材料防護(hù)電鍍

關(guān)于材料防護(hù)電鍍1第1頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月2

（一）機(jī)械性清理：機(jī)械性清理金屬表面的方法很多，常用的有以下幾種：

（1）噴砂：噴砂是一些表面防蝕處理工藝的重

要預(yù)處理工藝，對保證工件處理質(zhì)量不可缺少。噴

砂不僅可以清理金屬表面，使表面粗化，提高涂鍍

層的結(jié)合力，而且還可以提高材料的疲勞性能。噴

砂處理是借壓縮空氣形成的高速砂流的撞擊作用，

來去除金屬表面上的臟物，同時可以加工成某些特殊要求的粗糙表面。

第2頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月3

噴砂一般分為干噴砂和濕噴砂兩種。濕噴砂是在砂料中加入定量的水，使之成為砂水混合物，以減緩砂料對金屬材料的沖擊作用，從而減少金屬材料的去除量，使工件的表面光潔度更好。噴砂在噴砂機(jī)上進(jìn)行。噴砂機(jī)主要由貯砂箱、噴砂室及工作臺等幾部分組成。噴砂所用的磨料以氧化鋁（Al2O3）砂即鋁釩土為最好。因?yàn)椴灰朔刍?，勞動條件較好，砂料還可以循環(huán)使用。第3頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月4值得注意的是，清除表面油脂薄膜用磨料和表面粗化處理用磨料是不能混用的。因?yàn)橛谜掣接椭哪チ线M(jìn)行粗化處理，會使保護(hù)層與金屬表面的結(jié)合力下降。干噴砂后的表面為均勻的無光澤或半光澤灰色表面，濕噴砂后的表面為均勻、細(xì)致、無光澤或半光澤的灰色表面。噴砂主要用于清理鍛、鑄件表面的殘渣、砂粒、毛刺等；還用于焊縫和其它零件表面的除銹，除氧化物；也可用于涂漆前處理、鋼件磷化前處理和熱噴涂前處理。第4頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月5（2）磨光和拋光：金屬表面經(jīng)過磨光和拋光除可以得到光亮的表面以外，磨光還具有去掉薄的氧化皮的作用，并且用磨光的方法可以得到一定粗糙度的表面。拋光具有精整金屬表面的作用。磨光是借助于粘有“磨粉”（研磨材料）的特制磨輪來切削金屬表面的過程。所用磨料的粒度由大到小，循序改變。磨料的粒度以號數(shù)表示，號數(shù)愈大其顆粒愈細(xì)。磨光的主要目的是去掉金屬表面的不平度和去除表面焊縫、砂眼和氣泡等宏觀缺陷、氧化皮和銹等。第5頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月6

磨光適用于加工任何金屬材料，其效果取決于磨料、磨輪的剛性和輪子的旋轉(zhuǎn)速度。磨料一般是用人造剛玉（含氧化鋁90%-99%）和金剛砂做成的。磨輪及其旋轉(zhuǎn)速度則可根據(jù)金屬材料的硬度、表面狀態(tài)和加工的要求進(jìn)行選擇。一般來說，對粗糙度大，切削金屬量大的表面應(yīng)采用硬磨輪；對有色金屬及切削量小的則應(yīng)使用彈性大的軟輪；對于質(zhì)硬且要求加工光潔度高的材料，則應(yīng)選擇較高的旋轉(zhuǎn)速度，但為了兼顧磨輪的使用壽命，因而磨輪的圓周速度一般在10-20m/sec。第6頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月7

機(jī)械拋光是借助布輪與金屬表面的摩擦作用使工件獲得表面光澤的過程，它用于去除金屬表面的細(xì)微不平度，以改善鍍層的結(jié)合強(qiáng)度；或代替研磨，以保證零部件尺寸的最終精加工；或使制品表面獲得較好的光潔度，以提高其耐蝕性能。拋光與磨光不同，不用粘附的磨料而用拋光膏。拋光時應(yīng)根據(jù)被拋光材料的性質(zhì)選用拋光膏。第7頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月8

拋光時，將少量的拋光膏周期地涂在旋轉(zhuǎn)布輪的工作面上，再以布輪接觸制件磨面，每次拋光前應(yīng)除去前次殘留的變硬的拋光膏，否則會使制件表面劃傷。拋光只能用柔軟的布輪，要求更高時可用呢絨和絲綢拋光輪。拋光輪的柔軟程度除與布料性質(zhì)有關(guān)外，還與布輪縫制方法有密切關(guān)系。為了保證工作面的柔軟性，縫線與輪邊應(yīng)保持一定的距離。只有外形簡單的制件才能進(jìn)行機(jī)械拋光。對于表面光潔度要求高，形狀比較復(fù)雜的制件，在許多場合下采用化學(xué)拋光和電解拋光。第8頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月9

（3）刷洗處理：為了從制件表面上去掉酸洗處理后殘留下來的疏松氧化皮與渣子以及除油后殘剩的某些污物，必須進(jìn)行刷洗處理。刷洗是在刷洗機(jī)內(nèi)進(jìn)行的，這種設(shè)備是由若干組旋轉(zhuǎn)著的圓刷構(gòu)成，刷子一般是用細(xì)鋼絲或細(xì)的黃銅絲制成的。有時也用手工進(jìn)行刷洗，手工刷洗所用的刷子也有用鬃毛制成的。刷洗除采用蘇打溶液外，也可用熱水或軟化水，或者把三者結(jié)合起來，以達(dá)到刷洗的目的。第9頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月10（二）除油:在金屬及其制品表面上，除了前道工序的加工而附著的防銹油、軋制用油、潤滑油、切削油、淬火油、機(jī)油、黃油及其它轉(zhuǎn)化物外，還有金屬粉末和塵粒等污染物。除油就是將這些油脂和污染物溶化、乳化、分離、皂化而脫除的工序。常用的方法有堿液除油、電解除油、溶劑除油和水劑除油。第10頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月11（1）堿洗除油：堿液除油是將金屬及其制件浸入堿性溶液中，有時添加少量的表面活性劑，在加熱和攪拌的條件下，通過皂化及乳化作用除去油污。它是應(yīng)用最普遍的一種除油方法。①除油原理：A.皂化作用：堿性除油液中的氫氧化鈉能和粘附在金屬表面上的動植物油脂發(fā)生反應(yīng)，使酯水解，生成易溶于水的肥皂和甘油，因而被除去。

