电镀基本培训

1、 電電 鍍鍍 推推 荐荐 培培 训训2010年10月首先我们对电镀提出几个问题 1 什么叫电镀？ 2 为什么要电镀？ 3 电镀给我们带来什么好处？ 4 电镀所具备什么基本条件？什么叫电镀？ 这是一个专业名词，很多人搞了几年电镀但对这个名词却解释不清除，我们干什么总是要知道它正确的解释。 电镀：是通过电解的方式从溶液中获得金属镀层的过程(这个过程是一个电结晶，和还原过程）。 通过以上解释可以看出电镀是一个过程，而不是一个结果，请大家牢牢记住。为什么要电镀？ 我们将产品电镀主要为了实现以下目的 1 增加防腐性能，使基体不受外界腐蚀比如:镀锌、镀镉、镀镍+铬等等。 2 增加装饰性能，使产品更能满足我

2、们多姿多彩生活要求比如：镀仿金、镀铬、镀金、枪色等等。 3 增加产品功能性能，使产品适合我们一些特殊要求比如：功能性镀银、镀锡、镀硬铬等等。电镀给我们带来什么好处？ 根据世界金属材料协会统计每年因为腐蚀损耗金属在几亿顿，占总金属损耗的70%以上，人们通过各种方法来缓解金属的腐蚀速度，电镀是其中一种方法。 电镀可以使生活中一些东西更加多彩和高贵，更适应我们生活的要求，比如首饰电镀，衣服纽扣电镀，皮具五金电镀。 电镀可以增加一些产品功能性，包括导电性，焊接性，屏蔽性等等使我们生活更加方便。电镀需要那些基本条件？ 电镀主要需要以下基本条件： 1 溶液中需要有可被电流析出的金属。（有的金属是不能析出比

3、如：钾、钠、钒等等。） 2 供给电镀需要的电流。 3 能析出金属的基体金属（有的基体需要处理后才能电镀如：塑胶，陶瓷，木头等等） 4 阳极（分不溶性和可溶性阳极，可溶性阳极是提供溶液中金属离子补充，同时还可以起到电流分散的作用） 5 溶液组成条件符合电镀要求。两类导体 1 凭借物质中自由电子的定向移动来完成导电过程的导体成为第一类导体。属于第一类导体的物质包括所有金属、合金和少量非金属物质，如：石墨、二氧化铅等等。 2 凭借阴、阳离子的运动来完成导电过程的称为第二类导体。所有的电解液和熔融电解液都属于第二类导体。第二类导体的导电效果比第一类导电效果差很多。 3 所有电镀中必须有两类导体的导电作

4、用。电极与电极电位 1 所谓电极是当金属插入它的盐的电解溶液中，在金属与溶液界面发生了粒子的交换使金属具备了某电化学的一些特性，这时我们称该金属为“某电极”。任何金属在他的盐电解溶液中都称为电极。 2 电极电位：在金属与液面形成稳定的双电层结构产生的电位差，这个电位差称为该金属在它的盐溶液中的电极电位。析出电位 当阴极电位偏离平衡电位而负移时发生金属析出，而该金属开始析出时最正的电位称为该金属的析出电位。 实际的电极反应在进行的时候，会发生阴极电位比理论值低，阳极电位比理论值高的情况，这就叫做过电位如果阴极析出的是氢气，就叫析氢过电位，析氧过电位也一样过电位是由于电极的极化而产生的，就是说实际

5、的电极反应已经偏离了理想的电极反应 以上结果可以用阴极极化方法实现。 极化 当电流通过电极时电极偏离平衡电位的现象称为极化。 电极上通过的电流越大，电极电位偏离电极平衡电位的绝对值越大。 阳极发生极化时其电极电位随着电流密度的增大不断变正，这是我们不希望看到的结果，所以电镀中阳极面积都比阴极面积大。 阴极上发生极化时，其电位因为电流的增大而不断变负。这是电镀需要理想的效果。极化分类 1 电化学极化：在电流的作用下，由于电极上的电化学反应速度小于外电源供给电子的速度，而电极电位向负的方向移动而产生的极化。 2 浓差极化：由于电极表面附近液层的浓度与溶液的浓度的差异而产生的极化称为浓差极化，浓差极

