應(yīng)用電化學(xué)金屬表面精飾課件

4.1金屬電沉積和電鍍?cè)?/p>

金屬電沉積過程是指簡(jiǎn)單金屬離子或絡(luò)離子通過電化學(xué)方法在固體(導(dǎo)體或半導(dǎo)體)表面上放電還原為金屬原子附著于電極表面，從而獲得一金屬層的過程。電鍍是金屬電沉積過程的一種，它是由改變固體表面特性從而改善外觀，提高耐蝕性、抗磨性，增強(qiáng)硬度，提供特殊的光、電、磁、熱等表面性質(zhì)的金屬電沉積過程。電鍍不同于一般電沉積過程在于：鍍層除應(yīng)具有所需的機(jī)械、物理和化學(xué)性能外，還必須很好地附著于物體表面，且鍍層均勻致密，孔隙率少等。金屬鍍層的性能依賴于其結(jié)構(gòu)，而鍍層的結(jié)構(gòu)又受電沉積條件等的限制：因此，為了獲得所要求的鍍層．必須要研究電沉積過程的規(guī)律.第1頁(yè)/共138頁(yè)4.1金屬電沉積和電鍍?cè)斫?4.1.1金屬電沉積的基本歷程和特點(diǎn)金屬電沉積的陰極過程，一般由以下幾個(gè)單元步驟串聯(lián)組成：

(1)液相傳質(zhì):溶液中的反應(yīng)粒子，如金屬水化離子向電極表面遷移。(2)前置轉(zhuǎn)化:遷移到電極表面附近的反應(yīng)粒子發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，如金屬水化離子水化程度降低和重排；金屬絡(luò)離子配位數(shù)降低等。第2頁(yè)/共138頁(yè)4.1.1金屬電沉積的基本歷程和特點(diǎn)金屬電沉積的2(3)電荷傳遞:反應(yīng)粒子得電子、還原為吸附態(tài)金屬原子。

(4)電結(jié)晶:新生的吸附態(tài)金屬原子沿電極表面擴(kuò)散到適當(dāng)位置(生長(zhǎng)點(diǎn))進(jìn)入金屬晶格生長(zhǎng)，或與其他新生原子集聚而形成晶核并長(zhǎng)大，從而形成晶體。上述各個(gè)單元步驟中反應(yīng)阻力最大、速度最慢的步驟則成為電沉積過程的速度控制步驟。不同的工藝，因電沉積條件不同，其速度控制步驟也不相同。第3頁(yè)/共138頁(yè)(3)電荷傳遞:反應(yīng)粒子得電子、還原為吸附態(tài)金屬原子。第33電沉積過程實(shí)質(zhì)上包括兩個(gè)方面，即金屬離子的陰極還原(析出金屬原于)的過程和新生態(tài)金屬原子在電極表面的結(jié)晶過程(電結(jié)晶)。二者相互依存、相互影響，造成了金屬電沉積過程的復(fù)雜性和不同于其他電極過程的一些待點(diǎn)：

(1)與所有的電極過程一樣，陰極過電位是電沉積過程進(jìn)行的動(dòng)力。只有陰極極化達(dá)到金屬析出電位時(shí)才能發(fā)生金屬離子的還原反應(yīng)；而陰極過電位愈大，生成的晶核既小又多，結(jié)晶細(xì)致。所以，陰極過電位對(duì)金屬析出和金屬電結(jié)晶都有重要影響，并最終影確到電沉積層的質(zhì)量。第4頁(yè)/共138頁(yè)電沉積過程實(shí)質(zhì)上包括兩個(gè)方面，即金屬離子的陰極還原(析出金屬4(2)雙電層的結(jié)構(gòu)，特別是粒子在緊密層中的吸附對(duì)電沉積過程有明顯影響。反應(yīng)粒子和非反應(yīng)粒于的吸附，即使是微量的吸附，都將在很大程度上既影響金屬的陰極析出速度和位置，又影響隨后的金屬結(jié)晶方式和致密性，因而是影響鍍層結(jié)構(gòu)和性能的重要因素.(3)沉積層的結(jié)構(gòu)、性能與電結(jié)晶過程中新晶粒的生長(zhǎng)方式和過程密切相關(guān)，同時(shí)與電極表面(基體金屬表面)的結(jié)晶狀態(tài)密切相關(guān)。例如不同的金屬晶面上，電沉積的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)可能不同.第5頁(yè)/共138頁(yè)(2)雙電層的結(jié)構(gòu)，特別是粒子在緊密層中的吸附對(duì)電沉積過程5

溶液中的任何金屬離子，只要電極電勢(shì)足夠負(fù)，原則上都可能在電極上得到還原。但是，若溶液中某一組分的還原電勢(shì)較金屬離子的還原電勢(shì)更正時(shí)，則就不可能實(shí)現(xiàn)金屬離子的還原。如果陰極還原過程的產(chǎn)物是合金，由于還原產(chǎn)物中金屬的活度一般要較純金屬的小、此時(shí)仍有可能實(shí)現(xiàn)金屬的電沉積。最典型的例子莫過于活潑金屬離子(如Na+)在汞陰極上的還原而形成相應(yīng)的汞齊。4.1.1簡(jiǎn)單金屬離子的還原一般認(rèn)為簡(jiǎn)單金屬離子的還原過程包括以下步驟：

第6頁(yè)/共138頁(yè)溶液中的任何金屬離子，只要電極電勢(shì)足夠負(fù)，6(1)水化金屬離子由本體溶液向電極表面的液相傳質(zhì)；(2)電極表面溶液層中金屬離子水化數(shù)降低、水化層發(fā)生重排，使離子進(jìn)一步靠近電極表面，過程表示為：(3)部分失水的離子直接吸附于電極表面的活化部位，并借助于電極實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移，形成吸附于電極表面的水化原子，過程表示為：同時(shí)，由于吸附于電極表面金屬原子的形成，電極表面水化離子濃度降低，導(dǎo)致了水化金屬離子由本體溶液向電極表面?zhèn)鬟f的液相傳質(zhì)過程。

第7頁(yè)/共138頁(yè)(1)水化金屬離子由本體溶液向電極表面的液相傳質(zhì)；(3)部分7(4)吸附于電極表面的水化原子失去剩余水化層，成為金屬原子進(jìn)入晶格。過程可表示為：對(duì)于簡(jiǎn)單金屬離子的陰極還原，其動(dòng)力學(xué)表達(dá)較為復(fù)雜。但實(shí)驗(yàn)表明，一些一價(jià)金屬離子的電沉積過程的速度控制步驟是電子轉(zhuǎn)移步驟，由前面已經(jīng)學(xué)過的電極過程動(dòng)力學(xué)知識(shí)有:

顯然，當(dāng)電沉積過程的速度控制步驟是放電步驟時(shí)，1ogjc-c是直線關(guān)系。對(duì)于一價(jià)或多價(jià)金屬離子放電過程的動(dòng)力學(xué)處理仍可從巴-伏方程入手。第8頁(yè)/共138頁(yè)(4)吸附于電極表面的水化原子失去剩余水化層，成為金屬原子進(jìn)8需要指出的是，簡(jiǎn)單金屬離子陰極還原過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)常與溶液中存在的陰離子有關(guān)，特別是鹵素離子的存在對(duì)大多數(shù)陰極過程均具有活化作用。一個(gè)可能的原則是鹵素離子在電極／溶液界面發(fā)生吸附，改變了電極溶液界面的雙電層結(jié)構(gòu)和其他一些界面性質(zhì)，降低了金屬離子還原的活化能。另一個(gè)可能的原因是：溶液中的金屬離子與鹵素離子發(fā)生了配合作用，因而可以使平衡電極電勢(shì)發(fā)生移動(dòng).第9頁(yè)/共138頁(yè)需要指出的是，簡(jiǎn)單金屬離子陰極還原過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)常與溶液中94.1.2金屬絡(luò)離子的還原

在金屬電沉積過程中,為獲得均勻、致密的鍍層,常要求電沉積過程在較大的電化學(xué)極化條件下進(jìn)行,而當(dāng)簡(jiǎn)單金屬離子的溶液中加入絡(luò)離子時(shí)可使平衡電極電勢(shì)變負(fù)，即可滿足金屬電沉積在較大的超電勢(shì)下進(jìn)行。例如,25℃時(shí),銀在1mol/LAgNO3溶液中的平衡電位為:

在該溶液中加入1mol/LKCN,因Ag+與CN-形成銀氰絡(luò)離子,若按第一類可逆電極計(jì)算電極電位時(shí)應(yīng)取游離Ag+離子濃度.Ag+與CN-的綜合平衡反應(yīng)為:第10頁(yè)/共138頁(yè)4.1.2金屬絡(luò)離子的還原在金屬電沉積過程中,為10

已知該絡(luò)合物不穩(wěn)定常數(shù):設(shè)游離Ag+離子濃度為x,Ag(CN)2-活度為由此可見,游離Ag+離子濃度是如此之小,以至于一般情況下可以忽略不計(jì).

按上面計(jì)算結(jié)果,有絡(luò)合劑時(shí)的平衡電位應(yīng)為:第11頁(yè)/共138頁(yè)已知該絡(luò)合物不穩(wěn)定常數(shù):設(shè)游離Ag+離子濃度為x,Ag(C11因此,在氰化物溶液中,銀離子以銀氰絡(luò)離子形式存在時(shí),電極平衡電位移動(dòng)到了(-0.533-0.756)V=-1.289V.