(RCOO)3C3H5+3NaOH→3RCOONa+C3H5(OH)3R=CH3(CH2)16

甘油三酸酯硬酯酸鈉丙三醇（肥皂）（甘油）第11頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月12

B.乳化作用：兩種互不相溶的液體混合形成乳濁液的過程稱為乳化，能促進(jìn)乳化的物質(zhì)稱為乳化劑。當(dāng)表面粘附油膜的金屬或制品浸入堿液時，由于溶液的離子和極性水分子對油分子作用，使油膜發(fā)生機(jī)械破壞并聚集成為不連續(xù)的油滴，但這時油滴與工件表面間的結(jié)合力還相當(dāng)大，不能使它進(jìn)入溶液中，仍粘附在金屬表面上。由于溶液中的硅酸鈉表面活性劑能顯著地降低金屬—油界面上的表面張力，因而容易吸附在金屬和油的界面上，從而降低油的附著力。第12頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月13

同時，它們又能顯著地降低油—水界面上的表面張力，使油比較容易進(jìn)入水相。這兩種作用的結(jié)果就導(dǎo)致了油膜的破裂，使它形成很多油滴從金屬表面脫落而分散進(jìn)入水相，從而達(dá)到工件除油的目的。提高堿液的溫度可以加速除油，因?yàn)樵砘磻?yīng)速度和乳化速度都是隨溫度升高而加快；攪拌過程也能加速除油。第13頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月14

②除油液配方和操作條件：堿性除油液的主要成分是氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉和硅酸鈉及少量其它表面活性劑。其中，氫氧化鈉主要起皂化作用，所生成的肥皂是溶于水且去污較好的一種表面活性劑，碳酸鈉對溶液的PH值有良好的緩沖作用，可使水軟化，而且與其它除油劑混配效果好，磷酸鈉有一定的乳化能力，也能軟化水，并有助于對污物的分散或膠溶作用，硅酸鈉等表面活性劑加強(qiáng)洗滌和乳化作用以增大除油效果。第14頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月151234氫氧化鈉NaOH30--5010--1530--5050碳酸鈉NaCO320--3020--5025--3050磷酸鈉Na3PO4.12H2O50--7050--7020--50硅酸鈉Na2SiO310--155--103--5表面活性劑（OP乳化劑）--50--70--3--5溫度（℃）80--10070--90≧6070--100時間（Min）20--4015--3010--2010--15名稱含量g/L配方鋼鐵的堿液除油工藝規(guī)范第15頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月16（2）電解除油：電解除油是在堿液除油的同時，利用電解時所產(chǎn)生的氣體的機(jī)械剝離作用進(jìn)行除油的方法。它是把待除油的金屬及其制件作為陽極或陰極，在通以直流電的情況下進(jìn)行除油的，是一種很有效的除油方法。第16頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月17除油原理：當(dāng)帶油的金屬材料或工件進(jìn)入堿液后，由于皂化反應(yīng)及乳化作用油膜將被撕裂。在通電以后電極會發(fā)生極化，陰極除油時，金屬表面帶負(fù)電荷，靠溶液一側(cè)帶正電荷，陽極除油時，金屬表面帶正電荷，靠溶液一側(cè)帶負(fù)電荷，在雙電層中同號電荷相斥，金屬與溶液的界面張力降低，溶液與金屬的接觸面擴(kuò)大，金屬表面被潤濕，促使油膜變成油滴被擠掉，因而通電能促進(jìn)除油過程。第17頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月18

通電時由于金屬表面產(chǎn)生大量氣體，這些氣泡對油膜有很強(qiáng)烈的撕裂作用，使油污變?yōu)橛偷危液苋菀诇粼谟偷伪砻妫皆谟团c溶液之間，將油包圍起來，隨著析出氣體的增多，小氣泡不斷聚集長大而具有一定浮力，帶動油滴漂到溶液上方，從而加速了除油的過程。

陽極除油時發(fā)生析氧反應(yīng)：4OH--4е→O2↑+2H2O

陰極除油時發(fā)生析氫反應(yīng)：2H2O+2е→H2↑+2OH-

第18頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月19含量（克/升）名稱1234NaOH10--1520--5025--3040--60NaCO320--3030--5015--2040—50Na3PO4.12H2O50--7020--3040--5015--30Na2SiO35--103--55--103--5溫度（℃）70--9060--9060--8060--80電流密度（A/dm2）10--155--103--52--5時間（Min）20--4015--20至油除盡至油除盡配方鋼鐵的電解除油工藝規(guī)范第19頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月20

（3）溶劑除油：溶劑除油是借油脂溶于有機(jī)溶劑中以后隨溶劑一起揮發(fā)而去掉油脂。由于有機(jī)溶劑只能溶解油脂，而不能溶解油污中的非有機(jī)物，因此溶劑揮發(fā)后臟物仍殘留在金屬工件上。使用有機(jī)溶劑除油，溶劑揮發(fā)后往往在金屬表面上還殘有一層薄的油膜，還要把工件放入堿液中除油。對有機(jī)溶劑的要求應(yīng)該溶解力強(qiáng)，不易著火，毒性小，便于操作，揮發(fā)較慢，不易引起空氣中水分冷凝于工件的表面，且價格低廉，實(shí)際上很難達(dá)到，一般應(yīng)用很少。第20頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月21（4）水劑除油：水劑除油是借用水溶型清洗液中的表面活性劑作用來去掉金屬表面上的油污。表面活性劑的分子由兩部分組成：極性親水基和非極性親水基。當(dāng)粘有油污的金屬放入含有表面活性劑的水溶液里，極性的水分子吸引表面活性劑分子的親水基，而非極性基進(jìn)入油相，由于分子的兩部分都處于極性相似的介質(zhì)里，體系最穩(wěn)定，能量也最低。因?yàn)轶w系有自動向穩(wěn)定狀態(tài)過渡的趨向，所以表面活性劑分子會自動向油—水界面集中。當(dāng)表面層中的表面活性劑的濃度增大到一定程度之后，分子間的距離很小，就在界面上形成了定向的單分子吸附層，這樣一層過渡層，就減緩了油—水界面處的極性突然變化，降低了油—水界面張力，降低了油在水中分散功，使油膜容易乳化呈油滴狀上浮除油溶液上方。第21頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月22（三）酸洗：酸洗就是用酸清除金屬極其制品表面的銹蝕產(chǎn)物的方法。酸洗分為化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗兩種。（1）化學(xué)酸洗：為了除去鋼鐵表面的氧化物，主要使用鹽酸或硫酸溶液，然而它們的作用機(jī)理是不同的。鋼鐵表面的氧化膜主要是FeO、Fe2O3、Fe3O4

