电镀基础知识讲座

1、电镀基础知识讲座电镀基础知识讲座7/7电镀基础知识讲座精选文档电镀基础知识讲座(五)电镀的分类有好多，主假如依据镀层种类或许依据获取的镀层性能和作用来分。表1-1是根据获取的镀层为单金属或许合金镀层来分类的，也就是常说的单金属电镀和合金电镀。表1-1常用单金属和合金电镀的种类单金属电镀二元合金电镀三元合金电镀四元合金电镀Cu-Zn-Sn，Cu-Zn，Cu-Sn，Cu-Cd，Sn-Ni，Cu-Sn-Ni，Ni-W-B，Zn，Cd，Cu，Sn-Zn，Sn-Co，Sn-Cd，Sn-Bi，Ni-W-P，Au-Cu，Au-Ag，Au-Co，Au-Ni，Ni-Co-Fe，Ni，Cr，Sn，Au-Sb，Ag

2、-Sb，Ag-Cd，Ag-Zn，Ni-Co-Cu，Cu-Sn-In-Ni，Au，Ag，Pb，Ag-Pb，Ag-Cu，Ag-Sn，Ag-Pd，Cr-Fe-Ni，Co-Ni-Re-P，Fe，Pd，Pt，Ag-Pt，Zn-Ni，Zn-Fe，Zn-Sn，Sn-Ce-Sb，Au-Pd-Cu-NiCo，Mn，Rh，Zn-Co，Cd-Ti，Pb-Sn，Ni-Co，Ni-W，Sn-Ni-Cu，等In，Re，Ru，Ni-Fe，Ni-P，Ni-Mo，Ni-Cu，Cr-Ni，Sn-Co-Zn，Sb，Bi等Cr-Mo，Cr-Fe，Pd-Ni，Pd-Pt，Au-Pd-Cu，Co-Fe，In-Pb，Re-Fe，Re-Co

3、等Ag-Pt-Pd，Zn-Ni-Fe等其余还能够够依据获取的镀层功能性来分：防备性镀层、装修性镀层、耐磨、减摩性镀层，以及抗高温氧化、耐热、电性能、磁性能、光学性能、半导体性能、超导性能、杀菌性能等镀层。也就是除了在传统的装修、防备方面的应用外，当前的电镀技术主假如制备一些新式的功能性镀层，如当前大批应用于IT家产的印制板电镀层、磁记录介质膜层等。还有就是依据金属电镀层的实质状态（如叠层、功能作用等）来区分一些镀层的种类（见图1-1）。单金属镀层合金镀层复合镀层缎面镍镀层沙面镍镀层.精选文档装修镀银层装修镀铬层图1-1常有镀层的分类电镀基本见解电镀技术又称为电积聚，是在资料表面获取金属镀层的主

4、要方法之一。是在直流电场的作用下，在电解质溶液（镀液）中由阳极和阴极组成回路，使溶液中的金属离子积聚到阴极镀件表面上的过程（见图1-1）。图1-1电镀过程表示图电镀是众多表面办理技术中的一种历史较长，工艺相对成熟，成本低价，对公民经济各行业发展起到重要的作用的技术。特别是跟着现代工业和技术的发展，好多产品零零件在使用过程中会遇到各样特别特其余工况条件，如严酷的腐化环境，磨损、摩擦环境，特别的细孔（计算机线路板），电池等，这对零零件表面电镀层的功能性就提出了更高的要求，如要求高的耐腐化性、抗高温氧化性、优秀的导电性、高的硬度、高的耐磨性和减摩性、微细加工的均匀性以及其余某些特其余物理、化学特点等

5、等。一些特其余超导性质、磁学性质、半导体性质以及杀菌特点的功能膜层等都希望用电镀的方式在零零件表面获取。所以，用电镀技术获取功能性膜层已经成为现代应用电化学工作者要点研究的方向之一。并且经过它获取各样功能薄膜资料已经成为工业界应用功能膜层资料可选择的重要技术之一。第五讲电镀液的组分及其作用镀液的主要组分镀液的主要组分是指镀液中不可以缺乏、量又好多的组分。1.1水水是电镀液不可以缺乏的最主要组分，是电镀液中溶解其余可溶性组分(溶质)的溶剂。水的电离特点、电解反响及水质利害，是必然严重关切的问题。1.2主盐.精选文档主盐的作用主盐是指形成镀层组分的金属盐类，为必不可以少的组分。其多半为强电解质，在

