第1章电镀绪论(1课时)

1、 葛文葛文, ,博士博士, ,中国地质大学（武汉）材料与化学学院中国地质大学（武汉）材料与化学学院副教授。主要从事纳米材料的合成制备，金属及电镀副教授。主要从事纳米材料的合成制备，金属及电镀废液的处理和回收利用，材料的腐蚀与防护等研究。废液的处理和回收利用，材料的腐蚀与防护等研究。 先后主持和参加国家级项目和横向项目先后主持和参加国家级项目和横向项目1010余项，国余项，国内权威刊物发表学术论文内权威刊物发表学术论文1515篇；篇；SCISCI收录收录1 1篇，篇，EIEI收录收录1 1篇，篇，ISTPISTP收录收录4 4篇，发明专利篇，发明专利1 1项。作为主编之一撰写项。作为主编之一撰写

2、全国公开发行丛书全国公开发行丛书表面工程处理禁忌技术表面工程处理禁忌技术。个人简介个人简介全新全新2013款保时捷款保时捷Boxster跑车跑车轮船腐蚀现状轮船腐蚀现状 上海天原化工厂上海天原化工厂中国最早的氯碱生中国最早的氯碱生产企业。由著名实业家吴蕴初先生创建产企业。由著名实业家吴蕴初先生创建于于1929年，年，1930年年11月投产，开创我月投产，开创我国氯碱工业的先河。曾先后三次对电解国氯碱工业的先河。曾先后三次对电解槽进行重大改革，使我国电解技术跨入槽进行重大改革，使我国电解技术跨入国际先进行列。国际先进行列。金饰金饰 银饰银饰金金 银银各种金属制品各种金属制品课程结构课程结构n第一

3、部分：电镀工艺n第二部分：电解工程第一部分：电镀工艺第一部分：电镀工艺第一章：绪论第二章：金属电沉积理论第三章：电镀前表面准备第四章；电镀锌第五章：电镀铜第六章：电镀镍第七章：电镀铬第八章：电镀合金第九章；非金属材料电镀第十章：电镀层性能及测定第十一章：电镀废水处理第二部分：电解工程第二部分：电解工程第一章：概述第二章：电极材料和膜材料第三章：氯碱工业第四章：有机电合成第五章：金属的电解提取与精炼第六章：熔盐电解第七章：电解加工1.定义：电镀定义：电镀是用电化学方法在固体表面沉积一层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、合金或金属与非金属复合电沉积的过

4、程。第一节第一节 电镀的基本概念电镀的基本概念2.电镀过程的实施电镀过程的实施 1800年意大利科学家布鲁纳特利布鲁纳特利（Brug-natell）发明了电镀银工艺技术，后来不断有新的电镀种类被发明 其中较重要是： (1)1856年盖瑟盖瑟（Geuther）发明的铬酸镀铬 (2)1916年瓦特（瓦特（O.P.Watts）发明的硫酸盐电镀镍 这两项工艺技术至今仍是我们主要使用的电镀技术3.3.电镀的历史电镀的历史1800意大利布鲁纳特利Brug-natell电镀银1805意大利布鲁纳特利Brug-natell电镀银1840英国埃尔金顿Elkington氰化物电镀银1840雅柯比Jacobi酸性电

5、铸铜1843R.班特格尔R.Bottger电镀镍1854美国邦森Bunsen三价铬镀铬1856美国盖瑟Geuther 铬酸镀铬1915美国R.班特格尔R.Bottger硫酸盐酸性镀锌1916美国瓦特瓦特O.P.Watts硫酸盐电镀镍1917普洛克特Proctor氰化物镀锌1925萨金特等发展了实用性镀铬表表1-1 历史上著名的电镀发明历史上著名的电镀发明常常规的电镀品种规的电镀品种 常用的单金属电镀有：常用的单金属电镀有： 锌、铜、铁、镍、铬、镉、锌、铜、铁、镍、铬、镉、 金、银、锡、铅、钯、铂、金、银、锡、铅、钯、铂、 常用的合金电镀常用的合金电镀有有： 镍镍基合金：锌基合金；锡基合金；基合

6、金：锌基合金；锡基合金；铜基合金；贵金属合金等。镍铁、锌镍、锡镍、锡锌、铜基合金；贵金属合金等。镍铁、锌镍、锡镍、锡锌、锌铁、锌锰、锌镉、铜锡、铜锌锡（仿金镀）、铅锡、锌铁、锌锰、锌镉、铜锡、铜锌锡（仿金镀）、铅锡、金合金、银合金、钯合金、钨合金、钼合金、铈合金、金合金、银合金、钯合金、钨合金、钼合金、铈合金、铟合金、等铟合金、等通常对电镀层要求：通常对电镀层要求： 镀镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀 镀镀层结构致密、孔隙率小等。层结构致密、孔隙率小等。进一步要进一步要求：求： 镀镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度层内应力小、柔韧性好、有一定的硬