組成。鹽酸與鐵的氧化物發(fā)生如下反應(yīng)：

FeO+2HCl=FeCl2+H2O

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O第22頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23

通過這些反應(yīng)，鐵的氧化物溶解而進(jìn)入溶液。由于鐵的氧化層有孔隙，其間往往還夾雜大量碎鐵，所以鹽酸還會與碎鐵及基體金屬發(fā)生反應(yīng)而放出氫氣：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑這樣產(chǎn)生的H2能把疏松的氧化皮層從鋼鐵表面上撕剝下來。用硫酸酸洗時發(fā)生如下反應(yīng)：

FeO+H2SO4=FeSO4+H2O

Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑第23頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月24

鋼鐵的酸洗工藝規(guī)范含量配方（克/升）名稱1234硫酸（工業(yè)純）100--15080--12080--100鹽酸（工業(yè)純）100--150緩蝕劑0.5--2溫度（℃）40--6060--7030--4060--75時間（Min）10--2025--3015--2010--15

鋼鐵的酸洗工藝規(guī)范第24頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月25（2）電化學(xué)酸洗：電化學(xué)酸洗就是把金屬工件作為陽極或陰極浸入電解質(zhì)溶液中，通以直流電以去除金屬表面的氧化物。當(dāng)以被清理件作為陽極時，稱之為陽極浸蝕法，以被清理件作為陰極時，稱為陰極浸蝕法。第25頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月26

①陽極浸蝕法：進(jìn)行陽極浸蝕時，電解液使用酸或堿金屬鹽的溶液，陰極用鐵、鉛或銅等，電流密度一般為5—10A/dm2。當(dāng)通電時，陽極金屬發(fā)生溶解，同時在電極表面析出氧氣，它可以把金屬表面的氧化物鼓掉。2H2O→O2↑+4H﹢+4е鋼鐵的陽極浸蝕一般是在硫酸中進(jìn)行的，一般不用或很少使用鹽酸溶液，因?yàn)槠淙芤褐械穆入x子容易造成工件的過腐蝕。第26頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月27含量配方克/升名稱123H2SO4200--250150--25010--20NaCl30--50FeSO4300--350溶液溫度（℃）室溫，但也可提高到50--60℃電流密度（A/dm2）0.05—0.10.05—0.150或更高浸蝕時間（Min）依工件表面狀態(tài)而定，一般15--30Min鋼鐵的陽極浸蝕工藝規(guī)范第27頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月28②陰極浸蝕法：陰極浸蝕法是在硫酸、鹽酸或其混合酸或者是在具有良好導(dǎo)電性的堿金屬鹽的溶液中進(jìn)行的。陽極用鉛、鉛銻合金或高硅鑄鐵等。陰極浸蝕時，由陰極反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子把金屬氧化物還原，而猛烈析出的氫氣泡可以機(jī)械地把氧化物鼓掉。它的缺點(diǎn)是析出的氫氣滲入鋼件表面中，會造成鋼的氫脆。第28頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月29

鋼鐵的陰極浸蝕工藝規(guī)范

溶液成分含量（克/升）H2SO430--50HCl25--35NaCl20--30溫度（℃）60--70電流密度（A/dm2）0.08—0.1浸蝕時間（Min）20--30第29頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月30

第二節(jié)電鍍理論一、電鍍定義

電鍍：是用電解的方法在金屬或其它制品表面上，沉積上一種金屬或合金層的過程。電鍍是一種電化學(xué)過程，也是一種氧化還原過程。電鍍是將被鍍的金屬作為陰極，電鍍材料作為陽極，當(dāng)外加電流通過電解液時，在陰極上析出金屬或合金的結(jié)晶過程。

第30頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月31電鍍槽中電化學(xué)反應(yīng)示意圖

如圖所示，在硫酸銅溶液中插人兩個銅板，并與直流電源相接，當(dāng)施加一定電壓時，兩極就發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。Cu2+(溶液)→Cu2+（陰極表面）Cu2+（陰極表面）+2e→Cu(金屬)第31頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月32

以鍍銅為例，其陰極反應(yīng)式為：

Cu2++2e→Cu

還有副反應(yīng)：

2H++2e→H2↑

在銅陽極板上發(fā)生的反應(yīng)為：

Cu-2e→Cu2+

有時還有以下副反應(yīng)：

4OH-→2H2O+O2↑+4e第32頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月33

為了達(dá)到防護(hù)目的，對金屬保護(hù)層一般提出以下幾個

基本要求：

1、與基體金屬結(jié)合牢固、附著力好；

2、鍍層完整、結(jié)晶細(xì)致緊密，孔隙率??；

3、有良好的物理、化學(xué)及機(jī)械性能；

4、具有符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度，而且均勻。第33頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月34

電鍍是獲得金屬保護(hù)層的有效方法。由電鍍得到的金屬鍍層，結(jié)晶細(xì)致，化學(xué)純度高（指單金屬），結(jié)合力好。根據(jù)實(shí)際要求，可以有以下不同的電鍍目的：（1）防止腐蝕如一輛解放牌汽車上的零件受鍍面積達(dá)10平方米，主要為了防止金屬結(jié)構(gòu)和緊固件的腐蝕（2）防護(hù)—裝飾，如自行車、縫紉機(jī)、小轎車的外部零件（3）提高表面硬度和耐磨性能（4）提高導(dǎo)電性能（5）提高導(dǎo)磁性能（6）提高光的反射性能（7）防止局部滲碳、滲氮（8）修復(fù)尺寸等等。第34頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月35