6、水中几乎百分之百电离成金属离子与酸根。单金属电镀只要一种主盐，二元合金电镀需2种主盐(如镀青铜需铜盐与锡盐)，三元合金则需3种主盐(如三元仿金镀需铜盐、锌盐、锡盐)。可溶性阳极电镀，镀液中金属离子复原耗费后可由阳极溶解增补；而不溶性阳极电镀(如镀铬与用钛网镀铂作阳极的无氰镀金)，则应实时增补含镀层金属的化合物来增补耗费。主盐的影响主盐浓度越高，扩散传质速度越快，浓差极化越小，赞成采纳的阴极电流密度越高，镀层越不易烧焦，这是任何电镀的一条共同规律。关于光明性电镀，主盐浓度高些，光明整平的阴极电流密度范围向高电流密度区挪动，而低电流密度区光明整平性可能变差。主盐浓度的提升受某些要素(如主盐的溶解度

7、、络合物电镀的络合比等)的限制，不是想要多高就能做到多高。关于氯化物镀锌、光明酸铜这种简单盐电镀，主盐浓度过高反而有害，原由是单靠增添剂产生电化学极化是不够的(增添剂加入过多，有害无益)，而必然保持适合的浓差极化(见第四讲)，不然镀液分别能力、深镀能力降落，低电流密度区亮度不足，这对滚镀见效的影响更显然。所以不可以够片面追求大的赞成电流密度而将主盐浓度控制得太高。关于锌酸盐镀锌，只有苛性钠与氧化锌的质量比(称为锌碱比，以表示)大于等于10时，镀液才坚固。氧化锌每增添5g/L，苛性钠应增添5060g/L，但溶液过浓也有害处。主盐浓度不可以够过低。关于镀亮镍，当Ni2+浓度低于某一临界值时，不论怎

8、样加入光亮剂，镀层都不亮。电镀液的低浓度化可减少投资和带出耗费，但实现的难度很大。关于六价铬镀铬，即便采纳稀土增添剂，铬酐的质量浓度也不可以够低于100g/L；不然镀液导电性差，温升快，并且杂质容忍量太低，没法控制。1.3导电盐导电盐的作用惰性强电解质，它们几乎百分之百在镀液中电离成正、负离子。之所以叫“惰性”，是因为电离产生的阳离子的析出电位都很负，不会在阴极复原，而生成的阴离子在阳极的氧化电位又很正，不会在阳极被氧化，只有带出耗费。金属靠此中的电子导电，称为”第一类导体”；而电解质溶液靠正、负离子导电，称为”第二类导体”。镀液中的正、负离子多，则导电性好。加入导电盐提升镀液电导率最罕有2个

9、利处：一、镀液的电导率越高，其分别能力越好，工件上镀层厚度散布越均匀(详见第八讲)；二、当总电流(电流强度)同样时，镀液导电性越好，则槽电压越低，越省电。关于氯化物镀锌，加入的氯化物主要用作导电盐2+仅有很略微的配位作(Cl对Zn用)。因钾盐的导电性比钠盐好得多，故宜用氯化钾。若为省钱而用氯化钠，则得失相当。酸性镀铜液自己的导电性很好，不用另加导电盐。但镀镍液中加入硫酸钠与硫酸镁作导电盐，则利处显然。此中硫酸镁其实不是完满惰性，镁离子会参加阴极复原，形成微镁镍合金，使暗镍层结晶细化而显得”白嫩”。配合物(络合物)电镀，因主盐浓度提升遇到限制，故常加导电盐。如HEDP镀铜、金、银等，常加适合碳酸

10、钾作为导电盐。使用导电盐时应注意的问题导电盐其实不是越多越好，其含量有一个最正确值。一旦超出其最正确含量，镀液的电导率反而降落。这尤如道路上车少时交通不便，车过多了又拥挤不堪，交通不畅。导电盐过多还有其余副作用。如氯化钾镀锌液中KCl过多会引起“盐析现象”，降低增添剂中表面活性剂的溶解度，使浊点降低，增添剂呈油状物浮出。有条件的最好经过测定镀液电导率来确立最正确补加量。用赫尔槽进行试验时，可用精巧数字式电压表与电流表，在液位和电流同样的条件下，加导电盐至电压最低。.精选文档导电盐种类的选择原则（1）提升电导的见效。一般而言，钾盐的导电性比钠盐好；碱性条件下不宜用铵盐，不然NH+呈氨气(NH3)

11、而挥发掉。（2）电离生成的阴、阳离子对镀液无副作用。1.4配位剂（络合剂）产生阴极电化学极化常用两种方法：一是加入拥有表面活性的增添剂，其吸附在阴极表面，形成金属离子放电的阻截层；二是加入配位剂，使简单金属离子转变成“背上包袱”的配离子（络离子），增添其放电难度。所形成配离子的坚固性应适中。配离子过于坚固，金属离子放电太困难，镀液中H+会顺便放电析氢，镀层易烧焦，赞成阴极电流密度变小；配离子太不坚固，则阴极电化学极化又不足，在碱性条件下甚至会生成氢氧化物积淀。配离子的坚固程度受配合物种类、配位剂数目(单配位、双配位、多配位)、配合比、镀液pH、液温等多种要素影响，十分复杂。1.5pH缓冲剂加入