從上面的例子可看出,絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)越大,平衡電位負(fù)移越多.而平衡電位越負(fù),金屬陰極還原的初始析出電位也越負(fù)。第12頁(yè)/共138頁(yè)因此,在氰化物溶液中,銀離子以銀氰絡(luò)離子形式存在時(shí),電極平衡12

對(duì)于金屬絡(luò)離子的陰極還原過程，過去認(rèn)為是絡(luò)離子總先解離成簡(jiǎn)單離子，然后簡(jiǎn)單離子再在陰極上還原。依據(jù)絡(luò)合物的知識(shí)和一些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)于絡(luò)離子的陰極還原，一般認(rèn)為有以下幾種觀點(diǎn)：(1)絡(luò)離子可以在電極上直接放電，且在多數(shù)情況下放電的絡(luò)離子的配位數(shù)都比溶液中的主要存在形式要低。其原因可能是：具有較高配位數(shù)的絡(luò)離子比較穩(wěn)定，放電時(shí)需要較高活化能，而且較高配位數(shù)的絡(luò)離子常帶較多負(fù)電荷，受到陰極電場(chǎng)的排斥力較大，不利于直接放電。同時(shí)，在同一絡(luò)合體系中，放電的絡(luò)離子可能隨配體濃度的變化而改變。第13頁(yè)/共138頁(yè)對(duì)于金屬絡(luò)離子的陰極還原過程，過去認(rèn)為是絡(luò)離子總先解13(2)有的絡(luò)合體系，其放電物種的配體與主要絡(luò)合配體不同。

(3)pK不穩(wěn)的數(shù)值與超電勢(shì)無直接聯(lián)系，因?yàn)榍罢咧饕Q于溶液中主要存在形式的絡(luò)離子的性質(zhì),后者主要取決于直接在電極上放電的離子在電極上的吸附熱和中心離子(金屬離子)配體重排、脫去部分配位體而形成活化絡(luò)合物時(shí)發(fā)生的能量變化.例如Zn(CN)42-離子和Zn(OH)42-離子的不穩(wěn)定常數(shù)很接近,分別為1.9×10-17和7.1×10-16,但是在鋅酸鹽溶液中鍍鋅時(shí)的過電位卻比氰化鍍鋅時(shí)小得多.一般來說K不穩(wěn)較小的絡(luò)離子還原時(shí)呈顯較大的陰極極化。第14頁(yè)/共138頁(yè)(2)有的絡(luò)合體系，其放電物種的配體與主要絡(luò)合配體不同。第144.1.3金屬共沉積原理

研究?jī)煞N或兩種以上金屬同時(shí)發(fā)生陰極還原共沉積形成合金鍍層已有一百多年的歷史。只是由于合金電鍍的影響因素較多，為了獲得具有特殊性能的合金鍍層要嚴(yán)格控制電鍍條件，因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，合合鍍層未能在工業(yè)上推廣應(yīng)用。要使兩種合金實(shí)現(xiàn)在陰極上共沉積，就必須使它們有相近的析出電勢(shì)，即第15頁(yè)/共138頁(yè)4.1.3金屬共沉積原理研究?jī)煞N15

依據(jù)金屆共沉積的基本條件，只要選擇適當(dāng)?shù)慕饘匐x子濃度、電極材料(決定著超電勢(shì)的大小)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)就可使兩種離子同時(shí)析出.(1)當(dāng)兩種離子的i相差較小時(shí)，可采用調(diào)節(jié)離子濃度的方法實(shí)現(xiàn)共沉積。如Sn和Pb的共沉積。

(2)當(dāng)兩種離子的i相差不大(＜0.2v)，且兩者極化曲線斜率又不同的情況下，則調(diào)節(jié)電流密度使其增大到某一數(shù)值，使兩種離子的析出電勢(shì)相同，也可以實(shí)現(xiàn)共沉積.(3)當(dāng)兩種離子的i相差很大，可通過加入絡(luò)合劑以改變平衡電極電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)共沉積。

(4)添加劑的加入可能引起某種離子陰極還原時(shí)極化超電勢(shì)較大，而對(duì)另一種離子的還原則無影響，這時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)金屬的共沉積.

第16頁(yè)/共138頁(yè)依據(jù)金屆共沉積的基本條件，只要選擇適當(dāng)?shù)慕饘匐x164.1.4金屬電結(jié)晶動(dòng)力學(xué)

金屬電沉積過程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程。金屬離子在電極上放電還原為吸附原子后，需經(jīng)歷由單吸附原子結(jié)合為晶體的另一過程方可形成金屬電沉積層，這種在電場(chǎng)作用下進(jìn)行的結(jié)晶過程稱為電結(jié)晶。金屬離子還原繼而形成結(jié)晶層的電結(jié)晶過程一般包括了以下步驟：

(1)溶液小的離子向電極表面的擴(kuò)散；

(2)電子遷移反應(yīng)；

(3)部分或完全失去溶劑化外殼，導(dǎo)致形成吸附原子;(4)光滑表面或異相基體上吸附原子經(jīng)表面擴(kuò)散，到缺陷或位錯(cuò)等有利位置;(5)電還原得到的其他金屬原子在這些位置聚集，形成新相的核．即核化;第17頁(yè)/共138頁(yè)4.1.4金屬電結(jié)晶動(dòng)力學(xué)17(6)還原的金屬原子結(jié)合到晶格中生長(zhǎng)，即核化生長(zhǎng)；(7)沉積物的結(jié)晶及形態(tài)特征的發(fā)展。金屬的電結(jié)晶理論認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)電結(jié)晶，金屬離子首先必須還原為吸附于光滑表面的原子，這些吸附的原子在電極表面上擴(kuò)散到缺陷或位錯(cuò)處聚集，然后吸附原子在缺陷位錯(cuò)上核化、生長(zhǎng)形成電結(jié)晶層.。對(duì)于電極表面上核的生長(zhǎng)一般是平行或垂直于表面的.當(dāng)覆蓋于電極表面的金屬原子超過單分子層時(shí)，接著的電沉積過程即在同種金屬基質(zhì)上進(jìn)行，不同于電沉積剛開始時(shí)異相金屬基質(zhì)上的沉積。明顯地，金屬沉積時(shí)第一層的形成決定了電沉積或電結(jié)晶層的結(jié)構(gòu)和與基底的粘附力.金屬的電結(jié)晶過程十分類似于均相溶液中沉淀的形成。兩者主要差別在于:均相溶液中沉淀的結(jié)構(gòu)受過飽和程度影響,而電結(jié)晶層的結(jié)構(gòu)則受超電勢(shì)影響.第18頁(yè)/共138頁(yè)(6)還原的金屬原子結(jié)合到晶格中生長(zhǎng)，即核化生長(zhǎng)；(7)沉18當(dāng)施加電勢(shì)(負(fù)值)較小時(shí),電流密度低,晶面只有很小生長(zhǎng)點(diǎn),吸附原子表面擴(kuò)散路程長(zhǎng),沉積過程的速度控制步驟是表面擴(kuò)散。當(dāng)施加電勢(shì)高(較大的負(fù)值)時(shí),電流密度也大，晶面上生長(zhǎng)點(diǎn)多，表面擴(kuò)散容易進(jìn)行,電子傳遞成為速度控制步驟。電結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)研究表明：增加陰極極化可以得到數(shù)目眾多的小晶體組成的結(jié)晶層，即超電勢(shì)是影響金屬電結(jié)晶的主要?jiǎng)恿W(xué)因素。對(duì)于電結(jié)晶層的形成，一般經(jīng)歷核化和生長(zhǎng)兩步驟：電沉積開始時(shí)一段時(shí)間內(nèi)還原原于在表面的核化可用下列關(guān)系式表示：第19頁(yè)/共138頁(yè)當(dāng)施加電勢(shì)(負(fù)值)較小時(shí),電流密度低,晶面只有很小生長(zhǎng)點(diǎn),吸19式中，N為在不同反應(yīng)時(shí)間單位面積上分布于電極表面核的數(shù)目，N0為活性位置的數(shù)目密度,A是每個(gè)位置上穩(wěn)態(tài)核化的速率常數(shù)：當(dāng)At遠(yuǎn)大于1時(shí)(如可通過施加一個(gè)高的超電勢(shì)實(shí)現(xiàn))，N＝N0,所以核化過程是瞬時(shí)進(jìn)行的(稱為瞬時(shí)核化)；當(dāng)At遠(yuǎn)小于1時(shí)，N＝AN0t，即核化隨反應(yīng)的進(jìn)行連續(xù)發(fā)生(稱為連續(xù)核化).這樣可推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)于動(dòng)力學(xué)控制時(shí)瞬時(shí)核化及二維生長(zhǎng)、連續(xù)核化和三維生長(zhǎng)過程的電流-時(shí)間暫態(tài)關(guān)系：第20頁(yè)/共138頁(yè)式中，N為在不同反應(yīng)時(shí)間單位面積上分布于電極表面核的數(shù)目，N20對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散控制時(shí)的瞬時(shí)核化和連續(xù)核化及生長(zhǎng)的電流-時(shí)間暫態(tài)關(guān)系:式中，M和為電沉積物種的摩爾質(zhì)量和密度，k是電沉積反應(yīng)的速率常數(shù)，D為物種的擴(kuò)散系數(shù),c為活性物種的本體濃度。因此，通過分析實(shí)驗(yàn)得到的電流-時(shí)間暫態(tài)曲線可以得到有關(guān)電結(jié)晶的機(jī)理。第21頁(yè)/共138頁(yè)對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散控制時(shí)的瞬時(shí)核化和連續(xù)核化及生長(zhǎng)的電流-時(shí)間暫態(tài)關(guān)21現(xiàn)已知道，對(duì)于任一電極過程,施加于電極的電勢(shì)決定了電極反應(yīng)速率的大小.同樣,對(duì)于電結(jié)晶過程,施加電勢(shì)的大小決定了沉積的速度和結(jié)晶層的結(jié)構(gòu)。圖4.1表示的是電結(jié)晶的結(jié)構(gòu)與施加于陰極的還原電勢(shì)的關(guān)系.從圖上可發(fā)現(xiàn),要得到所希望的金屬電結(jié)晶層,就必須注意調(diào)節(jié)施加電勢(shì)的大小。金屬電沉積得到的電結(jié)晶形態(tài)一般有層狀、金屬塔狀、塊狀、立方層狀、螺旋狀、須狀和樹枝狀等。影響電結(jié)晶形態(tài)的因素除施加的電圾電勢(shì)外，還有主鹽濃度、酸度、溶液潔凈度、基底表面形態(tài)、電流、溫度和時(shí)間等。第22頁(yè)/共138頁(yè)現(xiàn)已知道，對(duì)于任一電極過程,施加于電極的電勢(shì)決定了電極反應(yīng)速22電結(jié)晶層結(jié)構(gòu)隨施加電勢(shì)的變化關(guān)系第23頁(yè)/共138頁(yè)電結(jié)晶層結(jié)構(gòu)隨施加電勢(shì)的變化關(guān)系第23頁(yè)/共138頁(yè)234.1.5金屬電沉積過程中表面活性物質(zhì)的作用