如何合理選用鍍層不同成分及不同組合方式的鍍層具有不同的性能。如何合理選用鍍層，其基本原則與通常的選材原則大致相似。首先要了解鍍層是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役條件及使用性能要求，選用適當(dāng)?shù)腻儗樱€要按基材的種類和性質(zhì)，選用相匹配的鍍層。例如陽極性或陰極性鍍層，特別是當(dāng)鍍層與不同金屬零件接觸時，更要考慮鍍層與接觸金屬的電極電位差對耐蝕性的影響，或摩擦副是否匹配。另外要依據(jù)零件加工工藝選用適當(dāng)?shù)腻儗?。例如鋁合金鍍鎳層，鍍后常需通過熱處理提高結(jié)合力，若是時效強(qiáng)化鋁合金，鍍后熱處理將會造成過時效。此外，要考慮鍍覆工藝的經(jīng)濟(jì)性。第35頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月36

二、電鍍基礎(chǔ)理論

1、法拉第電解定律

法拉第電解第一定律：在電解時，電極上析出或溶解物質(zhì)的量（M）與通過的電量（Q）成正比。即M=cQ因?yàn)镼=It所以M=cIt

式中M----電極上析出或溶解物質(zhì)的量

I---電流強(qiáng)度t---通電時間c---比例系數(shù)

法拉第電解第二定律：在電極上析出或溶解1摩爾當(dāng)量的任何物質(zhì)所需的電量都是96490C,用F表示，稱為1法拉第。第36頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月37

2、電流效率鍍銅時有副反應(yīng)發(fā)生：2H++2e→H2↑因而一部分電量將消耗在析氫上面。

當(dāng)一定電量通過時，電極上實(shí)際析出或溶解物質(zhì)的量電流效率=——————————×100﹪

當(dāng)一定電量通過時，根據(jù)法拉第定律計算應(yīng)析出物質(zhì)的量

第37頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月383、平衡電極電位（相對于參比電極）：當(dāng)金屬電極上只有一個確定的電極反應(yīng)，并且該反應(yīng)處于動態(tài)平衡即金屬的溶解速度等于金屬離子的沉積速度，此時的電極電位叫做平衡電極電位。

Cu-2e≒Cu2+Ee

如果將Cu浸入CuSO4溶液中，以Cu作陽極，并加入一外部電壓，則陰極上會有Cu析出，此時的反應(yīng)為：陽極Cu-2e→Cu2+

陰極Cu2++2e→Cu第38頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月39

4、極化與過電位：由于電流通過電極使電極電位偏離平衡電位值的現(xiàn)象叫做極化。我們把電極電位偏離平衡時的電位E與這個電極反應(yīng)的平衡電位Ee的差值叫做過電位，用η表示。

如果η=0E=Ee電極反應(yīng)處于平衡

η﹥0E﹥Ee電極反應(yīng)按陽極反應(yīng)的方向進(jìn)行

η﹤0E﹤Ee

電極反應(yīng)按陰極反應(yīng)的方向進(jìn)行

第39頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月40

極化的定義與過電位的定義不同。過電位是一個電極反應(yīng)以某一速度不可逆地進(jìn)行時的電極電位與這一電極反應(yīng)的平衡電位的差值，η=E-Ee，因此過電位的概念是同電極反應(yīng)相聯(lián)系的，它反映這個電極反應(yīng)偏離平衡的距離。而極化則是一個電極有一定大小的外電流時的電極電位同電極的外電流為零時的電極電位的差值ΔE=E-E(I=0)因此極化的概念只同電極是否有外電流及外電流的方向與大小相聯(lián)系，而并不直接同電極反應(yīng)相聯(lián)系。第40頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月41

只有當(dāng)電極上僅有一個電極反應(yīng)，電極的外電流為零時的電極電位即為這個電極反應(yīng)的平衡電位時，極化值才等于這個電極反應(yīng)的過電位值。一個電極在外電流為零時的電極電位，即上面式子中的E(I=0)也叫做一個電極的靜止電位。靜止電位可以是平衡電位也可以是非平衡電位。當(dāng)一個電極的靜止電位為某一電極反應(yīng)的平衡電位時，電極的極化值ΔE與這個電極反應(yīng)的過電位η相等，而當(dāng)一個電極的靜止電位為非平衡電位時，電極的極化值就不再等于任一電極反應(yīng)的過電位值。第41頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月42

a)陽極極化：以電鍍Cu為例，陽極是Cu的溶解，即電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，使得陽極電位向正的方向移動的現(xiàn)象。Cu-2e→Cu2+

產(chǎn)生陽極極化的原因：（1）如果金屬離子進(jìn)入溶液的速度小于電子由陽極進(jìn)入外導(dǎo)線的速度，則陽極上就會有過量的正電荷積累M+nH2O→M2+nH2O+2e活化極化或電化學(xué)極化

（2）金屬溶解時，在陽極過程中產(chǎn)生的金屬離子首先進(jìn)入陽極表面附近的溶液中，如果進(jìn)入溶液中的金屬離子向外擴(kuò)散得很慢，結(jié)果就會使得陽極附近的金屬離子的濃度逐漸增加，阻礙金屬繼續(xù)溶解，必然使陽極電位向正的方向移動。

E=Eo+(RT/nF)㏑C濃差極化第42頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月43

（3）由于在金屬表面上形成了保護(hù)膜，陽極過程受到了阻礙，使得金屬的溶解速度顯著降低，此時陽極電位劇烈地向正的方向移動，因?yàn)榻饘俦砻婺さ漠a(chǎn)生使電池體系的電阻也隨著增加，由此引起的極化稱為電阻極化。

b)陰極極化：在接通陰極電流之后，陰極電極電位向更負(fù)的方向移動，這種現(xiàn)象稱為陰極極化。

產(chǎn)生陰極極化的原因：

(1)陰極過程是得電子的過程，若由陽極來的電子過多，由于某種原因，陰極放電的反應(yīng)速度進(jìn)行得很慢，使陰極積累剩余電子，電子密度增高，結(jié)果使陰極電位越來越負(fù)。即產(chǎn)生了陰極極化。（活化極化或電化學(xué)極化）第43頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月44

(2)陰極附近反應(yīng)物或反應(yīng)生成物擴(kuò)散較慢也會引起極化，例如氧或氫離子到達(dá)陰極的速度不足反應(yīng)速度的需要，造成氧或氫離子反應(yīng)物補(bǔ)充不上去引起極化。