12、pH缓冲剂是为了使镀液或阴极界面液层中的pH相对坚固，使其不至于变化太快而超出工艺赞成的范围。1.6阳极去极剂（阳极活化剂）阳极易产生过大的阳极极化时易钝化，造成导电不良，影响电流散布的均匀性；假如可溶性阳极，则还会溶解不良，造成镀液中主盐金属离子浓度不停降落，电镀见效更差。加入阳极去极剂(或称阳极活化剂)就是为了防备阳极钝化。第六讲电镀的工艺条件1液温液温指相应工艺镀液赞成的使用温度范围。液温影响对流传质速度、镀液的黏度(进而影响电迁徙速度)，影响电极电位与表面活性物质的吸脱附性质(从而影响阴极极化见效)，影响赞成采纳的阴极电流密度大小、物质的溶解利害、镀液组分的交互影响等等。2pH当镀液p

13、H低于1时，为强酸性，高于12时为强碱性，而pH在112之间时一般都应注明赞成的pH范围。pH的影响有一些规律性的东西。3阴极电流密度(Jk)这应该是指工业大生产时对详细工艺合用的均匀阴极电流密度范围。从提升生产效率角度讲，希望采纳的阴极电流密度大些好，但实质赞成值受多种要素的限制，包含浓差极化(如搅拌强度的影响)、电化学极化的影响(过大时镀层易烧焦)，液温、主盐浓度对传质速度的影响，工件复杂程度与装挂方式的影响，等等，不是想大就大得了的。光明性电镀有一个共同现象：阴极电流密度越大、越凑近烧焦处的镀层光明整平性越好，故条件赞成时宜采纳尽可能大的阴极电流密度。4阴阳极面积比(AkAa)当阴极所用

14、电流密度确立后，对定型产品或尺寸镀铬时，依据工件受镀总面积来确定电流强度I(非定型定量入槽时，依据经验来确立)。因为阴阳极处于串联状态，阳极的总电流也为I。一般不规定阳极电流密度Ja。可溶性阳极的总表面积是变化的：跟着阳极耗费，其总表面积不停减小，Ja不停变大。其余，平板阳极靠镀槽一面终究有多大面积在有效导电，也很难确立。所以实质阳极电流密度是很难确立的。Ja过大或过小都不好：Ja过小，阳极有化学自溶作用时，镀液中主盐金属离子增添快；Ja过大，则阳极极化过大，阳极或.精选文档呈渣状溶解形成阳极泥渣而浪费，或因析氧等原所以钝化。因阳极其实不是所有表面都在有效导电，即便Jk=Ja，AkAa也会大于

15、1。故一般要求AkAa在1.52.0之间。阳极资料关于阳极，不只有面积要求，并且有时还有特别要求。有特别要求时，在工艺条件中应予以注明。搅拌对镀液实行搅拌，可提升对流传质速度，实时增补阴极界面液层中的耗费物。实时增补主盐金属离子后，浓差极化减小，赞成阴极电流密度上涨，一可提升镀速，二可减小镀层烧焦的可能性；实时增补光明剂、特别是整平剂的电解复原耗费，才能获取高光明、高整平的镀层(所以光明酸铜与亮镍都必然搅拌)。搅拌还可实时除去工件表面产生的氢气泡，减少气体针孔、麻点搅拌的主要方式有阴极运动(水平或垂直的阴极挪动，阴极旋转，阴极振动等)及空气搅拌两类。7过滤只有保持镀液高度洁净，才能以最低的返工

16、率获取性能优秀的电镀层，应是现代电镀的一种共鸣。故对任何镀液采纳连续过滤都是有利无害的。基于部分人对此认识不足，有些工艺条件中也列出了过滤要求而加以重申。采纳空气搅拌时必然连续过滤，不然槽底沉渣浮起，致使镀层粗拙、毛刺。镀酸铜采纳高染料型光明剂时，为实时去除因盐析等原所以产生的悬浮于镀液中的染料聚沉物，以免镀层麻砂，必然连续过滤。化学镀镍时，镀液中的少量机械杂质会引起自催化复原反响，使镀液报废，所以化学镀镍液也应连续过滤。连续循环过滤时，选择过滤机的标称流量(均指清水流量)应为镀液体积的812倍。过滤精度越高，越易造成过滤介质拥挤，流量及泵的扬程也就越大。第七讲电镀液的电流效率电镀液有好多技术