6、化对镀液有害，我们要尽量避免。镀液均镀能力 均镀能力又称为分散能力，他是指电镀液所具有的使镀件表面镀层厚度均匀分布的能力，当得到的镀层在阴极表面上分布得比较均匀时，即称这种镀液具有良好的均镀能力。深度能力 又称为覆盖能力，他是指电镀液所具有的使镀件的深凹处金属沉积的能力。 均镀能力和深镀能力是镀液重要参数之一，他直接影响镀层的质量，很大程度上决定着镀层的防护性能，但他受多方面的因素影响。影响均镀能力和深镀能力的因素。 1 阴极极化度的影响。 2 镀液导电率的影响。 3 阴极电流效益的影响。 4 几何因素的影响。 5 基体因素影响。电解液的电导过程 电解液的传质方式：电解液属于第二类导体，凭借阴

7、、阳离子的移动来完成电导过程，其传递方式分为三种：1 扩散、2对流、3电迁移。 扩散:当镀液中某一物质存在浓度差异时由于分子热运动的结果，即使在镀液完全静止的情况下，也会产生该成分从浓度高区向浓度低区的移动 对流：当镀液中溶解物质的离子随着流动的液体一起流动，溶质与镀液之间没有相对移动时称为对流。 电迁移：镀液中阴、阳离子在外加电流的作用下，由于静电引力，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，这种阴、阳离子的移动称为电迁移。金属电沉积的可能 所谓的金属电沉积，是指把金属离子或络合离子在阴极上还原成金属的过程，从原则上讲，只要电极电位够负，任何金属都可能在阴极上还原或电沉积，但实际不完全如此，若镀

8、液某一部分（或容积本身）的还原电位比金属还原电位还正，实际上不能实现金属离子的还原，在中性水溶液中，当电位达到-0.8V-2.0V，就会有氢的猛烈析出，也就是说比金属平衡电位比这个电位更负金属离子就不可能被还原。比如：钾离子、钠离子、三价铝离子等等。其它主要沉积 1 阴极产物不是金属而是合金的，生产物中金属的活度比纯金属要小。例如：用汞做阴极则碱金属（锂、钠、钾等）碱土金属（铍、镁、钙等）和稀土金属（钇、铈、镨等）的离子都能自水溶液中在电极上还原而生成汞齐（称汞齐化） 2 溶液存在络合剂，金属离子以络合的形式存在，使溶液变得更负，还原过程实现比较困难，金属有可能在阴极上还原。 3 在非水溶液中

9、，金属离子的溶剂化可能与水化能相差很大，同时各种溶剂的分解电压不同，所以一些不能在水溶剂中电沉积的金属，可能在适当的有机溶剂中电沉积出来。例如：铝、镁等金属可以从醚溶液中电沉积出来。但这中方法成本高，工艺复杂一般不用。镀液性能对镀层结构的影响 一 镀液成分的影响 1 主盐特性的影响：a主要金属离子为简单离子的镀液其阴极极化小，镀层结晶较粗，镀液分散能力比较差。b主要金属为络合离子的镀液，由于络合离子具有一定的稳定性，离解能力较小，使金属离子在阴极还原比较困难，从而提高了阴极极化，镀层结晶较细致密，镀液的分散能力较好。所以，有络合镀液中获得的镀层要比简单盐镀液中获得的镀层质量要高。续上 2 主盐

10、浓度的影响：若其它工艺条件不变，随着主盐浓度的提高，阴极极化降低结晶核心生成速度变慢因而镀层结晶较粗，这对简单盐镀液影响较为明显。但是如果浓度较低导电性差，不能大电流操作，电流效益低，最终导致生产效益低，实际生产中并不可取。 主盐浓度对镀层结构的影响在络合镀液中并不明显，这是因为络合镀液电结晶过程受电化学步骤的影响，并且为控制步骤，电化学极化较大，扩散步骤相对来说速度快，影响就不大了续上 3 附加盐的影响： 1 增加镀液的导电性（如碱铜中加入碳酸钠） 2 增加阳极溶解效果（如镀镍中加入氯化镍） 3 增加阴极极化度 4 稳定镀液主盐不水解（如仿金中加入氢氧化钠） 5 稳定镀液PH值（如镀镍中加入

11、硼酸）续上 3 添加剂作用的影响 添加剂是指少量物质，它在镀液中不明显改变电性，但会显著改散镀液性质。 添加剂分为有机添加剂和无机添加剂两种，无机添加剂目前用得比较少，用得最多的为有机添加剂，添加剂能够吸附在阴极表面与金属形成“胶体金属离子型”络合物从而大大提高了金属离子还原时的极化作用，使镀层结晶细致，平整光亮，有机添加剂是有选择性的，不同的镀液采用的有机添加剂不同。二 工艺因素的影响 1 阴极电流密度的影响 阴极的电流密度增大，镀液的极化作用增强，镀层的结晶也随之变得细致紧密，但阴极的电流密度过大，超过镀液允许的工作范围上限值，镀层就会烧焦，所谓烧焦是指阴极电流密度过大，阴极附近严重缺乏金