5、析出電位與析出過電位：一種金屬的析出電位有兩個數(shù)值，即理論析出電位與實(shí)測析出電位值，理論析出電位由能斯特方程式得到：

Ee=Eo+0.059/n㏒a

式中：Ee---金屬的平衡電極電位

n---金屬離子的價數(shù)

Eo---金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位

a---溶液中金屬離子的活度第44頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月45

析出電位：金屬和其它物質(zhì)（如氫氣）在陰極上開始析出的電位。

析出過電位：實(shí)際析出電位與平衡電位之差。作為被鍍工件的陰極，其電位必須負(fù)于欲鍍金屬的平衡電位且達(dá)到金屬的析出電位，才可以在陰極析出。第45頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月466、均鍍能力與深鍍能力：

均鍍能力是測定鍍液所具有的在不規(guī)則形狀的陰極上沉積金屬的均勻度。

深鍍能力是測定鍍液所具有的使陰極表面上很低電流密度處沉積上金屬的能力，也就是鍍液所具有的使陰極表面的深凹處鍍上金屬的能力。

第46頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月47

第三節(jié)金屬的電沉積1．傳質(zhì)步驟：液相中的反應(yīng)粒子（金屬水化離子或配合離子）向陰極表面?zhèn)鬟f的步驟，有電遷移、擴(kuò)散及對流三種不同方式。2．前置化學(xué)步驟：研究表明，直接參加陰極電化學(xué)還原反應(yīng)的金屬離子往往不是金屬離子在電解液中的主要存在形式。在還原之前，離子在陰極附近或表面發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，然后才能放電還原為金屬。3．電荷轉(zhuǎn)移步驟：反應(yīng)粒子在陰極表面得到電子形成吸附原子或吸附離子的過程稱為電荷轉(zhuǎn)移步驟，又稱為電化學(xué)步驟，這里主要發(fā)生電荷從陰極表面轉(zhuǎn)移到反應(yīng)粒子的過程，這是電沉積過程的重要步驟。4．結(jié)晶步驟:

吸附原子通過表面擴(kuò)散到達(dá)生長點(diǎn)而進(jìn)人晶格，或吸附原子相互碰撞形成新的晶核并長大成晶體。第47頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月48

在形成金屬晶體時又可分為同時進(jìn)行的兩個過程：形核和長大。這兩個過程的速度決定著金屬結(jié)晶的粗細(xì)程度。

實(shí)踐表明：提高金屬電結(jié)晶時的陰極極化作用，可以提高晶核的生成速度，便于獲得結(jié)晶細(xì)致的鍍層。第48頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月49

電結(jié)晶是在電化學(xué)作用下金屬離子從溶液中沉積出來形成晶體的過程，它具有一般結(jié)晶過程的規(guī)律，也有它的特殊規(guī)律。電結(jié)晶是一個電化學(xué)過程，金屬離子能否還原，決定于陰極電位。

在平衡電位下，金屬離子不會在陰極上沉積。若外加電場使陰極電位偏離平衡電位并向負(fù)方向移動，即產(chǎn)生一定的過電位，還原速度將大于氧化速度，金屬離子便會在陰極上沉積。所以金屬離子的電結(jié)晶需要有一定的過電位，它的作用可比擬為鹽溶液結(jié)晶時的過飽和度。過電位影響電沉積層的形成和性質(zhì)，對電結(jié)晶機(jī)理的研究有重要作用。第49頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月50

金屬電沉積的基本條件金屬離子以一定的電流密度進(jìn)行陰極還原時，原則上，只要電極電位足夠負(fù)，任何金屬離子都可能在陰極上還原，實(shí)現(xiàn)電沉積。但由于水溶液中有氫離子、水分子及多種其它離子，使得一些還原電位很負(fù)的金屬離子實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)沉積過程。所以金屬離子在水溶液中能否還原，不僅決定于其本身的電化學(xué)性質(zhì)，還決定于金屬的還原電位與氫還原電位的相對大小。若金屬離子還原電位比氫離子還原電位更負(fù)，則電極上大量析氫，金屬沉積極少。第50頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月51金屬還原的可能性

金屬離子還原析出的可能性是獲得鍍層的首要條件，而要獲得質(zhì)量優(yōu)良的鍍層，還要有合理的鍍液組成和合理的工藝控制。第51頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月52

第四節(jié)電鍍?nèi)芤旱臉?gòu)成及作用

按照各種組分在電鍍過程中所起的作用，電鍍?nèi)芤旱慕M成不外乎分為主鹽、陽極活化劑、導(dǎo)電鹽、絡(luò)合劑、緩沖劑、添加劑等。

1、主鹽濃度主鹽是指含有所鍍金屬元素的鹽類或氧化物。它是鍍層金屬的來源。主鹽濃度高，可以采用較高的陰極電流密度。除了陰極電流效率接近百分之百的鍍液（如貴金屬鍍液）以外，主鹽濃度升高，電流效率也提高。因此，主鹽濃度升高時沉積速度加快。但是，主鹽濃度升高，金屬容易在陰極析出，極化下降。結(jié)果是結(jié)晶比較粗，溶液分散能力下降。第52頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月532、陽極活化劑

陽極活化劑的作用是提高陽極開始鈍化的電流密度，從而保證陽極處于活化狀態(tài)而能正常地溶解。陽極活化劑含量不足時，陽極溶解不正常，主鹽的含量下降較快，影響鍍液的穩(wěn)定。嚴(yán)重的時候，陽極鈍化，槽電壓升高，電流逐漸下降，電鍍不能正常進(jìn)行。陽極活化劑的含量過高，會影響鍍液或鍍層的性能例如含氯根多的鍍鎳溶液中鍍出的鎳層內(nèi)應(yīng)力過大。

第53頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月543、導(dǎo)電鹽電鍍?nèi)芤褐幸话憧偤心承A金屬或堿土金屬的鹽類。它的作用主要是提高電鍍?nèi)芤旱膶?dǎo)電性能，此外有時還能提高陰極極化作用。導(dǎo)電鹽的含量升高，槽電壓下降，鍍液的深鍍能力得到改善。而大量的導(dǎo)電鹽還會降低其它鹽類的溶解度，因此導(dǎo)電鹽的含量也要適中。第54頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月55