對(duì)于金屬電沉積過程，如果在溶液中含有少量的添加劑，就可能顯著影響沉積過程的速度以及沉積層的結(jié)構(gòu)。吸附的表面活性物質(zhì)對(duì)雙電層的影響主要體現(xiàn)在：表面活性離子的吸附改變了界面的電勢(shì)分布，導(dǎo)致雙電層中放電物種——簡(jiǎn)單金屬離子的濃度降低，而且阻化了該種離子陰極還原反應(yīng)的速率,但卻能加速絡(luò)合陰離子的還原反應(yīng)速率,因?yàn)樘砑觿┖徒j(luò)合劑一起能形成多元絡(luò)合物(如離子締合物等).第24頁(yè)/共138頁(yè)4.1.5金屬電沉積過程中表面活性物質(zhì)的作用24添加劑對(duì)電沉積反應(yīng)速率的影響可歸因于：1.由于吸附改變了界面的電勢(shì)分布,影響了反應(yīng)速率；2.活性物質(zhì)在電極表面的吸附引起了表面沉積反應(yīng)活化能的變化,甚至對(duì)能改變金屬電沉積反應(yīng)的機(jī)理；3.表面活性物質(zhì)對(duì)電沉積過程的影響除上述作用外,還能對(duì)鍍層起整平作用和光亮作用。第25頁(yè)/共138頁(yè)添加劑對(duì)電沉積反應(yīng)速率的影響可歸因于：第25頁(yè)/共138頁(yè)25整平劑作用機(jī)理可以表述為：(1)在整個(gè)基底表面上金屬電沉積過程是受電化學(xué)活化控制(即電子傳遞步驟是速度控制步驟)的;(2)整平劑能在基底電極表面發(fā)生吸附,并對(duì)電沉積過程起阻化作用;(3)在整平過程中,吸附在表面上的整平劑分子是不斷消耗的,在基底上的吸附過程受擴(kuò)散步驟控制。這樣整平作用可以借助于微觀表面上整平劑供應(yīng)的局部差異來說明。由于微觀表面上微峰和微谷的存在,整平劑在電沉積過程中向“微峰”擴(kuò)散的流量要大于向“微谷”擴(kuò)散的流量，所以第26頁(yè)/共138頁(yè)整平劑作用機(jī)理可以表述為：第26頁(yè)/共138頁(yè)26“微峰”處獲得的整平劑的量要較“微谷”處的多,同時(shí)由于還原反應(yīng)不能發(fā)生在整平劑分子所覆蓋的位置上,于是,“微峰”處受到的阻化作用要較“微谷”處的大,使得金屬在電極表面“微峰”處電沉積的速度要小于“微谷”處的速度,最終導(dǎo)致表面的“微峰”和“微谷”達(dá)到平整。整平劑通常是下列物質(zhì):1,4-丁炔二醇、硫脲、香豆素、糖精等。整平劑能夠改善鍍件表面的不平整度,但未必能使表面達(dá)到足夠的光亮.與電鍍層平整程度一樣,鍍層的光潔度同樣與鍍件表面的凹凸程度有關(guān).對(duì)于光亮劑對(duì)鍍層起光亮作用的機(jī)理，一種看法認(rèn)為光亮作用是一個(gè)非常有效的整平作用,可以用前面提到的擴(kuò)散控制阻化機(jī)理來說明增光作用;另一種解釋是光亮劑具有使不同晶面的生長(zhǎng)速度趨于一致的能力.第27頁(yè)/共138頁(yè)“微峰”處獲得的整平劑的量要較“微谷”處的多,同時(shí)由于還原反27需要指出的是,這兩種增光機(jī)理都只能部分地解釋實(shí)驗(yàn)的事實(shí),要成功地解釋增光作用,尚需對(duì)光亮劑在鍍件表面的吸附過程動(dòng)力學(xué)以及添加劑對(duì)金屬電沉積過程的影響進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。經(jīng)驗(yàn)表明，光亮劑通常是含有下列一些基團(tuán)的物質(zhì)：

但是并不是添加劑加得越多光亮效果越好,如果添加劑加得太多,則添加劑的吸附過程已經(jīng)不是由擴(kuò)散步驟控制,不能實(shí)現(xiàn)整平和光量作用,光亮效果反而變差.如何選擇添加劑呢?一般選擇添加劑是經(jīng)驗(yàn)性的,但是必須考慮以下原則:第28頁(yè)/共138頁(yè)需要指出的是,這兩種增光機(jī)理都只能部分地解釋實(shí)驗(yàn)的事實(shí),要成28(1)在金屬電沉積的電勢(shì)范圍內(nèi),添加劑能夠在鍍件表面上發(fā)生吸附;(2)添加劑在鍍件表面的吸附對(duì)金屬電沉積過程有適當(dāng)?shù)淖杌饔?(3)毒性小,不易揮發(fā),

在鍍液中不發(fā)生化學(xué)變化.其可能的分解產(chǎn)物對(duì)金屬沉積過程不產(chǎn)生有害的影響；(4)不過分降低氫在陰極析出的超電勢(shì)；(5)為了盡可能避免埋入鍍層，其在鍍件表面的脫附速度應(yīng)比新晶核生長(zhǎng)速度要快；(6)添加劑的加入還不能對(duì)陽(yáng)極過程造成不利的影響等。第29頁(yè)/共138頁(yè)(1)在金屬電沉積的電勢(shì)范圍內(nèi),添加劑能夠在鍍件表面上發(fā)生吸294.2電鍍

電鍍是以被鍍工件作為陰極浸入欲鍍金屬鹽溶液中、致使被鍍金屬離子在陰極表面上還原從而獲得牢固結(jié)合的金屬膜的一種表面加工方法.可能的陽(yáng)極反應(yīng)是被鍍金屬的陽(yáng)極溶解或氧氣的析出.電鍍時(shí)電解條件的控制就是使被鍍金屬的還原和陽(yáng)極溶解具有相同的電流效率,以保證鍍液中被鍍金屬離子的濃度保持恒定。在一些場(chǎng)合,必須以鹽類形式添加到鍍液中以獲得金屬離子,此時(shí)要使用惰性電極(常用Pt),陽(yáng)極反應(yīng)為O2析出。電鍍過程中陰極的的處理、陽(yáng)極材料、鍍液、電流密度等條件的選擇和控制至關(guān)重要。第30頁(yè)/共138頁(yè)4.2電鍍電鍍是以被鍍工件作為30不溶性陽(yáng)極

在電流通過時(shí)，不發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)的電極。

電流密度

單位面積電極上通過的電流強(qiáng)度，通常以

A/dm2

表示。

電流密度范圍

能獲得合格鍍層的電流密度區(qū)間。電流效率

電極上通過單位電量時(shí)，其一反應(yīng)形成之產(chǎn)物的實(shí)際重量與其電化當(dāng)量之比，通常以百分?jǐn)?shù)表示。

陽(yáng)極泥

在電流作用下陽(yáng)極溶解后的殘留物。

一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)：第31頁(yè)/共138頁(yè)不溶性陽(yáng)極

在電流通過時(shí)，不發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)的電極。

一些專31

沉積速度

單位時(shí)間內(nèi)零件表面沉積出金屬的厚度。

活

化

使金屬表面鈍化狀態(tài)消失的作用。

鈍

化

在一定環(huán)境下使金屬表面正常溶解反應(yīng)受到嚴(yán)重阻礙，并在比較寬的電極電位范圍內(nèi)使金

屬溶解反應(yīng)速度降到很低的作用。

第32頁(yè)/共138頁(yè)

沉積速度

單位時(shí)間內(nèi)零件表面沉積出金屬的厚度。第32頁(yè)/共32

氫

脆

由于浸蝕，除油或電鍍等過程中金屬或合金吸收氫原子而引起的脆性。

輔助陰極

為了消除被鍍制件上某些部位由于電力線過于集中而出現(xiàn)的毛刺和燒焦等毛病，在該部位附近另加某種形狀的陰極，用以消耗部分電流，這種附加的陰極就是輔助陰極。

輔助陽(yáng)極

除了在電鍍中正常需用的陽(yáng)極以外，為了改善被鍍制件表面上的電流分布而使用的輔加陽(yáng)極。

第33頁(yè)/共138頁(yè)

氫

脆

由于浸蝕，除油或電鍍等過程中金屬或合金吸收氫原子而33

皂化反應(yīng)

油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)。

槽電壓

電解時(shí)，電解槽兩極之間的總電位差。

光亮電鍍

在適當(dāng)條件下，從鍍槽中直接得到具有光澤鍍層的電鍍。

合金電鍍

在電流作用下，使兩種或兩種以上金屬（也包括非金屬元素）共沉積的過程。

多層電鍍

在同一基體上先后沉積上幾層性質(zhì)或材料不同的金屬層的電鍍。第34頁(yè)/共138頁(yè)

皂化反應(yīng)

油脂在堿性條件下的水解反應(yīng)。

第34頁(yè)/共13344.2.1鍍層應(yīng)具有的主要性能

鍍層應(yīng)具有的性能除化學(xué)穩(wěn)定性和平整程度與光潔度外，還包括鍍層的機(jī)械性能,機(jī)械性性能包括:鍍層與基底金屬的結(jié)合強(qiáng)度、鍍層的硬度、內(nèi)應(yīng)力、耐磨性以及脆性等。鍍層與基底金屬的結(jié)合強(qiáng)度(結(jié)合力)是指金屬鍍層從單位表面積基底金屬(或中間鍍層)上剝離所需要的力.結(jié)合強(qiáng)度的鍍層的大小意味著牢固程度.顯然,具有較強(qiáng)的結(jié)合力是金屬鍍層的基本條件.結(jié)合力的大小是由沉積金屬原子和基底金屬的本質(zhì)所決定的，如果沉積層的生長(zhǎng)是基底結(jié)構(gòu)的延續(xù),或沉積金屬進(jìn)入基底金屬的晶格并形成合金,則結(jié)合力一般都比較大.同時(shí),結(jié)合力的大小也受到鍍件表面狀態(tài)的影響.若鍍件基底表面存在氧化物或鈍化膜,第35頁(yè)/共138頁(yè)4.2.1鍍層應(yīng)具有的主要性能鍍層應(yīng)35或鍍液中的雜質(zhì)在基底表面上發(fā)生吸附都會(huì)削弱鍍層與基底金屬的結(jié)合強(qiáng)度。

硬度是指鍍層對(duì)外力所引起的局部表面形變的抵抗程度.硬度的大小與鍍層的物質(zhì)的種類、電鍍過程中鍍層的致密性以及鍍層的厚度等有關(guān)。鍍層的硬度與抗磨性、抗強(qiáng)度、柔韌性等均有一定的聯(lián)系。通常硬度大則抗磨損能力較強(qiáng)，但柔韌件較差.