7、度、色、色彩、彩、 表表 面面光亮或均匀沙面等。光亮或均匀沙面等。 对对于防护性镀层有耐腐蚀的具体要求于防护性镀层有耐腐蚀的具体要求常规电镀对电镀层的基本要求常规电镀对电镀层的基本要求1.1.按电镀层的用途分类：按电镀层的用途分类：1.1.防护性镀层防护性镀层防防护性镀层用途最广，其主要目的是对基体的防护，护性镀层用途最广，其主要目的是对基体的防护，耐磨、防腐是其主要目的。例如：耐磨、防腐是其主要目的。例如： 罐头合内表面镀锡；罐头合内表面镀锡；电器零件镀锌彩色钝化；电杆上的横铁杆镀锌白钝化；电器零件镀锌彩色钝化；电杆上的横铁杆镀锌白钝化；水管电镀锌、热镀锌等水管电镀锌、热镀锌等第二节第二节

8、电镀层的分类电镀层的分类1.2 1.2 防护防护- -装饰性镀层装饰性镀层 大多数情况下不仅需要对基体进行防护，同时还要求有大多数情况下不仅需要对基体进行防护，同时还要求有一定的装饰功能，这种镀层兼有防护和装饰双重功能，且装一定的装饰功能，这种镀层兼有防护和装饰双重功能，且装饰为主要目的，如：饰为主要目的，如： 自行车轮镀铜镍铬；自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层；吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；1.3 1.3 功能性镀层功能性镀层 功功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层，通

9、，通常是只常是只对某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，对某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应因此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用的开发，今后还会越来越多，如：用的开发，今后还会越来越多，如：（1） 耐磨镀层：耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直轴、曲轴、气缸，（如直轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶磁微粒）；涂陶磁微粒）；（2） 减磨镀层：减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金多用于滑动接触

10、面，需要电镀韧性好的金属，如轴瓦，轴套等；属，如轴瓦，轴套等；（3） 热处理镀层：热处理镀层： 防渗碳镀铜、防渗氮镀锡；防渗碳镀铜、防渗氮镀锡；（4） 导电性镀层：导电性镀层： 线路板、电子元件腿、插接件镀金，线路板、电子元件腿、插接件镀金， 铁丝镀铜做电话线；铁丝镀铜做电话线；（5） 磁性镀层：磁性镀层： 镀铁、钴、镍或合金，镀铁、钴、镍或合金，（6） 抗高温氧化：抗高温氧化： 有有些零件在高温腐蚀介质中容易氧化损坏，如转子发动机内些零件在高温腐蚀介质中容易氧化损坏，如转子发动机内腔、喷气式发动机的转子叶片，枪、炮内膛等，在这种情况下，腔、喷气式发动机的转子叶片，枪、炮内膛等，在这种情况下，

11、电镀层可对这些零件起到一定的保护，电镀层可对这些零件起到一定的保护， 提高零件的使用寿命，提高零件的使用寿命，通常电镀通常电镀 镍、铬或复合电镀镍、铬或复合电镀Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2；（7） 抗强阳极腐蚀：钛基镀铂抗强阳极腐蚀：钛基镀铂（8） 修修 复复 性性 镀镀 层：层： 铬、铁、铜等，铬、铁、铜等， 电镀或电刷镀电镀或电刷镀（9） 特特 殊殊 功功 能：能： 发泡发泡 Ni； Ni纤维；铜纤维；纤维；铜纤维； Ti纤维镀铅等纤维镀铅等2.2.按按电化学性质分类电化学性质分类 2.1 1 阳极性镀层阳极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体金当镀

12、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，这时镀层为属更负，首先受到腐蚀溶解，这时镀层为。 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：学保护作用，如：铁上镀锌：铁上镀锌：Zn2+/Zn=0.76V， Fe2+/Fe=0.44V 形成腐蚀电池时，形成腐蚀电池时，Zn为阳极，为阳极，Fe为阴极为阴极2.2 阴极性镀层阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为，基体金属首先受到腐蚀溶解，

13、这时镀层为。 仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化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：学保护作用，如：铁上镀铁上镀Sn：Sn2+/Sn=0.14V， Fe2+/Fe=0.44V 形成腐蚀电池时，形成腐蚀电池时，Sn为阴极，为阴极，Fe为阳极为阳极 必须指出的是，金属的电位是随着介质而发生变化的，因此，必须指出的是，金属的电位是随着介质而发生变化的，因此，镀层是属于哪一类也应根据具体情况而定。镀层是属于哪一类也应根据具体情况而定。如：如： Fe-Zn 在在70热水中热水中 阴极阴极 Fe-Sn 在有机酸中在有机酸中 阳极阳极 镀层是否对具体具有保护作用，受使用环境影的响较