4、絡(luò)合劑在絡(luò)合型的鍍液中，通常用絡(luò)合劑的游離量表示。絡(luò)合劑的游離量升高，陰極極化升高，這對于結(jié)晶細(xì)化有重要作用。絡(luò)合劑游離量升高，對于陽極過程的影響是相反的。它將降低陽極極化，提高陽極開始鈍化的電流密度，有利于陽極的正常溶解。

第55頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月565、緩沖劑緩沖劑是用來穩(wěn)定溶液的PH值的，緩沖劑必須要有足夠的量才能起到穩(wěn)定溶液PH值的作用，一般需要每升幾十克的濃度。由于緩沖劑可以減緩陰極表面因析氫而造成的局部PH值升高，因而能延緩在高電流密度處析出氫氧化物，這樣就能提高陰極工作電流密度的上限。第56頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月576、鍍液穩(wěn)定劑許多金屬鹽容易發(fā)生水解，而許多金屬的氫氧化物是不溶性的。生成金屬的氫氧化物沉淀，使溶液中的金屬離子大量減少，電鍍過程無法進(jìn)行，鍍層容易燒焦。所以需加入鍍液穩(wěn)定劑。第57頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月58

7、添加劑

為改善鍍液性能和提高鍍層質(zhì)量，常需加入某種特殊添加劑。其加入量較少，一般只有幾克每升，但效果顯著。這類添加劑種類繁多，按其作用可分為：

a)防針孔劑現(xiàn)在常用的防針孔劑是表面活性劑，例如十二烷基硫酸鈉、海鷗洗凈劑等。它們的主要作用是降低溶液的表面張力，使氫氣泡容易脫離陰極表面，從而防止產(chǎn)生針孔。

b)有機(jī)添加劑有機(jī)添加劑主要有光亮劑、整平劑等。光亮劑是指對鍍層光亮與否起決定作用的物質(zhì)，而整平劑則是指加入之后，能顯著提高鍍液填平基體表面的細(xì)微不平能力的物質(zhì)。第58頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月59c)晶粒細(xì)化劑能改變鍍層的結(jié)晶狀況，細(xì)化晶粒，使鍍層致密。例如鋅酸鹽鍍鋅液中，添加環(huán)氧氯丙烷與胺類的縮合物之類的添加劑，鍍層就可從海綿狀變?yōu)橹旅芏饬?。d)潤濕劑可以降低金屬與溶液的界面張力，使鍍層與基體更好地附著，減少針孔。

e)應(yīng)力消除劑可降低鍍層應(yīng)力。

f)鍍層硬化劑可提高鍍層硬度。

g)掩蔽劑可消除微量雜質(zhì)的影響。第59頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月60

第五節(jié)影響鍍層質(zhì)量的因素

電鍍層的質(zhì)量體現(xiàn)于它的物理化學(xué)性能、力學(xué)性能、組織特征、表面特征、孔隙率、結(jié)合力和殘余內(nèi)應(yīng)力等方面。

這些特性除取決于鍍層金屬的本性外，還受到鍍液、電鍍規(guī)范、基體金屬及前處理工藝等的影響。

第60頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月611、電鍍?nèi)芤旱挠绊懀?/p>

（1）主鹽特性的影響如果主鹽是簡單的鹽，其電鍍?nèi)芤旱年帢O極化作用很小，極化數(shù)值只有幾十毫伏，因此鍍層結(jié)晶晶粒較粗。如果主鹽是絡(luò)鹽，由于絡(luò)離子在溶液中的離解能力較小，由于絡(luò)合作用使金屬離子在陰極上的還原過程變得困難，從而提高了陰極的極化作用，因此鍍層的結(jié)晶晶粒較細(xì)，例如氨三乙酸-氯化銨型鍍鋅溶液中使用了絡(luò)合能力較強(qiáng)的絡(luò)合劑氨三乙酸。第61頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月62

（2）主鹽濃度在其它條件（如：陰極電流密度和溫度等）不變的情況下，隨著主鹽濃度的增加，陰極極化下降，結(jié)晶核心的生成速度變慢，所得鍍層的結(jié)晶晶粒較粗。

(3)溶液pH值和析氫的影響①pH值的影響：鍍液的pH值影響氫的放電電位、堿性夾雜物的沉淀、沉積金屬的配合物或水化物的組成、以及添加劑的吸附程度。在酸性溶液中，氫過電位隨pH值的增大而升高，而在堿性溶液中情況恰好相反。因此在弱酸及弱堿電鍍液中，控制pH值是很重要的。pH值對硬度和應(yīng)力的影響，可能主要是通過夾雜物的性質(zhì)和分布起作用的。②析氫的影響：陰極上金屬沉積時，總伴隨著氫氣的析出。氫氣析出的原因是金屬離子的沉積電位較負(fù)，或者氫的析出過電位較低。氫的析出對鍍層質(zhì)量的影響是多方面的，其中以氫脆、針孔、起泡最為嚴(yán)重。第62頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月632、電解參數(shù)的影響：

（1）電流密度的影響對于電沉積時所使用的陰極電流密度，首先希望它有較大的上下限范圍，在此范圍內(nèi)能取得良好的鍍層。在使形狀復(fù)雜的零件能鍍得表面質(zhì)量均勻的鍍層方面，這一點(diǎn)意義重大。此外，希望在允許的條件下能夠使用較高的電流密度，以提高沉積速度。實(shí)踐證明，在其它條件不變的情形下，電流密度與沉積層的晶體結(jié)構(gòu)存在著這樣的關(guān)系：在電流密度開始增大時，首先發(fā)現(xiàn)晶粒變粗，隨后從一定的電流密度起（電流密度下限），第63頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月64

