电镀铜实验报告顾佳辉万舜

1、电镀铜及条件实验的探究实验目的和要求1 理解电镀等电化学方法的基本原理；2了解钢铁表面电镀铜的一般工艺，学习电镀操作；3理解电镀液的选择和影响镀层质量的因素。二、实验原理在电镀时，将待镀的工件作为阴极，用作镀层的金属作为阳极，两极置 于欲镀金属的盐溶液（即电镀液或电解液）中。在适当的电压下，阳极上发 生氧化反应，金属失去电子而成为阳离子进入溶液中，即阳极溶解（若为不 溶性阳极，则一般是溶液中的 0H失去电子放出02）;阴极发生还原反应， 金属阳离子在阴极镀件上获得电子析出，沉积成金属镀层。一般地，电镀层是靠镀层金属在基体金属上结晶并与基体金属结合形成的。电镀液的选择直接影响电镀质量。例如，镀铜

2、工艺中，用基本成分为 CuSO和H2SQ的酸性镀铜液，往往使镀层粗糙，与基体金属结合不牢。本实验采用焦磷酸盐镀铜液，能获得厚度均匀、结晶较细密的镀铜层， 而且操作简便，成本较低，污染小。这种电镀液的主要成分是CuSQ和Na4F2O7 （焦磷酸钠）。CuSQ在过量Na4F26溶液中形成配位化合物 Na6Cu（巨07）2（焦磷酸铜钠），化学反应方程式为：CuSO+2Na4P2O7f Na6Cu（F2O7）2 + Na2SQ该配位化合物中的配离子Cu（RO7）26-比较稳定，稳定常数 心=1X 10, 因此溶液中游离的CiT浓度很低，阴极上的电极反应为：Cu（HO7）26-+ 2e- Cu 2 P2

3、O74-在具体电镀工艺过程中，镀液的 pH、温度及搅拌程度、电流密度、极 板间距、施镀时间等因素对镀层质量均有一定影响。三、操作方法和实验步骤实验步骤注意事项预处理：用砂纸打磨钢片的正 反面，至表面绣层、毛刺除尽，然 后用去离子水洗干净，挂在电极挂 钩上，放入温度50C的除油液中进 行除油。除油、洗净、吸干后称量 质量mi。打磨漆包线，导线，鳄鱼 夹等。钢片要打磨干净，不要残留红 色的镀层。在去油后，不要用手直 接拿钢板的表面。线路的各个接头 也要打磨干净，特别是钢板的打孔 处，挂钩的底端，鳄鱼夹的夹口处 等地方，防止电路不通。镀铜：装配仪器，选择是否加 入搅拌器。将钢板和铜片挂在挂钩 之上，

4、保证两块板正对平行，且处 在同一高度上，板间距为2cm。将 两块板完全浸入电镀液中，通电， 调节电流粗调旋钮至 0.06A（0.12A）连接电路时，红线（阳极）连 铜板，黑线（阴极）连钢板。接通 电路前，须将电压旋钮调至最大， 电流旋钮调至最小。调节电流时， 粗调旋钮比较敏感，必须缓慢调节后马上开始计时，时间为 20mi n(10mi n)。厚度测定：电镀结束后，将钢 板取出，用去离子水洗净。观察钢 板的电镀情况，以及正反两面的电 镀区别。吸干后称量质量m2，并测 量钢板的长a和宽b。利用这些数 据计算镀层的厚度。电镀结束后先断电源，取下钢 板后可观察钢板正对铜板那面与 背对铜板那面的镀层情况

5、。在称量 之前要先洗净吸干，因为数据变化 本来就很小，一定要注意细节，减 小相对误差。四、数据记录与处理五、实验结果分析先分析是否搅拌这个自变量，在20min情况下，是否搅拌对镀层厚度的影响不大 估计是长时间电镀后，镀层覆盖到一定程度，不再覆盖，从镀层均匀度来看，搅电流/A时间/mi n是否 搅拌钢板长/cm钢板宽/cm钢板质量 m1/g钢板质量 m2/g表面积S/cm2镀层厚度h/cm0.0620是5.913.9550.8950.9246.77.19 X10050.0620否5.873.9751.0451.0746.67.20 X10050.12 :10是6.003.9050.2250.24