14、大，镀层是否对具体具有保护作用，受使用环境影的响较大，如果镀层在环境介质中不稳定，如果镀层在环境介质中不稳定， 则不能对金属起到应有的保则不能对金属起到应有的保护作用，如护作用，如Zn在海洋性气候中，由于有大量在海洋性气候中，由于有大量Cl-存在而不稳定，存在而不稳定，因此应使用适合环境的镀层，如代镉镀层等。因此应使用适合环境的镀层，如代镉镀层等。直流发电机可控硅整流电源多波形脉冲电源 不对称可调换向硅整流电源开关式电镀电源 阳极板吊挂球形小块阳极（使用钛筐）不搅拌机械阴极移动气体搅拌加循环过滤 高速电解液对流人工控制（温度、电流、添加剂含量、pH值等）半自动全自动操作工艺经历了手工操作吊镀半

15、手工操作（机械搅拌，工件吊装机械化） 液压程序控制全自动电镀生产线（分直线型和环型）1.电镀技术的发展电镀技术的发展a .电镀设备的发展 b.电镀工艺技术的发展电镀技术的发展主要分两方面：第三节第三节 电镀工业的发展概况与展望电镀工业的发展概况与展望简单的电镀单金属简单的电镀单金属合金电镀合金电镀 进一步提高镀层抗腐蚀进一步提高镀层抗腐蚀镀镀 层层 组组 成成 单层镀层单层镀层 多层组合镀层多层组合镀层 发展了发展了电 化学抗腐蚀方式化学抗腐蚀方式复复 合合 电电 镀镀 电镀的应用领域不仅是抗腐蚀，更电镀的应用领域不仅是抗腐蚀，更 重要的是增加了镀层的功能性重要的是增加了镀层的功能性纳纳 米米

16、 复复 合合 电电 镀镀 人工可控制备特殊材料人工可控制备特殊材料 如电催化材如电催化材 料、电加工成型等料、电加工成型等电镀纳电镀纳 米米 金属金属 镀层为纳米晶体，具有极好的抗腐蚀镀层为纳米晶体，具有极好的抗腐蚀 特性，同时还有特殊功能如电催化特性，同时还有特殊功能如电催化 随着经济水平提高和机械设备的自动化程度提高，电镀进一步倾向于无污染的清洁生产发展，高精度以及具有特殊功能方向发展。如铝上电镀增加表面硬度和抗腐蚀、带有颜色的装饰性电镀等，并利用近年来发展的高科技手段在加热、除油、干燥等各方面提高电镀的精度和减小污染程度。在技术上不断进一步研究改进。（1） 热浸镀：热浸镀： 将被镀金属熔

17、溶，再将工件浸入熔溶液中将被镀金属熔溶，再将工件浸入熔溶液中.如：如：水管件浸镀锌，线路板浸镀锡等水管件浸镀锌，线路板浸镀锡等.（2） 物理镀：物理镀： 采用真空镀、离子镀等方法：如手表、首饰、采用真空镀、离子镀等方法：如手表、首饰、工具等真空镀工具等真空镀TiN，镜子的生产。，镜子的生产。（3） 化学镀：化学镀： 采用化学还原剂催化还原形成镀层，其特点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，是镀层均匀，致密性好， 控制含磷或硼的比例可得到非晶态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）、化学镀铜线路镀层，如化学镀镍（碱性电池铁壳内表面）、化学镀铜

18、线路板孔金属化等板孔金属化等 表面处理的其它方法表面处理的其它方法 1 电泳：电泳： 可获得彩色，防腐性能好；可获得彩色，防腐性能好； 2 氧化与磷化：氧化与磷化： 钢铁的化学氧化生成氧化膜；钢铁的化学氧化生成氧化膜； 钢铁的磷化生成磷化膜；钢铁的磷化生成磷化膜； 铝的电化学氧化生成氧化膜。铝的电化学氧化生成氧化膜。目前国内外主要的电镀专业刊物：目前国内外主要的电镀专业刊物： 专业刊物有：电镀与环保；电镀与精饰；表面处理等；专业刊物有：电镀与环保；电镀与精饰；表面处理等；近年来由于电镀技术也广发应用于各种材料的修饰，复合近年来由于电镀技术也广发应用于各种材料的修饰，复合材料的制备等，因此一些电

19、镀的论文也发表在和相应材料材料的制备等，因此一些电镀的论文也发表在和相应材料有关的杂志上或相应学科杂志上。如和催化有关的则在催有关的杂志上或相应学科杂志上。如和催化有关的则在催化方面杂志上；和纳米材料有关的则在纳米材料相关杂志化方面杂志上；和纳米材料有关的则在纳米材料相关杂志上。上。国内外国内外 期刊名称主办单位电镀与环保电镀与精饰(CN12-1096/TG)上海市轻工业科技情报研究所 天津市电镀工程学会电镀与涂饰（月刊CN44-1237/TS）08版核心广州市二轻工业科学技术研究所腐蚀与防护(CN31-1456/TQ） 核心上海市腐蚀与科学技术学会上海材料研究所腐蚀科学与防护技术 核心中国科学院金属研究所中国腐蚀与防护学报 核心中国腐蚀与防