鍍層的脆性是指其受到壓力至發(fā)生破裂之前的塑性變形的量度。如果鍍層經(jīng)受拉伸、壓縮彎曲、扭轉(zhuǎn)等形變而不容易破裂,則這種鍍層被稱為柔韌的或不脆的；反之，如果鍍層受這些形變時(shí)容易破裂，則被稱為是易脆的。脆性作為衡量鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)之一.第36頁(yè)/共138頁(yè)或鍍液中的雜質(zhì)在基底表面上發(fā)生吸附都會(huì)削弱鍍層與基底金屬的結(jié)36

內(nèi)應(yīng)力是指鍍層內(nèi)部的應(yīng)變力.內(nèi)應(yīng)力分為張應(yīng)力和壓應(yīng)力,前者通常用正值表示，后者常用負(fù)值表示。張應(yīng)力是指基底反抗鍍層收縮的拉伸力，壓應(yīng)力是基底反抗鍍層拉伸的收縮力.所以,當(dāng)沉積層的體積傾向于收縮時(shí)表現(xiàn)出張應(yīng)力，而當(dāng)沉積層的體積傾向于膨脹時(shí)表現(xiàn)出壓應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力對(duì)鍍層的機(jī)械性能影響較大.例如,當(dāng)鍍層的壓應(yīng)力大于鍍層與基底之間的結(jié)合力時(shí)，鍍層將起泡或脫皮;當(dāng)鍍層的張應(yīng)力大于鍍層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，鍍層將產(chǎn)生裂紋從而降低其抗腐蝕性。

第37頁(yè)/共138頁(yè)內(nèi)應(yīng)力是指鍍層內(nèi)部的應(yīng)變力.內(nèi)應(yīng)力分為張應(yīng)力374.2.2影響鍍層質(zhì)量的因素1.鍍液的組成及性能的影響

鍍液配方干差萬別,但一般都是由主鹽、導(dǎo)電鹽(又稱為支持電解質(zhì))、絡(luò)合劑和一些添加劑等織成.

主鹽是指進(jìn)行沉積的金屬離子鹽，主鹽對(duì)鍍層的影響體現(xiàn)在:主鹽濃度高,鍍層較粗糙,但允許的電流密度大;主鹽濃度低,允許通過的電流密度小,影響沉積速度。一般電鍍過程要求在高的濃度下進(jìn)行，考慮到溶解度等因素,常用的主鹽是硫酸鹽和

影響鍍層的質(zhì)量因素主要有鍍液的組成及性能、電鍍工藝、陽(yáng)極等因數(shù)的影響,其中電鍍工藝中又包括如電流密度、溫度、PH值、溶液的攪拌等第38頁(yè)/共138頁(yè)4.2.2影響鍍層質(zhì)量的因素1.鍍液的組成及性能的影響38氯化物.

導(dǎo)電鹽(支持電解質(zhì))的作用是增加電鍍液的導(dǎo)電能力，調(diào)節(jié)溶液的PH值，這樣不僅可降低槽壓、提高鍍液的分散能力，更重要的是某些導(dǎo)電鹽的添加有功于改善鍍液的物理化學(xué)性能和陽(yáng)極性能。

絡(luò)合劑的作用是使金屬離子的陰極還原極化得到了提高,有利于得到細(xì)致、緊密、質(zhì)量好的鍍層，但成本較高。對(duì)于Zn，Cu，Cd，Ag，Au等的電鍍，常見的絡(luò)合劑是氰化物；但對(duì)于Ni，Co，F(xiàn)e等金屬的電鍍因這些元素的水合離子電沉積時(shí)極化較大,因而可不必添加絡(luò)合劑。在復(fù)鹽電解液的電鍍過程中.因氰化物的毒性,無氰電鍍已成為發(fā)展的方向.第39頁(yè)/共138頁(yè)氯化物.絡(luò)合劑的作用是使金屬離子的陰極還原極化得到了39

添加劑在鍍液中不能改變?nèi)芤盒再|(zhì)，但卻能顯著地改善鍍層的性能,通常使鍍層的硬度增加,而內(nèi)應(yīng)力和脆性則可能是提高,也可能是降低。添加劑對(duì)鍍層的影響體現(xiàn)在添加劑能吸附于電極表面，可改變電極-溶液界面雙電層的結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高陰極還原過程超電勢(shì)、改變Tafel曲線斜率等目的。添加劑的選擇是經(jīng)驗(yàn)性的，添加劑可以是無機(jī)物或有機(jī)物，通常指的添加劑有光亮劑、整平別、潤(rùn)濕劑和活化劑等。對(duì)于Zn，Ni和Cu等的電鍍，最有效的光亮劑是含硫化合物，如萘二磺酸、糖精、明膠、1,4-丁快二醇等.第40頁(yè)/共138頁(yè)添加劑在鍍液中不能改變?nèi)芤盒再|(zhì)，但卻能顯著地改善鍍層402.電鍍生產(chǎn)工藝因素的影響

電鍍工藝因素包括電流密度、溫度、PH值、溶液的攪拌等

電流密度對(duì)鍍層的影響主要體現(xiàn)在:電流密度大,鍍同樣厚度的鍍層所需時(shí)間短,可提高生產(chǎn)效率,同時(shí),電流密度大,形成的晶核數(shù)增加，鍍層結(jié)晶細(xì)而緊密，從而增加鍍層的硬度、內(nèi)應(yīng)力和脆性.但電流密度太大會(huì)出現(xiàn)枝狀晶體和針孔等。對(duì)于電鍍過程，電流密度存在一個(gè)最適宜范圍。第41頁(yè)/共138頁(yè)2.電鍍生產(chǎn)工藝因素的影響電鍍工藝因素包括電流密度、41

電解液溫度對(duì)鍍層的影響體現(xiàn)在:提高鍍液溫度有利于生成較大的晶粒,因而鍍層的硬度、內(nèi)應(yīng)力和脆性以及抗拉強(qiáng)度降低。同時(shí),提高溫度，能提高陰極和陽(yáng)極電流效率，消除陽(yáng)極鈍化，增加鹽的溶解度和溶液導(dǎo)電能力，降低濃差極化和電化學(xué)極化.但溫度太高,結(jié)晶生長(zhǎng)的速度超過了形成結(jié)晶活性的生長(zhǎng)點(diǎn)，因而導(dǎo)致形成粗晶和孔隙較多的鍍層。

電解液的攪拌有利于減少濃差極化，利于得到致密的鍍層，減少氫脆。第42頁(yè)/共138頁(yè)電解液溫度對(duì)鍍層的影響體現(xiàn)在:提高鍍液溫度有利于生成42溶液中氫離子濃度（ＰＨ值）的影響：在其他條件相同的情況下,溶液中的氫離子濃度濃度越高金屬的電流效率越低．在陰極，析出的氫氣滲入鍍層能增加鍍層的內(nèi)應(yīng)力，引起氫脆，裂痕和形成氣泡．在電鍍中為了維持鍍液的ＰＨ值穩(wěn)定，常加入緩沖劑、無機(jī)和有機(jī)酸（如硼酸、氨基酸）等物質(zhì)．當(dāng)然還有沖擊電流和換向電流等的使用對(duì)鍍層也有一定的影響．第43頁(yè)/共138頁(yè)溶液中氫離子濃度（ＰＨ值）的影響：在其他條件相同的情況下43３．陽(yáng)極的影響電鍍時(shí)陽(yáng)極對(duì)鍍層質(zhì)量亦有影響．陽(yáng)極氧化一般經(jīng)歷活化區(qū)(即金屬溶解區(qū))、鈍化區(qū)(表面生成純化膜)和過鈍化區(qū)(表面產(chǎn)生高價(jià)金屬離子或析出氧氣)三個(gè)步驟，電鍍中陽(yáng)極的選擇應(yīng)是與陰極沉積物種相同，鍍液中的電解質(zhì)應(yīng)選擇不使陽(yáng)極發(fā)生鈍化的物質(zhì)，電鍍過程中可調(diào)節(jié)電流密度保持陽(yáng)極在活化區(qū)域。如果某些陽(yáng)極(如Ｃr)能發(fā)生劇烈鈍化，則可用惰件陽(yáng)極。第44頁(yè)/共138頁(yè)３．陽(yáng)極的影響第44頁(yè)/共138頁(yè)444.2.3電鍍生產(chǎn)工藝

電鍍生產(chǎn)工藝流程一般包括鍍前處理、電鍍和鍍后處理三大步。

鍍前處理:是獲得良好鍍層的前提。鍍前處理一般包括機(jī)械加工、酸洗、除油等步驟.機(jī)械加工是指用機(jī)械的方法，除去鍍件表面的毛刺氧化物層和其他機(jī)械雜質(zhì)，使鍍件表面光潔平整,這樣可使鍍層與整體結(jié)合良好，防止毛刺的發(fā)生。有時(shí)對(duì)于復(fù)合鍍層，每鍍一種金屬均須先進(jìn)行該處理。除機(jī)械加工拋光外,還可用電解拋光使鍍件表面光潔平整。電解拋光是將金屬鍍件放入腐蝕強(qiáng)度中等、濃度較高的電解液中在較高溫度下以較大的電流密度使金屬在陽(yáng)極溶解，這樣可除去鍍件缺陷，得到一個(gè)潔凈平整的表面,且鍍層與基體有較好的結(jié)合力，減少麻坑和空隙.使鍍層耐蝕性提高，但電解拋光不能代替機(jī)械拋光.第45頁(yè)/共138頁(yè)4.2.3電鍍生產(chǎn)工藝電鍍生產(chǎn)45

酸洗的目的是為了除去鍍件表面氧化層或其他腐蝕物。常用的酸為鹽酸,用鹽酸清洗鍍件表面,除銹能力強(qiáng)且快,但缺點(diǎn)是易產(chǎn)生酸霧(HCl氣體),對(duì)Al,Ni,Fe合金易發(fā)生局部腐蝕,不適用。改進(jìn)的措施是使用加入表面活性劑的低溫鹽酸.除鋼鐵外的金屬或合金亦可考慮用硫酸、乙酸及其混合酸來機(jī)械酸洗。需要說明的是,對(duì)于氰化電鍍,為防止酸帶入鍍液中,酸洗后還需進(jìn)行中和處理,以避免氰化物的酸解.第46頁(yè)/共138頁(yè)酸洗的目的是為了除去鍍件表面氧化層或其他腐蝕物。常用46

