第六章电镀电刷镀和化学镀ppt课件.ppt

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1、第六章电镀、电刷镀和化学镀电镀的定义及分类电镀的基本原理及工艺单金属电镀合金电镀电刷镀化学镀16.1电镀的定义及分类电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉积所需形态的金属覆层工艺。电镀定义：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。例如Zn2++2eZn(金属离子还原反应）Ni2++2eNi2电镀的目的：改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、光学性能等。镀层一般为几微米到几十微米厚。电镀工艺设

2、备较简单，操作条件易于控制，镀层材料广泛，成本较低，因而在工业中广泛应用，是材料表面处理的重要方法。34镀层按使用性能分类防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。防护-装饰性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，亦有防护性。装饰性镀层：例如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。功能性镀层:例如硬铬，松孔镀，Ni—SiC，Ni-石墨，Ni-PTFE复合镀层等耐磨减摩镀层。电性能镀层:例如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。5镀层按与基体金属之间的电化学性质分类阳极性镀层和

3、阴极性镀层凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。6镀层按组合形式分类单层镀层，如Zn或Cu层；多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr镀层等；复合镀层，如Ni-Al2O3，Co-SiC等。若按镀层成分分类，可分为：单一金属镀层、合金镀层及复合镀层。76.2.1电镀的基本原理阴极反应：Men++ne=Me2H++2e=H2阳极反应：Me-ne=Men+。OH--4e=2H2O+O2＋Men+－SO42-Cl-OH-6.2电镀的

4、基本原理及工艺8电镀是以电化学过程为依据，所以电镀要有三个必要条件：电源、镀槽（镀液）、电极。电镀通电时直流电源E不断强行将电子e从铜阳极上抽送到工件阴极上去，电源电压越高，“抽速”越快，电流密度越大。电池就象一个水泵一样，在水泵外部产生一个水压差，水就会从高压的地方流向低压的地方，然后在水泵内部，又克服水压差，把水从低压的地方抽到高压的地方，从而形成稳定水流。所以电流流向在电源外部是从正到负，在电源内部是从负到正，电源内部的电荷移动即电流不是电压造成的。9（1）电极反应机理1）平衡电极电位在没有外电流通过的情况下，当金属电极与溶液接触时，由于其具有自发

5、腐蚀的倾向，金属就会变成粒子进入溶液，留下相应的电子在金属表面上，结果使金属表面带负电，而与金属表面接触的溶液带正电。这样就在金属/溶液两相界面间自发地形成双电层，使金属与溶液之间产生了电位差，叫做电极电位。当体系达到动态平衡时，此时的电极电位称为平衡电极电位，简称平衡电位。10当溶液温度为25℃、金属离子的浓度为1mol/L时（即活度为1），测得的平衡电位叫标准电极电位。任意活度下的平衡电极电位可以表示为平衡电极电位的高低反应了金属的氧化还原能力，电极的平衡电位越负，电极上越容易发生氧化反应，电极的平衡电位的正值越大，电极上越容易发生还原反应。112）

6、电极极化与过电位当有电流通过电极时，电极电位偏离平衡电位的现象。阴极的电极电位向降低的方向偏移，叫做阴极极化；阳极的电极电位向升高的方向偏移，叫做阳极极化。把某一定电流密度下，电极电位与平衡电位的差值称为过电位η阴极极化时，η<0；阳极极化时，η>012电化学极化:是由于电极上的电化学反应速度小于电子运动速度造成的。阴极上还原反应的速度小于外电源供给电子的速度，从而使电极电位向负方向移动而引起的极化作用，称为阴极极化。阳极极化：金属离子进入溶液的速度小于电子由阳极进入外导线的速度，阳极上有过多的正电荷的积累，因此引起电极双电层上负电荷的减少，于是阳极电位

7、就向正方向移动，产生阳极极化。13浓差极化：由于溶液中离子扩散的速度小于电子运动速度造成的。电解过程当中，浓差极化是由于电极附近溶液的浓度与本体溶液（离电极较远，浓度均匀的溶液）浓度发生差别产生的。例如，在阴极附近的金属离子沉积到电极上去，使该处的金属离子浓度不断降低，而溶液本体中金属离子扩散到该处进行补充的速度赶不上沉积的速度从而使电极附近金属离子的浓度比本体溶液中金属离子的浓度要低，这样就形成了浓度梯度，由此引起电位的移动。电流增大，引起的浓差极化越大。浓差极化也是使阴极电极电位变得更负，阳极电位变得更正。14阴极上的电镀过程包括三个步骤：（1）液相

8、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）电化学反应：金属水合