6、：46.84.78 X10050.1210否6.004.0553.0753.1048.66.90 X1005拌的镀层更均匀。10min的情况下，不搅拌的镀层厚度搅拌的镀层更厚，估计是 4号钢片表面积更大，易于镀铜的关系。4组数据也说明了搅拌对镀层厚度影响 不大，但是从镀层观察结果来看，搅拌后的镀层更均匀光亮。再来看时间这个自变量，4组实验总库伦量相等，20min的镀层厚度明显比10min 的大，而且镀层也更均匀。以上结果说明，长时间、低电流、搅拌都有利于提高电镀效果。六、心得顾佳辉：通过这次试验，我理解了电镀等电化学方法的基本原理，了解了钢铁表面电镀铜的一般工艺，学习电镀操作，明白了电镀液的选

7、择和影响镀层质量的因 素。准备阶段方面，对碳钢片的预处理很重要，用砂纸打磨钢片的正反面，至表 面绣层、毛刺除尽，然后用去离子水洗干净，这几步我们做的很仔细。在板间距 的控制上，我们在搅拌过程中很难保持每个部位都是相距 2cm，只能保证中线相 距2cm。另外镀层结束后对镀层观察方面， 对于均匀度这样的特性，我们只能通 过肉眼观察，难免有较大误差，最好可以用专门的仪器来判定。此实验通过控制变量的方法，研究单一变量对电镀效果的影响。在实验过程中， 我认为有两点需要改进的地方。其一是该实验作为分析实验，需要数据的精确性， 但是因为本实验中质量差最大为 0.04g,只精确到0.01g的数据不足以显示出其

8、 变量改变后对镀层厚度的影响，应该使用更高精度的测重仪器。同时镀铜过程实 际镀层覆盖六个表面积，但是计算过程只考虑了两个，也会造成误差。其二是四 次实验分两组由不同的操作者在不同的仪器上完成，尽管电镀液混合过，但是仪 器本身有所差别，操作者也有差别，会导致实验数据不准。综上，本次试验结论 有待考究，结合以上两点改进后实验数据会更加精确。万舜：这次“电镀铜及条件实验的探究”实验。实验的原理我们在化学课程中早 已学习过， 但是在实际的电镀工业中， 考虑到镀层的光滑程度以及牢固度， 所以 我们选用的不是基本成分为 CuS04和H2S04的酸性镀铜液，而是焦磷酸盐镀铜 液，这样能获得厚度均匀、结晶较细

9、密的镀铜层。在实验操作方面， 预处理阶段非常关键， 直接关乎到整个实验的成功与否。 所以 打磨，清洗， 去油等处理都需要很细心的去做。 由于我们是要探讨不同条件下电 镀的效果差异， 所以我们需要与另一个小组保持其余条件的一致， 所以电镀液需 要实现进行混合平分。在电镀过程中， 由于需要将钢板和铜片完全浸没在电镀液中， 所以我们无法观察 到电镀过程中的每一个变化。 而且我们的比较的变量中有一个是是否搅拌， 所以 为了让数据更我说服力，我们最好是和另一个组同步搅拌速率。最后称重， 计算镀层厚度时， 我们所做的两个数据结果非常接近， 而另一组的结 果相差则比较大。 我觉的最终的原因应该是空气天平的灵敏度不够，达不到实验的精度要求， 这一点在我们称量镀铜后的钢板质量时就可以发现了，两次质量差仅有0.02g或0.03g,质量产生的误差可能就达到了 50%。再就是我们计算钢板 表面积时，只计算了上下两个表面