除油的目的是消除基體表面上的油脂。常用的除油方法有堿性除油和電解除油,此外還有溶劑(有機(jī)溶劑)除油和超聲波除油等。堿性除油是基于皂化原理,除油效果好,尤其適用于除重油，但要求在較高溫度下進(jìn)行,能耗大。電解除油是利用陰極析出的氫氣和陽(yáng)極析出的氧氣的沖擊、攪拌以及電解質(zhì)的作用來進(jìn)行,但陰極會(huì)引起氫脆,陽(yáng)極會(huì)引起腐蝕。需要說明的是在鍍前處理的各步驟中,由一道工序轉(zhuǎn)入另一道工序均需經(jīng)過水洗步驟。第47頁(yè)/共138頁(yè)除油的目的是消除基體表面上的油脂。常用的除油方法有堿47

電鍍：鍍件經(jīng)鍍前處理，即可進(jìn)入電鍍工序。在進(jìn)行電鍍時(shí)還必須注意電鍍液的配方,電流密度的選擇以及溫度、PH值等的調(diào)節(jié)。需要說明的是,單鹽電解液適用于形狀簡(jiǎn)單、外觀要求又不高的鍍層,絡(luò)鹽電解液分散能力高,電鍍時(shí)電流密度和效率低,主要適用于表面形狀較復(fù)雜的鍍層。

鍍后處理：鍍件經(jīng)電鍍后表面常吸附著鍍液，若不經(jīng)處理可能腐蝕鍍層.水洗和烘干是最簡(jiǎn)單的鍍后處理。視鍍層使用的目的,鍍層可能還需要進(jìn)行一些特殊的鍍后處理,如鍍Zn,Cd后的鈍化處理和鍍Ag后的防變色處理等.第48頁(yè)/共138頁(yè)電鍍：鍍件經(jīng)鍍前處理，即可進(jìn)入電鍍工序。在進(jìn)行電鍍時(shí)48常用的電鍍層

鋅、錫、銅、鎳、鉻、銀、金鍍層是常用的鍍層。鍍鋅和鍍鎘主要用于保護(hù)鋼及鐵基合金。銅鍍層用于電子工業(yè)及作為銅鎳鉻防護(hù)裝飾性鍍層的底層。錫鍍層用于食物包裝鐵罐的保護(hù)層和作為焊接的電接觸。鍍鉻的主要目的是保持美觀和光澤的表面及提高硬度和耐磨性。銀和金鍍層可用于裝飾、反射器和電接觸。第49頁(yè)/共138頁(yè)常用的電鍍層鋅、錫、銅、鎳、鉻、銀、金鍍層是491.鍍鎳鎳鍍層作為保護(hù)各種鋼鐵制品的中間層，是銅鎳鉻防護(hù)性裝飾鍍層的主體，在電鍍工業(yè)中占有很重要的地位，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、輕工業(yè)和國(guó)防工業(yè)等。第50頁(yè)/共138頁(yè)1.鍍鎳第50頁(yè)/共138頁(yè)50

鎳鍍液一般為酸性，以硫酸鎳和氯化鎳為主鹽，以硼酸為緩沖劑。若不加光亮劑，則得到暗鎳鍍層。光亮鎳鍍液需同時(shí)加入第一類(初級(jí))光亮劑和第二類(次級(jí))光亮劑。第一類光亮劑分子中具有=CSO2一的結(jié)構(gòu)，例如糖精，使鍍層晶粒細(xì)化;但單獨(dú)使用時(shí)不能產(chǎn)生全光亮鍍層，只有第二類光亮劑配合使用時(shí)才能使鍍層達(dá)到全光亮。第二類光亮劑分子中常含有雙鍵或三鍵等不飽和基團(tuán)，例如香豆素，能使鍍液具有較好的整平性，能降低底層張應(yīng)力;但是用量過多時(shí)會(huì)帶來壓應(yīng)力，也不能單獨(dú)使用。第51頁(yè)/共138頁(yè)鎳鍍液一般為酸性，以硫酸鎳和氯化鎳為主鹽，以硼51其中以硫酸鹽型（低氯化物）即稱之謂Watts（瓦特）鍍鎳液在工業(yè)上的應(yīng)用最為普遍，基本工藝條件:250～350g.L-1NiSO4.7H2O,30～60g.L-1

NiCI2.6H2O,35～40g.L-1H3BO3,0.05～0.10g.L-1十二烷基硫酸鈉，pH為3～4,溫度為45～65℃，電流密度為1.0～2.5A.dm-2

光亮鍍鎳工藝條件:250～300g.L-1NiSO4.7H2O,30～50g.L-1NiCI2.6H2O,35～40g.L-1H3BO3,0.05～0.15g.L-1十二烷基硫酸鈉，pH為4～4.6,溫度為40～50℃，電流密度為1.5～3A.dm-2，糖精和丁炔二醇.第52頁(yè)/共138頁(yè)其中以硫酸鹽型（低氯化物）即稱之謂Watts（瓦特）鍍鎳液在52

鍍鎳的種類很多，暗鎳、半光亮鎳、光亮鎳等。由于鍍鎳工藝的關(guān)鍵技術(shù)是添加劑，國(guó)內(nèi)外都積極進(jìn)行添加劑的開發(fā)研究。第53頁(yè)/共138頁(yè)鍍鎳的種類很多，暗鎳、半光亮鎳、光亮鎳等。由于鍍53鍍鎳迷你斜嘴鉗加長(zhǎng)鍍鎳內(nèi)六角扳手金屬(銅制,銅鍍鎳)電纜防水接頭第54頁(yè)/共138頁(yè)鍍鎳迷你斜嘴鉗加長(zhǎng)鍍鎳內(nèi)六角扳手金屬(銅制,銅鍍鎳)電纜防水54鍍銅使用最廣泛的一種預(yù)鍍層。錫焊件、鉛錫合金、鋅壓鑄件在鍍鎳、金、銀之前都要鍍銅，用于改善鍍層結(jié)合力。銅鍍層還用于局部的防滲碳、印制板孔金屬化，并作為印刷輥的表面層。

鍍銅的電鍍液有酸性及堿性二類。酸性鍍液成分簡(jiǎn)單，毒件小，價(jià)格便宜，在攪拌下可用較高的電流密度，故生產(chǎn)率較高，但是鍍層結(jié)晶較大，分散能力較差。堿性鍍液毒性大，價(jià)格較貴，但鍍層結(jié)晶細(xì)致光滑。

第55頁(yè)/共138頁(yè)鍍銅第55頁(yè)/共138頁(yè)55酸性鍍銅的主要工藝條件:200～250g.L-1CuSO4.5H2O,45～75g.L-1H2SO4，10～80g.L-1NaCl,適量光亮劑，PH為1.2～1.7,溫度為20～32℃，電流密度為1～5A.dm-2。酸性鍍銅的光亮劑有四氫噻唑硫酮（H1），苯基聚二硫丙烷磺酸鈉（S1），聚乙二醇（P）等等，一般配合使用，例如同時(shí)加入0.001g.L-1H1，0.01～0.02g.L-1S1,0.03～0.05g.L-1P.第56頁(yè)/共138頁(yè)酸性鍍銅的主要工藝條件:第56頁(yè)/共138頁(yè)56鍍銅五金第57頁(yè)/共138頁(yè)鍍銅五金第57頁(yè)/共138頁(yè)57鍍銅寵物連鍍銅高級(jí)工藝品第58頁(yè)/共138頁(yè)鍍銅寵物連鍍銅高級(jí)工藝品第58頁(yè)/共138頁(yè)58鍍鋅與其他金屬相比，鋅是相對(duì)便宜而又易鍍覆的一種金，屬低值防蝕電鍍層。被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。鍍覆技術(shù)包括槽鍍(或掛鍍)、滾鍍（適合小零件）、自動(dòng)鍍和連續(xù)鍍（適合線材、帶材）。

鍍鋅液一般分為酸性和堿性兩大類，堿性鍍液又分為氰化物和鋅酸鹽鍍液，酸性鍍液又分為硫酸鹽、氯化物、氨鹽、氯化鉀、氟硼酸鹽鍍液。下面列舉兩種。第59頁(yè)/共138頁(yè)鍍鋅鍍鋅液一般分為酸性和堿性兩大類，堿性鍍液59硫酸鹽鍍鋅：350g.L-1ZnSO4.7H2O,15g.L-1

NH4CI,30g.L-1AlCI3,15g.L-1H3BO3,0.5～1mL.L-1芐叉丙酮衍生物與平平加(脂肪醇聚氧乙烯醚)的混合物，PH為3.8-4.6，溫度為15～25℃，電流密度為1～3A.dm-2。鋅酸鹽堿性鍍液：10g.L-1ZnO,120g.L-1NaOH,1～2mL.L-1乙二胺與環(huán)氧氯丙烷縮合物，溫度為20～28℃，電流密度為1～3A.dm-2。第60頁(yè)/共138頁(yè)硫酸鹽鍍鋅：350g.L-1ZnSO4.7H2O,1560

為了提高鍍鋅層的抗腐蝕性，常把鍍鋅后的工件進(jìn)行鈍化處理，使鋅鍍層表面形成一層致密的穩(wěn)定性較高的薄膜。例如高鉻酸鹽鈍化溶液:200～230g.L-1CrO3,15～30mL.L-1HNO3，10～25g.L-1H2SO4在室溫下把鍍件放人鈍化液中移動(dòng)8～15秒，在空氣中停留5～10秒.第61頁(yè)/共138頁(yè)為了提高鍍鋅層的抗腐蝕性，常把鍍鋅后的工件進(jìn)行61鍍鋅五金件第62頁(yè)/共138頁(yè)鍍鋅五金件第62頁(yè)/共138頁(yè)62鍍鎘鍍鎘層在海洋空氣或海水中比較穩(wěn)定，因而航空、航海及電子工業(yè)所用的機(jī)件常鍍鎘。但因鎘的蒸氣及可溶性鎘鹽有毒，故近年來逐漸采用合金鍍層來代替鎘鍍層。第63頁(yè)/共138頁(yè)鍍鎘第63頁(yè)/共138頁(yè)635.鍍錫