隨著后者的提高，沉積層的晶粒就愈來愈細(xì)致，當(dāng)電流密度繼續(xù)增大到某一數(shù)值（電流密度上限）時，就出現(xiàn)疏松的海綿狀鍍層。上述關(guān)系可以這樣來解釋：當(dāng)電流密度開始增大時，電流消耗于使個別先前形成了的晶體長大，因而出現(xiàn)粗的結(jié)構(gòu)。待電流密度到達(dá)下限值，陰極極化就提高到足以使過電位上升、晶粒細(xì)化，且隨著電流密度的繼續(xù)增大，這種現(xiàn)象愈明顯，于是得到細(xì)晶鍍層。而當(dāng)電流密度超過了上限值（超過極限電流）以后，就可能形成海綿鍍層。電流密度的上限和下限值，即符合于取得良好沉積層的電流密度范圍。第64頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月65（2）溫度的影響在其它條件不變的情況下，升高溫度會降低陰極極化，促使形成粗晶的沉積層。降低陰極極化的原因是：①溫度的提高增大離子的擴(kuò)散速度，導(dǎo)致濃差極化降低；②由于溫度升高，使放電離子具有更大的活化能，因而降低了電化學(xué)極化。（3）攪拌的影響攪拌也象升高溫度那樣可使陰極極化降低。但是攪拌使陰極極化降低的原因，只是由于它能促使電解液發(fā)生對流和降低陰極擴(kuò)散層厚度，從而使?jié)獠顦O化下降。采用攪拌的方法同樣能提高允許的電流密度上限和沉積速度。第65頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月66（4）電流波形的影響

《1》、換向電流所謂換向電流是指周期地改變方向的直流電流。用換向電流進(jìn)行電鍍時，被鍍零件在電流正向時作為陰極，當(dāng)電流反向時作為陽極，正向時間與反向時間的總和稱為換向周期。周期換向電流的良好作用可以解釋為：當(dāng)零件作為陽極時，可除去電鍍時所造成的劣質(zhì)鍍層和在零件的凸處去除較多的鍍層，使鍍層均勻平整；降低陰陽極的濃差極化，提高允許電流密度上限。第66頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月67

《2》、脈沖電流單向（陰極）電流周期被一系列開路（此時無電流通過）所中斷的電流叫做脈沖電流。脈沖電流波形由于具有獨(dú)立的參數(shù)可調(diào)（即頻率、占空比和脈沖電流密度），使其具有如下優(yōu)點(diǎn)：ⅰ脈沖電流密度比直流電流密度大幾倍至幾十倍，因此達(dá)到很負(fù)的過電位，使晶粒明顯細(xì)化；ⅱ在脈沖電流關(guān)斷時間內(nèi)，添加劑部分脫附、雜質(zhì)及氫氣也易脫離電極，故控制好間歇周期可以減少鍍層中雜質(zhì)夾雜、脆性及應(yīng)力，所以改善了鍍層的物理和化學(xué)性能；ⅲ在合金電鍍中，采用直流電鍍往往隨厚度的增長，合金的比例會發(fā)生變化，但脈沖鍍能使合金始終保持恒定；ⅳ與直流電鍍相比，可提高鍍件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，縮短受鍍時間1/3-1/2，節(jié)約原材料10%-20%（對鍍銀而言），因此，對金、銀、鈀、銠、鎳等貴金屬電鍍，具有重大經(jīng)濟(jì)意義。第67頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月68脈沖電鍍是一項(xiàng)新的電鍍技術(shù)。它的特點(diǎn)是由脈沖電流對電極過程動力學(xué)的特效影響所決定的，其中最主要的是對傳質(zhì)過程中的影響。在直流電鍍時，鍍液中被鍍出的金屬離子在陰極表面附近溶液中逐漸被消耗．造成了該處被鍍金屬離子與溶液中該離子的濃度出現(xiàn)差別。這種差別隨著使用的電流密度增高而加大。當(dāng)陰極附近液層中的該離子的濃度降到0時，就達(dá)到了所謂的極限電流密度，傳質(zhì)過程完全受擴(kuò)散控制。

在脈沖電鍍時，由于有關(guān)斷時間的存在，被消耗的金屬離子利用這段時間擴(kuò)散、補(bǔ)充到陰極附近，當(dāng)下一個導(dǎo)通時間到來時，陰極附近的金屬離子濃度得以恢復(fù)．故可以使用較高的電流密度。因此，脈沖電鍍時的傳質(zhì)過程與直流電鍍時的傳質(zhì)過程的差異，造成了峰值電流可以高于平均電流，促使晶粒形成的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶體長大的速度，使鍍層結(jié)晶細(xì)化，排列緊密。孔隙減小，電阻率低。

第68頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月693、基體金屬對鍍層的影響：①基體金屬性質(zhì)的影響:

鍍層的結(jié)合力與基體金屬的化學(xué)性質(zhì)及晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。如果基體金屬電位負(fù)于沉積金屬電位，就難以獲得結(jié)合良好的鍍層，甚至不能沉積。若材料（如不銹鋼、鋁等）易于鈍化，不采取特殊活化措施也難以得到高結(jié)合力鍍層?；w材料與沉積金屬其晶體結(jié)構(gòu)相匹配時，利于結(jié)晶初期的外延生長，易得到高結(jié)合力的鍍層。②表面加工狀態(tài)的影響:

鍍件表面過于粗糙、多孔、有裂紋，鍍層亦粗糙。在氣孔、裂紋區(qū)會產(chǎn)生黑色斑點(diǎn)，或鼓泡、剝落現(xiàn)象。鑄鐵表面的石墨有降低氫過電位的作用，氫易于在石墨位置析出，阻礙金屬沉積。第69頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月704、前處理的影響：鍍件電鍍前，需對鍍件表面作精整和清理，去除毛刺、夾砂、殘渣、油脂、氧化皮、鈍化膜，使基體金屬露出潔凈、活性的晶體表面。這樣才能得到健全、致密、結(jié)合良好的鍍層。前處理不當(dāng)，將會導(dǎo)致鍍層起皮、剝落、鼓泡、毛刺、發(fā)花等缺陷。第70頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月71

第六節(jié)脈沖電鍍

脈沖電鍍早在50多年前已發(fā)明和應(yīng)用。但脈沖電鍍的應(yīng)用還是20多年前的事。開始主要應(yīng)用于貴金屬，并獲得了成功和顯示出其優(yōu)越性。于1987年脈沖電鍍開始應(yīng)用于印制版電鍍銅上來。其脈沖電流波形的基本特點(diǎn)與要求如下：（1）正向脈沖電流（印制版為陰極）寬度（以時間表示）應(yīng)該大于反向脈沖電流（印制版為陽極）寬度（以時間表示）。一般來說，前者為10-20ms，而后者為0.5-1.0ms，即正向脈沖電流寬度與反向脈沖電流寬度之比應(yīng)在20：1左右為宜。

