降低电流效率。

电解液分散能力的基本概念

分散能力（或称均镀能力）: 就是电解液能使零件表面镀层的厚度均匀分布的能力。

若镀层在阴极表面分布的比较均匀，就认为这种电解液具有良好的分散能力；在各种电解液中，氰化物电解液的分散能力比较好，普通酸性镀铜和镀锌等简单盐电解液的分散能力较差，镀络电解液的分散能力更差。

覆盖能力（或称深镀能力）：在一定的电解条件下，电解液能使镀层沉积金属覆盖整个表面的能力。或电解液使零件深凹处沉积金属镀层的能力。

由于电流密度的不均匀，在较低电流密度区极化小，达不到金属的析出电位，零件的深凹处没有金属镀层覆盖。

一般分散能力好的镀液，其覆盖能力也较好。

初次电流分布

假设阴极极化不存在时的电流分布为初次电流分布，

此时R 极化≈ 0 初次分布时： 因电解液的电阻R=ρL/S ，由于远近阴极的面积S 相同，1

221电液电液R R I I

同样电解液的电阻率也相同，

因此 : （K=常数） （3-4） 可见，当阴极极化不存在时，近阴极和远阴极上的电流密度与它们和阳极的距离成反比。这种电流分布最不均匀。

二次电流分布

在阴极极化存在时的电流分布称为二次电流分布。实际电流分布的表达式如下（3-3）。在实际电镀生产中，阴极极化总是存在的。当阴极极化存在时，由于近阴极电流密度大，从一般电化学规律看，近阴极的极化应该大于远阴极，

既R 极化1＞R 极化2 因此I1/I2 更接近于1。

说明在有阴极极化时的电流分布更均匀。

3-3

因为电阻率的倒数就是电导率 所以 教材中2－3

影响电流和金属在阴极表面分布的电化学因素包括两个方面：极化度；电阻率

式中： 就式阴极的实际电流分布；

κ 电解液电导率

ΔL 远近阴极与阳极距离之差；

K L L S L S L R R I I ====1212122

1//ρρ电液电液11222

1极化电液极化电液R R R R I I ++=1κρ＝11221I D L 1I D L D ∆==+∆ϕ+κ•∆212

1D D I I =