電鍍錫薄板用途廣泛，主要應(yīng)用于制罐及罐頭食品工業(yè)，化學(xué)、醫(yī)藥、紡織染料、工業(yè)用油、電器、儀表和軍工方面的包裝材料。電鍍錫薄板外表美觀無毒，便于處理，容易涂飾和印刷。由于錫的熔點(diǎn)低，故常用熱浸鍍錫，但此法不易控制鍍層的厚度及均勻性。用酸性或堿性溶液鍍錫，可得到較好的鍍層，尤以堿性鍍錫更佳。第64頁(yè)/共138頁(yè)5.鍍錫第64頁(yè)/共138頁(yè)64堿性鍍錫：40-60g.L-1Na2SnO3.H2O,10-16g.L-1NaOH,20-30g.L-1NaAc,溫度為70～85℃，電流密度為0.4～0.7A.dm-2。酸性鍍錫:45-55g.L-1SnSO4,60-100g.L-1H2SO4,80-100g.L-1甲酚磺酸，2-3g.L-1明膠，0.8-1g.L-12-萘酚，溫度為15～30℃，電流密度為0.5～1.5A.dm-2。第65頁(yè)/共138頁(yè)堿性鍍錫：40-60g.L-1Na2SnO3.H2O,165鍍錫帶鋼第66頁(yè)/共138頁(yè)鍍錫帶鋼第66頁(yè)/共138頁(yè)666.鍍銀該鍍層用于防止腐蝕，增加導(dǎo)電率、反光性和美觀。廣泛應(yīng)用于電器、儀器、儀表和照明用具等制造工業(yè)。鍍銀電解液種類較多，但仍以氰化物鍍銀應(yīng)用最廣。這種鍍液穩(wěn)定可靠，電流效率高，有良好的分散能力，鍍層結(jié)晶細(xì)致有光澤;最大缺點(diǎn)是毒性大，污染環(huán)境。第67頁(yè)/共138頁(yè)6.鍍銀第67頁(yè)/共138頁(yè)67

氰化物鍍銀:30～40g.L-1AgCl,65～80g.L-1KCN(總),30～40g.L-1KCN(游離)，溫度為10～35℃，電流密度為0.1～0.5A.dm-2。第68頁(yè)/共138頁(yè)氰化物鍍銀:30～40g.L-1AgCl,65～868鍍銀飾品第69頁(yè)/共138頁(yè)鍍銀飾品第69頁(yè)/共138頁(yè)697.鍍金鍍金一般在銅及銀鍍層上進(jìn)行，可采用堿性金鍍液或酸性金鍍液。金鍍層耐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)電性好，易于焊接，耐高溫，并具有一定的耐磨性(如摻有少量其他元素的硬金)。因而，它廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表、印刷板、集成電路、電子管殼、電接點(diǎn)等要求電參數(shù)性能長(zhǎng)期穩(wěn)定的零件電鍍。金鍍層作為裝飾性鍍層也用于電鍍首飾、鐘表零件、藝術(shù)品等。第70頁(yè)/共138頁(yè)7.鍍金第70頁(yè)/共138頁(yè)70堿性金鍍液：5～20g.L-1KAu(CN)2,25～35g.L-1KCN,25～35g.L-1K2CO3，溫度為50～65℃，電流密度為0.1～0.5A.dm-2。第71頁(yè)/共138頁(yè)堿性金鍍液：5～20g.L-1KAu(CN)2,25～71線路板上的金手指第72頁(yè)/共138頁(yè)線路板上的金手指第72頁(yè)/共138頁(yè)72端子鍍金第73頁(yè)/共138頁(yè)端子鍍金第73頁(yè)/共138頁(yè)73

從上列舉的電鍍工藝條件來看，多數(shù)電鍍的電流密度為1～5A.dm-2,但鍍金、鍍銀的較低。通常沉積物的厚度取決于應(yīng)用對(duì)象，從0.01～100m，電鍍時(shí)間短至數(shù)秒，長(zhǎng)達(dá)數(shù)十分鐘。對(duì)多數(shù)金屬，電流效率都很高，鍍銅、鎳、銀、錫、鋅的電流效率都可達(dá)90%以上。第74頁(yè)/共138頁(yè)從上列舉的電鍍工藝條件來看，多數(shù)電鍍的電流密度74化學(xué)鍍與塑料電鍍

1.化學(xué)鍍化學(xué)鍍即無電鍍，又稱自催化鍍?；瘜W(xué)鍍是利用還原劑，使溶液中的金屬離子在基體表面上自動(dòng)還原析出金屬的過程。開始時(shí)溶液中的金屬離子在活化表面上被催化還原，產(chǎn)生的第一批金屬沉積物成為進(jìn)一步還原金屬離子的核和催化劑，于是反應(yīng)便持續(xù)進(jìn)行下去。第75頁(yè)/共138頁(yè)化學(xué)鍍與塑料電鍍1.化學(xué)鍍第75頁(yè)/共138頁(yè)75

對(duì)于化學(xué)鍍鎳，用NaH2PO2作還原劑時(shí)、一般認(rèn)為有如下反應(yīng):2H2PO2-+2H2O+Ni2+=2HPO32-+4H++Ni+H2

對(duì)于化學(xué)鍍銅，常采用另一類還原劑，如甲醛，其反應(yīng)為

Cu2++2HCHO+4OH-=Cu+2HCOO-+H2+2H2O(表面催化)由于甲醛與OH-的歧化反應(yīng)，生成甲醇和甲酸，使還原劑消耗比理論的多。銅的沉積也認(rèn)為是H與Cu2+作用的結(jié)果。第76頁(yè)/共138頁(yè)對(duì)于化學(xué)鍍鎳，用NaH2PO2作還原劑時(shí)、一般76

化學(xué)鍍的反應(yīng)必須在具有催化性能的表面上進(jìn)行，因此，原則上具有催化作用的金屬才能進(jìn)行化學(xué)鍍。通常次外層的d軌道上容易得到電子的金屬能從其他物質(zhì)上奪取電子，故容易化學(xué)吸附，有催化作用。因此在周期表中，符合此條件的是具有催化作用的第V族到第Ⅷ族的過渡金屬。另外，IIB族的銅、銀、金雖與此條件不合，但是這些金屬次外層d電子躍遷到外層軌道所需的能量不大，故在d軌道上有可能造成電子空穴，因而也有催化作用。據(jù)此，可能進(jìn)行化學(xué)鍍的金屬有Fe,Co,Ni,Pd,Ir（銥）,Pt,Cu，Au,Cr等，它們的合金也可進(jìn)行化學(xué)鍍，甚至一些本來不能直接依靠自身催化而沉積出來的金屬和非金屬亦可夾在上述金屬中，化學(xué)沉積出合金層或復(fù)合鍍層.第77頁(yè)/共138頁(yè)化學(xué)鍍的反應(yīng)必須在具有催化性能的表面上進(jìn)行，77化學(xué)鍍具有許多優(yōu)點(diǎn):①無論零件幾何形狀如何，均可得到均勻鍍層;②設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，而且能鍍特殊性能的膜;③可在塑料、陶瓷、玻璃等非金屬和半導(dǎo)體基體上進(jìn)行?；瘜W(xué)鍍鎳已應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)，應(yīng)用前景寬廣。但是化學(xué)鍍也有不少缺點(diǎn):①隨著化學(xué)鍍反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度不斷下降，反應(yīng)速度隨之下降，以致反應(yīng)停止，金屬離子未能充分利用;②鍍液的穩(wěn)定性、化學(xué)鍍的速度與鍍層密切相關(guān)，鍍層質(zhì)量不容易控制;③對(duì)于非金屬材料上的化學(xué)鍍，還存在鍍件表面預(yù)處理問題。第78頁(yè)/共138頁(yè)化學(xué)鍍具有許多優(yōu)點(diǎn):①無論零件幾何形狀如何，均可得到均勻鍍層78PCB多層板孔沉銅1mil=千分之一英寸，或者等于25μm第79頁(yè)/共138頁(yè)P(yáng)CB多層板孔沉銅1mil=千分之一英寸，或者等于25μm79化學(xué)沉鎳金第80頁(yè)/共138頁(yè)化學(xué)沉鎳金第80頁(yè)/共138頁(yè)80化學(xué)沉鎳金第81頁(yè)/共138頁(yè)化學(xué)沉鎳金第81頁(yè)/共138頁(yè)81鎳金生產(chǎn)線第82頁(yè)/共138頁(yè)鎳金生產(chǎn)線第82頁(yè)/共138頁(yè)822.塑料電鍍

ABS塑料、聚丙烯、聚礬、聚碳酸酯、尼龍等種種塑料都能進(jìn)行電鍍，其中以ABS塑料電鍍最普遍。塑料是非導(dǎo)體，不能直接進(jìn)行電鍍，必須先進(jìn)行化學(xué)鍍使其表面有導(dǎo)電性。而在化學(xué)鍍之前要進(jìn)行一系列的表面處理過程。第83頁(yè)/共138頁(yè)2.塑料電鍍第83頁(yè)/共138頁(yè)83(1)化學(xué)除油:可用有機(jī)溶劑除油或堿液除油，ABS塑料通常只用堿液除油。堿液為50～80g.L-1NaOH,30g.L-1Na3PO4,15g.L-1Na2CO3,3～5mL.L-1

海鷗洗滌劑，在40～55℃下浸30～40分鐘。（2)粗化:通過化學(xué)腐蝕使塑料的微觀表面變得粗糙，從憎水變?yōu)橛H水，提高塑料基體與鍍層的結(jié)合力。粗化液為硫酸(50～80%)加入CrO3至飽和，溫度為60～70℃，處理10～30分鐘。有時(shí)也可用磷酸代替部分硫酸.第84頁(yè)/共138頁(yè)(1)化學(xué)除油:可用有機(jī)溶劑除油或堿液除油，ABS塑料84(3)敏化:使塑料表面吸附一層有還原能力的離子型物質(zhì)，以便在活化處理時(shí)把催化金屬還原出來。敏化劑有SnCI2,TiCI3,,SnSO4等，但常用的為SnCI2

(4)活化:使活化劑在塑料表面還原析出，形成一層有催化能力的貴金屬?；罨瘎┯蠵dCl2,AgNO3等，但常用的是PdCl2和鹽酸配制成的活化液。敏化后的工件放入PdCl2或AgNO3的溶液中，發(fā)生反應(yīng)Pd2++Sn2+=Pd+Sn4+或2Ag++Sn2+=2Ag+Sn4+