17、性能指标，此中影响大的有阴极电流效率，以及镀液的分别能力与深镀能力。这三大指标是新工艺研究的必测指标。1.1阴极上的主反响电镀时通入电流，是要在作为阴极的工件上电积聚所需要的镀层组分，即希望主盐金属离子放电复原为金属原子，最后形成符合要求的电镀层。故一般仅将主盐金属离子的复原反响视为主反响。1.2阴极上的副反响实质在阴极上除了发生主反响以外，或多或少会发生一些多半状况下我们不希望的其余反响，这些统称为副反响。氢离子的复原氢离子H+复原，最一世成氢气。这是一个最易发生的主要副反响。多半状况下该反响都有害：1）降低了电源所供电流的利用效率。2）氢气泡附着在工件表面而不可以够实时逸出时，镀层会产生气

18、体针孔、麻点。3）因为氢气分子的体积小，易浸透基体资料，使其产生脆性(专称为“氢脆”)，甚至产生“氢致延缓断裂”。4）浸透基体的氢气富集时产生很大的压力，使镀层在寄存一段时间后起小泡。5）引起镀层缺点，最常有的是高电流密度区镀层结晶粗拙、松弛、烧焦。（6）装挂不合合时，产生的氢气使工件内部局部“窝气”，没法形成镀层。.精选文档少量状况下人们也利用析氢副反响。H+被复原为H原子而还没有联合成H2分子时形成所谓的“活性氢原子”，拥有很强的复原能力，能够复原金属表面的氧化(钝化)层，使其活化。多价金属离子的不完满复原多价金属离子在阴极上未获取足够的电子复原为金属原子时，所生成的低价金属离子在好多状况

19、下都有害。有机增添剂的电解复原有机增添剂在阴极上的复原有利处也有害处。整平剂整平原理的“扩散耗费型理论”，整平就需要整平剂在阴极上电解复原耗费。当整平剂被复原而耗费今后，阴极表面的整平剂浓度降低了，而镀液本体的整平剂浓度高。在“浓度场力”的作用下，镀液本体的整平剂向阴极表面扩散。因为扩散速度所限，微观凹下部分的扩散增补比其余地方慢，整平剂在微观凹下地方形成的吸附阻截膜比其余部分薄，对金属离子的放电阻化作用小，所以金属离子更易在凹下部分放电，凹下部分的金属积聚量就大于其余部位，最后起到微观正整平作用。杂质金属离子的复原杂质金属离子的复原共积聚也是不免的副反响。如镀镍液的铜杂质复原会使低电流密度区

20、镀层不亮、发黄，甚至发黑。现代出现了好多“除杂水”之类的助剂，多半是靠改变杂质离子的析出电位，使其能与镀层金属离子共积聚而实时复原去除。但应注意它们也只幸好杂质含量极少时起作用，故应常常加入才不至于使杂质积聚显示出对镀层的不良影响，同时应观察其累积后能否会产生其余坏作用。当杂质超出必然浓度，或因加错资料、补加了不良资料而一次性突发大批杂质产生时，除杂水之类助剂也解决不了问题，应试虑采纳化学法或电解法专门大办理除杂。用电解法除杂时，第一要考虑杂质的析出电位。当杂质的析出电位较负时，需用较大的阴极电流密度电解，但镀层金属损失过大。误加有机增添剂过多时，大电流电解是很不划算的。所以，电除去杂只合用于

21、析出电位较正的金属杂质的小电流电解。阴极电流效率电积聚时，人们希望直流电源所供给至阴极的电子所适用来复原积聚镀层所需的金属组分，即所适用于主反响上。但实质上，副反响的发生也会耗费电子，即电流的利用率往往达不到百分之百，这就存在一个电流畅用效确立了一个镀液指标参数电流效率。常用k表示阴极电流效率，a表示阳极电流效率，均以百分比表示。阴极电流效率有2种定义：(1)经过必然电量时阴极上实质积聚的金属质量与经过同样电量时理论上应积聚的金属质量之比；(2)积聚必然质量的金属时理论上应通入的电量与积聚同样质量的金属时实质耗费的电量之比。不同样价态的金属离子复原为金属原子理论上所需的电量或经过必然电量(常用

22、安培小时即Ah表示)时理论上应积聚的单金属质量，被称为“电化学当量”，可计算求出。实质积聚的金属质量可用“增重法”称量得悉：增重=镀后试样质量-镀前试样质量。实质经过的电量用电量计(即库仑计)丈量。经典方法采纳“铜库仑计”，它其实是一个串接于试验槽上、阴极电流效率几乎百分之百的酸性镀铜槽。用增重法得悉此中阴极实质积聚的铜质量，再依Cu2+的电化学当量换算为理论电量。跟着电子技术的发展，当前已可制出精巧电量计(也称为“安培小时计”)，用以取代铜库仑计，则测定更加简单。详细的测定操作及计算方法在好多电镀手册中都可查到。单金属镀层的阴极电流效率的测定与计算比较简单，合金电镀时的测定章较麻烦。应正确分析镀层合金成分后，分别用不同样组分金属的电化学当量独自计算后再综共计算。阳极电流效率3.1不溶性阳极电镀.精选文档关