12、属离子，造成氢的大量析出，导致阴极附近的PH值急剧上升，形成碱盐夹杂的镀层里，造成空洞，麻点，疏松，发黑等现象。各种镀液都有允许的电流范围，控制时不能超出这个范围，否则达不到理想的镀层效果。续上 2镀液温度的影响 在其它条件相同的情况下，提高温度会降低阴极极化，使镀液结晶变粗，其原因是温度提高离子运动速度加快，金属的扩散速度加快，浓差极化降低，阴极的极化就降低了。温度过高还会造成一些有机物分解。 但是镀液温度升高，如果主盐浓度恰当，电流提高能补足温度高的缺点，还有一好处是温度高，电流大，生产效益会有所提高，具体要看产品要求而定。续上 3 搅拌的影响 搅拌会加速镀液的对流，使阴极附近消耗了的金属

13、离子得以及时补充，因而降低了浓差极化，也就是降低了阴极极化，在其它条件相同的情况下，搅拌会使镀层结晶变粗。 但是搅拌可以提高电流密度弥补上面问题，而且搅拌可以使阴极表面析出氢气尽快散开避免形成麻点问题，也大大提高生产效益。 当镀液成分不受空气和二氧化碳作用时空用空气搅拌（如镀酸铜，镀镍等等）反之则只能采用阴极移动或镀液喷流方式（如一切氰化物镀液，镀锡镀液等等）续上 施加电流方式的影响 1 换向电流：实际上就是变相电流，能周期改变电流的方向，零件在每个周期内将有一瞬间变成阳极发生溶解，控制了结晶长大的时间，使镀层结晶变细。但是如果电镀时间短，镀层处于阳极时会钝化的镀液不适宜用换向电流（如镀仿金，

14、铬等等） 2 交直流迭加电流：这种电流根据迭加电流值的大小，可分为脉冲直流，间隙电流（相当于换向电流)。 3 脉冲电流：目前使用最多的电流，对受扩散控制的电极过程有良好的作用。效益高，耗电小，镀层结晶细致。 4 电流波形的影响：电镀常用的整流机可分为半波、全波型。镀铬需要有全波形整流机，其它基本可以通用。析氢对镀液和镀层影响 不管何种电镀阴极析氢是不可避免的结果（就是我们为什么电流效益达不到100%）一般认为金属离子沉积电位较负，析出的氢气多一些，还有就是氢过电位很低，氢在不同金属上析出的电位不同,氢过电位低的金属析氢严重。 析氢可能造成以下不良 1 氢脆 2 鼓泡 3 针孔 。 电镀液中含有

15、有机杂质，电镀液中含有金属杂质，工件有油污或垢物没有清理干净都会造成镀液析氢严重、镀层针孔。减少析氢的措施 提高析氢的过电位是有效减少析氢的措施，影响氢过电位因素主要有以下几点： 1 阴极材料：不同阴极材料氢过电位不同，对氢过电位低的基体金属入槽时应该使用冲击电流，使阴极上迅速镀上一层过电位较高的金属镀层，在回复到正常电流，这样可以有效减少镀液析氢。 2 阴极表面状态：凡表面粗糙的工件氢过电位低，易析氢。凡是抛光好的零件氢过电位比较高，析氢难。过腐蚀的零件易析氢。 3电镀溶液：含络合物镀液中，络合能力强，游离量多析氢就多。单盐电镀中PH值对析氢有显著影响，PH值低的镀液氢过电位低析氢较多，PH

16、值高的镀液氢过电位较高析氢相对减少。影响金属在阴极表面分布的因素 电流效益的影响 1 电流效益不随电流密度变化，金属在阴极表面的分布与电流在阴极表面的分布相同，例如硫酸盐镀铜。 2电流效益随电流密度的增大而增大，这种镀液电流密度大的阴极表面比电流密度小的阴极表面电流效益高，造成近阴极和远阴极电流效益不同获得镀层厚度也不同，例如镀铬溶液。 3电流效益随电流密度的增大而减小，这种镀液他会使金属在阴极表面的分布比电流在阴极表面的分布更加均匀，例如氰化物溶液。续上 基体金属本性和表面状态的影响 1 基体金属的本性：因为在电镀过程中阴极常伴有析氢的负反应，氢过电位低的金属镀层析出比较困难。 2 基体金属