。第85頁(yè)/共138頁(yè)(3)敏化:使塑料表面吸附一層有還原能力的離子型物質(zhì)，以便在85(5)化學(xué)鍍:使在塑料表面形成一層金屬膜，以便進(jìn)行常規(guī)電鍍。通常先化學(xué)鍍銅，鍍液配方如:7g.L-1硫酸銅,20g.L-1酒石酸鉀鈉，2g.L-1碳酸鈉，5g.L-1氫氧化鈉，25mL.L-138%的甲醛，常溫下空氣攪拌進(jìn)行化學(xué)鍍?；瘜W(xué)鍍銅后可以進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍鎳。第86頁(yè)/共138頁(yè)(5)化學(xué)鍍:使在塑料表面形成一層金屬膜，以便進(jìn)行常規(guī)電鍍86塑料電鍍水龍頭第87頁(yè)/共138頁(yè)塑料電鍍水龍頭第87頁(yè)/共138頁(yè)87赫爾槽

赫爾槽是一種簡(jiǎn)單而又快速的小型電鍍?cè)囼?yàn)槽。最初應(yīng)用是在一九三五年，到一九三九年已經(jīng)定型。它有特殊的形狀和固定的尺寸，槽子的容積到目前為止，已有267毫升、534毫升和1000毫升的三種。國(guó)內(nèi)常用的是在267毫升的槽子中，裝入250毫升鍍液，因?yàn)?50毫升等于1/4升，這對(duì)計(jì)算每升鍍液中所含物質(zhì)的量比較方便。第88頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽赫爾槽是一種簡(jiǎn)單而又快速的小型電鍍?cè)囼?yàn)88

由于赫爾槽試驗(yàn)的效果好、速度快、操作簡(jiǎn)便、耗用鍍液的體積少，所以很受電鍍工作者歡迎，已在電鍍工藝的小型試驗(yàn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。這里，我們簡(jiǎn)單介紹以下幾方面的內(nèi)容。一，赫爾槽結(jié)構(gòu)赫爾槽示意圖赫爾槽電路示意圖第89頁(yè)/共138頁(yè)由于赫爾槽試驗(yàn)的效果好、速度快、操作簡(jiǎn)便、耗用89

不同容積的赫爾槽，它的尺寸也不同。赫爾槽的材料，一般用有機(jī)玻璃，以氯仿為粘合劑制成。也有用硬塑料、硬橡皮和金屬材料等制成。若用金屬材料做赫爾槽，則必須注意槽子里面的絕緣。赫爾槽陰極是長(zhǎng)方形的平面薄片，其尺寸為102x63毫米，厚度可在0.25-1.0毫米之間。材料一般用鐵片(包括鍍鋅鐵片)，也有用銅片或黃銅片等。材料的表面狀況最好一樣，以利于對(duì)比。赫爾槽陽(yáng)極尺寸為63x63毫米，其材料一般與生產(chǎn)中使用的陽(yáng)極一樣。陽(yáng)極形狀一般為平面薄片，對(duì)于一些易于鈍化的陽(yáng)，可制成瓦楞形或網(wǎng)狀。第90頁(yè)/共138頁(yè)不同容積的赫爾槽，它的尺寸也不同。赫爾槽的材料90第91頁(yè)/共138頁(yè)第91頁(yè)/共138頁(yè)91赫爾槽陰極試片(黃銅)第92頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽陰極試片(黃銅)第92頁(yè)/共138頁(yè)92赫爾槽陰極上的電流分布

從赫爾槽中陰極和陽(yáng)極布置的位置，就可以看出陰極上各個(gè)部位與陽(yáng)極的距離是不等的，顯然陰極各部位上的電流密度也是不一樣的。遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一端(稱遠(yuǎn)端)，它與陽(yáng)極的距離最遠(yuǎn)，電流密度最小，隨著陰極與陽(yáng)極的距離逐步靠近，它的電流密度就逐步增大，直至離陽(yáng)極最近的一端(稱近端)，它的電流密度最大。第93頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽陰極上的電流分布從赫爾槽中陰極和陽(yáng)極93

赫爾槽陰極上的電流分布，最初是用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定酸性硫酸鍍銅溶液中所獲得鍍層的金屬分布。實(shí)驗(yàn)前，先把陰極劃分成幾個(gè)等距離的部位，然后進(jìn)行電鍍，電鍍后測(cè)定各部位的金屬分布。因?yàn)樗嵝粤蛩徨冦~的電流效率幾乎是100%，所以金屬分布就等于它的電流密度的分布。從對(duì)酸性硫酸鍍銅溶液進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，得到了赫爾槽陰極表面上電流分布的一系列數(shù)據(jù)，后來試驗(yàn)者又做了電流效率接近100%的酸性鍍鎳和其他鍍液的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)都比較接近。第94頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽陰極上的電流分布，最初是用實(shí)驗(yàn)的方法94實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流密度與陰極上各點(diǎn)距陰極近端的距離之間具有對(duì)數(shù)關(guān)系，因此，當(dāng)時(shí)總結(jié)出了一個(gè)關(guān)系式:Dk=I(C1一C2logl)

式中:I為試驗(yàn)時(shí)的電流強(qiáng)度(安)，l為陰極上某一點(diǎn)至陰極近端的距離(厘米);C1和C2為與電解液性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。經(jīng)過試驗(yàn)者反復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)陰極保持一定的斜度時(shí)，所測(cè)得不同電解液的二個(gè)常數(shù)值(C1和C2)差距不大，于是最后得到了二個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式:1000毫升的赫爾槽中Dk=I(3.26一3.05logl)267毫升的赫爾槽中Dk=I(5.1一5.24logl)第95頁(yè)/共138頁(yè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流密度與陰極上各點(diǎn)距陰極近端的距離之間具有對(duì)數(shù)關(guān)系95

應(yīng)該注意的是，靠近陰極兩端上的計(jì)算電流密度值是不準(zhǔn)確的，至少在距兩端1厘米以上處的計(jì)算電流密度值才可作為參考。對(duì)于250ml的槽，或者用267ml的槽裝250ml的鍍液，求電流密度時(shí)乘以267/250就可以了，也就是乘以1.068即可。

第96頁(yè)/共138頁(yè)應(yīng)該注意的是，靠近陰極兩端上的計(jì)算電流密度值96250ml赫爾槽試驗(yàn)陰極上的電流分布從赫爾槽陰極試片上可以觀察很寬的電流密度范圍，兩個(gè)端點(diǎn)的電流密度相差50倍。第97頁(yè)/共138頁(yè)250ml赫爾槽試驗(yàn)陰極上的電流分布從赫爾槽陰極試片上可以觀97赫爾槽主要用途為：1、選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，例如，確定獲得滿意鍍層的電流密度、溫度和PH等，2、確定鍍液各組分的合適含量；3、確定鍍液中添加劑或雜質(zhì)的大致含量。第98頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽主要用途為：1、選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件，例如，確定獲得滿意98

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在試片上與端點(diǎn)距離相同的不同高處，鍍層的外觀可能不同，這時(shí)可以選取中線偏上的各部位作為試驗(yàn)結(jié)果。外觀的表示可用圖的符號(hào)。赫爾槽試驗(yàn)鍍層狀況的符號(hào)第99頁(yè)/共138頁(yè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在試片上與端點(diǎn)距離相同的不同高處，鍍99

赫爾槽應(yīng)用實(shí)例

JZ-04高性能堿性無氰鍍鋅工藝鍍液性能測(cè)試鍍液的組成和工藝操作條件第100頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽應(yīng)用實(shí)例鍍100電流密度對(duì)赫爾槽試片的影響從上述赫爾槽試驗(yàn)可看出，以JZ-04為添加劑的鋅酸鹽鍍鋅工藝的電流密度范圍是非常寬廣的。第101頁(yè)/共138頁(yè)電流密度對(duì)赫爾槽試片的影響從上述赫爾槽試驗(yàn)可看出，以JZ-101從以上赫爾槽試片可看出，溫度在20℃時(shí)，總電流0.2A，試片有2/3是光亮的，根據(jù)計(jì)算，電流密度自0.15A/dm2起鍍層就能光亮，0.05~0.15A/dm2范圍內(nèi)是半光亮的；溫度在28℃時(shí)，總電流3A，試片幾乎全板光亮，根據(jù)計(jì)算，在鍍液靜止條件下，電流密度高達(dá)15A/dm2時(shí)鍍層也沒有燒焦；溫度在28℃時(shí)，總電流4A，根據(jù)計(jì)算，鍍液在攪動(dòng)條件下，電流密度高達(dá)20A/dm2時(shí)鍍層也沒有燒焦。由此可以看出，JZ-04無氰堿性鍍鋅工藝的電流密度范圍是非常寬的，要高于氰化鍍鋅工藝。第102頁(yè)/共138頁(yè)從以上赫爾槽試片可看出，溫度在20℃時(shí)，總電流0.2A，試片102溫度對(duì)赫爾槽試片的影響試驗(yàn)的配方不變，隨著溫度的升高，電流密度也相應(yīng)提高，鍍層仍是光亮的。溫度50℃、總電流3A時(shí)，在鍍液靜止的條件下，試片高電流端約有10mm燒焦，低端約有8mm半光亮，其余都是光亮的。溫度提高到55℃時(shí)，總電流仍是3A，高端仍有10mm燒焦，低端約有16mm呈灰色，其余都是光亮的。由此可見以JZ-04作添加劑的鋅酸鹽鍍液有很好的高溫性能。第103頁(yè)/共138頁(yè)溫度對(duì)赫爾槽試片的影響試驗(yàn)的配方不變，隨著溫度的升高，電流密103赫爾槽測(cè)鍍液分散能力

