第5章 电镀及化学镀ppt课件.ppt

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1、表面工程第五章电镀及化学镀7/28/20211主要内容5.1电镀5.2合金电镀5.3复合镀5.4电刷镀5.5化学镀7/28/202125.1电镀电解：在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在两极发生氧化还原反应的过程。（1）电解与电镀电解CuCl2溶液示意图阴极（还原反应）:阳极（氧化反应）:Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑7/28/20213电镀：是指利用电解原理，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成具有一定性能的金属镀层的过程。铜的电解精炼：粗铜（含Zn、Fe）纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液铜镀件目的:改善基体材料外观，赋予材料表面各种物理化学性能，如耐蚀、耐磨、装饰、钎焊

2、及电、磁、光学性能。一般为几微米到几十微米厚。镀铜7/28/202147/28/20215电镀层分类1）按性能分防护性镀层：防腐蚀；防护装饰性镀层：防腐蚀、装饰；功能性镀层：明显改善基体金属某些特性。2）按镀层与基体金属的电化学活性分阳极性镀层：机械保护+电化学保护；阴极性镀层：机械保护。7/28/20216电镀层必须满足的基本条件1）与基体金属结合牢固，附着力好；2）镀层完整，结晶细致，孔隙少；3）镀层厚度分布均匀。7/28/20217（2）电镀装置构成及原理（以镀铜为例）②两电极：阴极还原反应：Cu2++2e→Cu(形成镀层)阳极氧化反应：Cu－2e→Cu2+(阳极溶解)①外电路：直流电源

3、、导线③电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液电镀过程中，硫酸铜溶液的浓度保持不变。7/28/20218（3）电镀液主要组成：主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、阳极活化剂、添加剂（光亮剂、整平剂、晶粒细化剂、润湿剂、应力消除剂、镀层硬化剂等）。7/28/20219主盐：提供金属离子，是析出金属的易溶于水的盐类。有单盐、络合盐等；络合剂：镀液的重要成分。能与主盐的金属阳离子络合而成金属络离子。作用：在电镀过程中，能有效地促进阴极极化，提高电解液的均镀能力和深镀能力，从而使镀层结晶细致光滑；对保证镀层质量和电解稳定性起重要作用。如：无氰电镀液中用铵盐、焦磷酸盐、次氨（基）三乙酸等作络合剂。7/28/20

4、2110导电盐：提高镀液的导电能力；缓冲剂：稳定pH值在要求的范围内；阳极活化剂：促进阳极溶解的助溶阴离子；添加剂：影响金属离子在阴极析出的成分。如：光亮剂、整平剂、晶粒细化剂、润湿剂、应力消除剂、镀层硬化剂等。7/28/202111金属还原的基本条件和可能性还原条件：本身的电化学性质金属的还原电位与氢还原电位的相对大小7/28/202112离子的放电顺序阴离子：阳离子：与金属活动顺序相反。即K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+Sn2+、Pb2+(H+)Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+.得e能力依次增强除Au、Pt外的金属做电极放电能力﹥阴离子。即：失e能力依次减

5、弱K、Ca、Na…Cu、Hg、Ag﹥S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、NO3－、SO42－7/28/202113（4）电镀过程三个步骤①液相传质：金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面；②电化学还原：前置转换和电荷转移金属离子在进行电化学还原前，其主要存在形式在阴极附近或表面发生化学转化，转变为参与电极反应的形式，该过程为前置转换；然后金属离子再以此形式在阴极表面得到电子，还原为金属原子，称电荷转移。③电结晶：晶核的形成和生长7/28/202114配离子：配位化合物的中心离子与配位体键合形成的具有一定空间构型和特性的复杂离子。1.镀液的影响主盐浓度：主盐浓度越高，则浓差极化越小，导

6、致结晶形核速率降低，所得组织较粗大。配离子：配离子使阴极极化作用增强，镀层比较致密，镀液的分散能力也较好，整平能力较高。附加盐：附加盐除可提高镀液的电导性外，还可增强阴极极化能力，有利于获得细晶的镀层。（5）影响电镀层质量的基本因素7/28/2021152.PH值的影响镀液的PH值影响氢的放电电位、碱性夹杂物的沉淀，还影响络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。通过测定镀液的PH值可以了解阳极和阴极效率的高低。当阳极不溶时，镀液中金属离子逐渐减少，变得酸化。另一方面，阴极上氢的析出会使溶液碱化。所以电镀时：如PH值上升，表明阴极效率比阳极效率低；如PH值下降，阳极效率比阴极效率低。7/28/

7、2021163.电流参数的影响<1>电流密度。1）电流密度低，阴极极化作用小，镀层结晶粗大，甚至没有镀层；2）随电流密度提高，阴极极化作用增大，镀层变得细密；3）电流密度过高，结晶沿电力线方向向电解液内部迅速增长，镀层产生结瘤和枝状结晶，甚至烧焦；4）电流密度极大时，阴极表面强烈析氢，PH变大，金属碱盐夹杂在镀层中，镀层发黑；5）电流密度增大，会使阳极钝化，导致镀液中金属离子缺乏。<2>电流波形。