17、的表面状态：阴极表面如果有未除净的氧化物或表面活性物质金属沉积也是不均匀的，如果金属表面粗糙，金属沉积也不是均匀的 3 获得均匀镀层的措施： a 选择理想的络合剂和添加剂，提高阴极极化度。b 添加导电盐，增强镀液导电性能。c 加大镀件和阳极距离（允许范围内）d 工件电镀面尽量和阳极面平行。E 采用辅助阳极和阴极保护。f 零件在镀液中均匀摆放。有机添加剂的作用分类 电镀有机添加剂的作用主要有以下几点 1 增加阴极极化度，使金属在阴极上的分布更加均匀，结晶更加细致。 2 光亮作用，使工件电镀后达到光亮效果，减少人工抛光的工作强度。 3 整平作用，使工件电镀后围观表面得到进一步整平，达到镜面效果。

18、4 湿润作用，使镀液表面张力减小，减少麻点针孔机率的产生。电镀霍尔槽加温棒打气管温度计导电夹可从水溶液中电沉积出来可从氰化物镀液中电沉积出来一些简单的公式换算 1公升(L)=1升(L)=1000毫升(ml) 1立方米溶积(M3)=1000升(L)， 1加仑(英)=4.546升(L) 1吨(T)=1000公斤(kg)、1公斤(kg)=1000克(g)、1克(g)=1000毫克(mg)、1公斤=2.20462磅 1公里(KM)=1000米(M)、1米(M)=10分米(dm)=100厘米(cm)=1000毫米(mm)=1000000微米(mu)=3.28084英尺、1英尺=12英寸。电镀一些单位符号

19、 1 ml/L（毫升/升）表示每升溶液中含有多少其它毫升的物质，比如：补加光亮剂10ml/L，就是表示每升镀液加10毫升光剂如果镀槽是1000升那么补加量为10 x1000=10000毫升=10L. 2 g/L（克/升）表示每升镀液含有多少克的某些物质，比如：硫酸铜200g/L就表示每升镀液含有200克硫酸铜，1000升镀液含有1000Lx200g=200000g=200kg。 3 v/v%(体积比）表示某中溶液占另一种溶液的百分之几，比如：开除蜡水10v/v%就表示1升溶液中含有100毫升除蜡水，与ml/L不同的是：ml/L一般表示添加到某一镀液中而且添加量比较小，添加后溶液溶剂体积=添加量

20、+原镀液，v/v%一般用于添加量比较大的溶剂，添加时需要先预留添加物质的体积比如添加10v/v%除蜡水那么是900ml水中加100ml除蜡水。（啰嗦）续上 4 KA.H（千安培.小时）表示电流为1000A电镀一小时这是我们补加光剂最简单的计量方法 5 ppm（毫克/升）表示每升中含有多少某种物质一般用来表示镀液的杂质含量。 Psi 内应力的表示单位，表示每平方英寸上多少帕压力。 Dyne/cm2（达因/平方厘米） 表面张力的表示单位，表示工件与溶液之间相互作用力的单位，电镀溶液表面张力在30-50左右正常。一些简单计算公式 电镀层厚度的计算公式：(厚度代号：d、单位：微d=(CDktk)/60

21、r 电镀时间计算公式： （时间代号：t、单位：分钟） t=(60rd)/(CDkk) 阴极电流密度计算公式：（代号：k、单位：A/dm2） k=(60rd)/(CtDk) 阴极电流以效率计算公式： Dk=(60rd)/(CtDk) 一些物质的化学符号化学符号是我们电化学的基础，大家有时间可以拿来仔细阅读。实验室和实际生产中差别实验室的霍尔槽实验是我们检测镀液最有效的方法，霍尔槽试片可以看出实际生产中一些问题比如：烧焦、整平、麻点、针孔、走位、亮度、色泽等等。但是实验室与实际生产中又存在差别我们不能将实验室的数据以放大倍数到实际生产中主要区别如下：1 添加区别：霍尔槽分为267ml和275ml两种如果我们实验时补加0.1ml光剂到霍尔槽实验结果OK，那么按计算大槽中应补加0.37ml/L一般按0.4ml/L计算（4倍计算），但是实际操作中一般只补加实验结果的一半最多不超过三分之二。2 打气区别：霍尔槽的打气均匀有力，但是实际生产中往往打气不足也不够均匀。3 电流区别：实验中电流记录比较标准，整流机波纹率很小但是实际生产中往往难以达到。4 电镀中毛刺、粗粒很难在霍尔槽中表