分散能力采用赫爾槽試片法。以試片水平面的中心線劃一條直線，再在中心線以上10mm處劃一條直線，此線與中心線平行。再把兩線間用垂直線分隔成等距離的10個(gè)方格，即每格間距10mm，棄去兩端各1格，還有8格，從近陽(yáng)極的電流高端為δ1，以后依次為δ2δ3……δ8。δi選為δ5，詳見下表。分散能力測(cè)定點(diǎn)第104頁(yè)/共138頁(yè)赫爾槽測(cè)鍍液分散能力分散能力采用赫爾槽試片法104分散能力的計(jì)算公式為：TP=δi/δ1×100%我們把δi選為δ5，計(jì)算公式就成為：TP=δ5/δ1×100%用電解測(cè)厚儀，測(cè)得近陽(yáng)極的δ1點(diǎn)和遠(yuǎn)陽(yáng)極的δi點(diǎn)的鍍層厚度(μm)，兩者厚度相差愈小，即百分比愈大，則鍍液的分散能力愈好。以JZ-04無氰堿性鍍鋅工藝與不加添加劑的標(biāo)準(zhǔn)氰化鍍鋅（高氰配方）工藝作比較，各做二片，取其平均值。結(jié)果見下表：第105頁(yè)/共138頁(yè)分散能力的計(jì)算公式為：用電解測(cè)厚儀，測(cè)得近陽(yáng)極的δ1點(diǎn)和遠(yuǎn)陽(yáng)105上述試驗(yàn)表明，JZ-04無氰堿性鍍鋅的平均分散能力為48.4%，氰化鍍鋅的平均分散能力為46.7%；兩者相比，JZ-04無氰堿性鍍鋅的分散能力還略高于氰化鍍鋅。第106頁(yè)/共138頁(yè)上述試驗(yàn)表明，JZ-04無氰堿性鍍鋅的平均分散能力為48.41064.2.4幾種典型的電鍍工藝

電鍍一般分為單金屬電鍍、合金電鍍、復(fù)合電鍍和熔鹽電鍍等幾種類型,根據(jù)鍍層應(yīng)具有的性能不同,可選擇不同類型的電鍍方式。1.單金屬電鍍

依據(jù)前面介紹的影響鍍層質(zhì)量的因素，單金屬電鍍同樣受電鍍液組成、電流密度、溫度、pH等的影響。大多數(shù)單金屬電鍍過程的電流密度在10-70mA.cm-2之間.單金屬電鍍的鍍層厚度一般在0.01-100m之間,電鍍持續(xù)時(shí)間從幾秒到30min不等.第107頁(yè)/共138頁(yè)4.2.4幾種典型的電鍍工藝電鍍一般分為單金屬1072.合金電鍍

近幾十年來,科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)材料的表面性質(zhì)提出了多種多樣的新要求,如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)磁盤上的鈷合金磁性鍍層，鉛錫合金焊接和具有超導(dǎo)性能的銦鈦金鍍層等.而有限的單金屬鍍層遠(yuǎn)不能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和科技發(fā)展的需要，因此合金電沉積的研究不斷獲得發(fā)展。合金電鍍能夠賦予鍍層一些特殊的機(jī)械性能和物理化學(xué)性能,但比通常的單金屬電鍍要復(fù)雜而困難,存在較大局限性，條件的控制更為苛刻。合金鍍層與其組合金屬鍍層比較，常常具有較高的硬度，更強(qiáng)的耐蝕能力，較低的孔隙和較好的外觀等.第108頁(yè)/共138頁(yè)2.合金電鍍近幾十年來,科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)108例如：輸油鋼管電鍍Zn-Ni合金

在國(guó)外，鋅鎳合金鍍層已大量應(yīng)用于汽車、航空航天、造船、電纜橋架、水利工程和機(jī)械等工業(yè)，并頒布了有關(guān)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)鋅鎳合金鍍層主要用于中外合資生產(chǎn)的進(jìn)口汽車部件、航空航天標(biāo)準(zhǔn)件、電纜橋架等，總體應(yīng)用規(guī)模還很小。其中堿性體系電鍍鋅鎳合金的第109頁(yè)/共138頁(yè)例如：輸油鋼管電鍍Zn-Ni合金在國(guó)外，鋅鎳合金鍍109堿性體系電鍍鋅鎳合金鍍液配方及工藝條件：氧化鋅8—12g／L

氫氧化鈉80—140g／L

硫酸鎳8—10g／L

添加劑4—6ml／L

光亮劑2—4ml/L

絡(luò)合劑50—70ml/L

溫度15—25℃

陰極電流密度0.5—4.5A／dm3

陽(yáng)極壓延鋅板陰陽(yáng)極面積比1：(0.5—1)

攪拌陰極移動(dòng)過濾2—3次循環(huán)／h第110頁(yè)/共138頁(yè)堿性體系電鍍鋅鎳合金鍍液配方及工藝條件：第110頁(yè)/共138110工藝流程：除油一熱水洗一冷水洗一酸洗一冷水洗一冷水洗一裝內(nèi)陽(yáng)極一電鍍Zn-Ni合金一卸內(nèi)陽(yáng)極一水洗一吹干第111頁(yè)/共138頁(yè)工藝流程：第111頁(yè)/共138頁(yè)1113.復(fù)合電鍍

復(fù)合電鍍是在電鍍或化學(xué)鍍的鍍液中加入一種或多種非溶性的固體微粒,使其與主體金屬(或合金)共沉積在基體上的鍍覆工藝,得到的鍍層稱為復(fù)合鍍層。已發(fā)現(xiàn),固體粒子進(jìn)入金屬鍍層可以顯著增加鍍層耐磨性,并賦予鍍層一些特殊的性質(zhì)。原則上可電鍍的金屬均可作為主體金屬,但研究和應(yīng)用得最多的金屬有Ni，Co，Cr，Ag，Cu，Au等作為復(fù)合電鍍中的固體微粒主要有三類：第一類是提高鍍層耐磨性的高硬度、高熔點(diǎn)、耐腐蝕的微粒.如,-Al2O3,SiO2等.

第112頁(yè)/共138頁(yè)3.復(fù)合電鍍復(fù)合電鍍是在電鍍或化學(xué)鍍的鍍液中加入一112第二類是提供自潤(rùn)滑特性的固體潤(rùn)滑劑微粒，這類顆粒有聚四氟乙烯、氟化石墨(CF)m、石墨等。

第三類是提供具有電接觸功能的微粒，如WC,SiC,BN等，這類復(fù)合鍍層通常以Au，Ag為基質(zhì)材料。

影響復(fù)合鍍層質(zhì)量的主要因素有：鍍液的組成、電流密度及固體粒子的大小和濃度等?？梢灶A(yù)見,隨著復(fù)合電鍍技術(shù)的提高,復(fù)合鍍層將在潤(rùn)滑、催化、電和磁領(lǐng)域作為新材料得到廣泛的應(yīng)用.第113頁(yè)/共138頁(yè)第二類是提供自潤(rùn)滑特性的固體潤(rùn)滑劑微粒，這類顆粒有聚四氟乙烯113例如Ni-a-A1203納米復(fù)合電鍍工藝由于納米顆粒具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和一些奇異的光、電、磁等性質(zhì)，在電沉積復(fù)合鍍技術(shù)中引入納米粒子代替微米粒子，可以便復(fù)合鍍層的性能更加優(yōu)異，為電沉積復(fù)合鍍技術(shù)帶來了新的機(jī)遇。第114頁(yè)/共138頁(yè)例如Ni-a-A1203納米復(fù)合電鍍工藝第114頁(yè)/共138114第115頁(yè)/共138頁(yè)第115頁(yè)/共138頁(yè)115電鍍液的組成:

納米復(fù)合鍍鎳液的組成如下：硫酸鎳280g/l

硼酸45g/l

氯化鎳50g/l

納米a-AL2O3粉體(平均粒徑為34nm)適量添加劑適量電鍍工藝流程:

除油一水洗一酸洗一水洗一電鍍一水洗一鈍化一水洗一干燥第116頁(yè)/共138頁(yè)電鍍液的組成:第116頁(yè)/共138頁(yè)116電鍍步驟:

(1)量取一定量的ABN納米漿料與鍍鎳液，使其總體積為2L，加入鍍槽中。(2)放入已經(jīng)洗凈的陽(yáng)極(2mm厚的鎳板)和陰極(3cm×5cm的冷軋薄鋼板)，使陽(yáng)極與槽壁緊貼，陰極用自制的掛具懸掛于鍍液中。(3)接好線路，按下通氣按鈕，調(diào)節(jié)空氣流量使其攪拌強(qiáng)度為所需值，然后調(diào)節(jié)控溫按鈕，使其顯示屏上的控溫讀數(shù)為所需值，最后按下加熱按鈕，加熱鍍液。(4)待鍍液溫度達(dá)到所需值后，打開電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電流旋鈕使總電流為所需值，電鍍15min后取出。(5)將試片用水洗凈、吹干，觀察鍍層外觀，進(jìn)行性能測(cè)試。第117頁(yè)/共138頁(yè)電鍍步驟:第117頁(yè)/共138頁(yè)1174.熔鹽電鍍

熔鹽電鍍是指在熔鹽介質(zhì)中進(jìn)行的一種電鍍方式

.在什么情況下采用熔鹽電鍍呢?金屬在水溶液或有機(jī)溶液電鍍中進(jìn)行時(shí),電流效率低,沉積速度慢,還有些金屬則不可能中在水溶液進(jìn)行沉積，這時(shí)常采用熔鹽電鍍.

熔鹽電鍍具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)熔鹽電解液穩(wěn)定性好，電鍍過程副反應(yīng)少，電流效率高。(2)陰極還原超電勢(shì)低，交換電流密度大，電沉積速度快，能在復(fù)雜鍍件上得到較為均勻的鍍層。

(3)鍍層與基底結(jié)合力強(qiáng)，同時(shí)鍍層有較好的抗腐蝕性能等。第118頁(yè)/共138頁(yè)4.熔鹽電鍍?nèi)埯}電鍍是指在熔鹽介質(zhì)中進(jìn)行的118熔鹽電鍍鋁和鋁合金的工藝

當(dāng)前，世界上許多國(guó)家對(duì)熔鹽電鍍鋁和鋁合金技術(shù)進(jìn)行研究和開發(fā)利用，美國(guó)、日本、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已在這方面做了大量的理論和實(shí)驗(yàn)工作，其中日本已有半應(yīng)用性的鋼板鍍覆鋁和鋁合金的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)．在我國(guó)目前還僅僅處于起步階段

第119頁(yè)/共138頁(yè)熔鹽電鍍鋁和鋁合金的工藝當(dāng)前，世界上許多國(guó)家對(duì)熔鹽電119經(jīng)常使用的無機(jī)熔劑有KCl、NaCl或二者的混合物。比較理想的為KCl-NaCl混合物，二者摩爾比為1：1。熔鹽電鍍鋁和鋁合金所用的熔鹽為KCI-NaCl-A1C13體系。二元合金或三元合金電鍍時(shí)，可向其中適當(dāng)添加MnC12、TiCl2、CeCl2等金屬氯化物．從而