第71頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月72（2）正向脈沖電流幅度與反向脈沖電流幅度之比應(yīng)處在1:2--5之間。目前多采用1:2.5--3。（3）脈沖電流上升時間tr和脈沖電流下降時間td，由于反向脈沖電流寬度很?。〞r間短），電流幅度卻很大。所以，由正向脈沖電流轉(zhuǎn)向?yàn)榉聪蛎}沖電流的時間特別重要。脈沖電流下降時間td的時間越短，意味著反向脈沖電流很快達(dá)到最大值，使反向脈沖電流起到應(yīng)有的作用。（4）脈沖電流周期與頻率。脈沖電流周期是指脈沖電流正反向變化的過程所需的時間，而脈沖電流頻率是脈沖電流周期的倒數(shù)。從根本上來講，脈沖電流周期越短、脈沖電流頻率越大，脈沖電鍍的質(zhì)量與效果越好。

第72頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月73

脈沖電鍍的基本原理正向脈沖電流加在PCB（陰極）上，則陰極板上沉積上銅層，但板面厚度比孔內(nèi)厚度大，這與直流電鍍是一樣的。但是，當(dāng)正向脈沖電流過后，馬上來個反向脈沖電流加在PCB（陽極）上，，則PCB上原沉積的銅鍍層將變?yōu)椤叭芙狻边^程。由于反向脈沖電流幅值大，因而板面上沉積的銅“溶解”的速率將遠(yuǎn)大于孔內(nèi)銅鍍層“溶解”的速率，這種“溶解”的速率將由孔口向孔深中間處呈梯度的減小，加上反向脈沖電流的寬度很小，因而孔深的中間部位的鍍銅層“溶解”速率最小甚至為零。也就是說，盡管正向脈沖電流使板面和孔口沉積上較高的鍍銅層厚度，但是，幅度很大的反向脈沖電流又使板面和孔處等溶解去更多的的沉積鍍銅層厚度。這樣，便可得到板鍍銅層厚度與孔內(nèi)鍍銅層厚度之差特別減小。第73頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月74

如此反復(fù)，不僅可以得到孔內(nèi)非常均勻的銅鍍層，而且還可能得到孔內(nèi)銅鍍層厚度與板面鍍銅層厚度一樣。當(dāng)控制和調(diào)整得適當(dāng)或很匹配（正、反向脈沖電流的參數(shù)匹配、添加劑的作用和某個厚徑比下）時，甚至有可能實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)鍍銅層厚度超過板面上銅鍍層的厚度。為了減輕板內(nèi)孔中銅鍍層厚度（特別是不同孔徑尺寸）和板類之間孔內(nèi)鍍銅層厚度之差別,在脈沖電鍍時，還必須加入添加劑來“修正”金屬鍍層厚度。脈沖電鍍的添加劑大體上可分為兩類：一是聚醚類會增大Cu離子的析出電位，使Cu較難析出；二是有機(jī)硫化物類，剛好相反會降低陰極的析出電位，使Cu較易析出。在脈沖電鍍時，由于電流密度或電壓時高時低，高電流密度區(qū)“聚醚類”起作用，而在低電流密度區(qū)“有機(jī)硫化物”起作用，便可得到整體鍍銅層厚度均勻的結(jié)果。

第74頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月75

脈沖電鍍的優(yōu)點(diǎn)（1）顯著提高或較好地解決了PCB孔內(nèi)銅鍍層厚度均勻性問題。（2）較好地解決了高厚徑比、微小孔和盲導(dǎo)通孔的電鍍問題。（3）提高生產(chǎn)率50%以上。（4）節(jié)約成本。

第75頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月76

第七節(jié)常見金屬電鍍1、電鍍鋅：鋅是一種銀白色的金屬，它的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.76V,易溶于酸，也溶于堿，是典型的兩性金屬。當(dāng)鋅中含有電位比較正的金屬雜質(zhì)時，電化學(xué)溶解進(jìn)行得很快。純凈的鍍鋅層，在常溫和大陸性氣候條件下比較穩(wěn)定，它在潮濕的介質(zhì)中容易生成一層主要由堿式碳酸鋅組成的薄膜（3Zn(OH)2.ZnCO3），這層薄膜有一定的防護(hù)能力，在含氯離子介質(zhì)中，鋅不耐腐蝕，在海水中不穩(wěn)定，在高溫高濕氣候條件下或在有機(jī)酸氣氛里，容易長“白毛”而失去金屬光澤，喪失或降低防護(hù)作用。鍍鋅層對鋼鐵基體來說是典型的陽極鍍層，它對基體金屬起電化學(xué)保護(hù)作用。由于它在空氣中比較穩(wěn)定，且成本較低,所以多用作黑色金屬的防護(hù)層。在機(jī)械、儀表、輕工等方面廣泛應(yīng)用。鍍鋅層的防蝕能力與厚度有關(guān)，鍍層厚，防護(hù)性強(qiáng)。第76頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月77

鈍化處理：鍍鋅后，一般都要經(jīng)過鈍化處理。所謂鈍化處理就是將鍍鋅件在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理，使鋅層表面形成一層致密的穩(wěn)定性較高的薄膜。經(jīng)過鈍化處理的鍍鋅層其抗蝕能力大大提高，并能增加表面光澤和抗污染能力，還可作為油漆的底層。鈍化處理有三酸彩色鈍化、白色鈍化、軍綠色、黑色鈍化。第77頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月78

2、鍍銅：銅是玫瑰紅色富有延展性的金屬，銅具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。銅易溶于硝酸，也易溶于加熱的濃硫酸中，在鹽酸和稀硫酸中作用很慢。銅在空氣中易于氧化（尤其在加熱情況下），氧化后又將失掉本身的顏色和光澤。在潮濕空氣中與二氧化碳或氧化物作用生成一層堿式碳酸銅或氧化銅，當(dāng)受到硫化物作用時，將生成棕色或黑色薄膜。銅鍍層對基體鐵金屬來講是陰極性鍍層，所以一般不做裝飾-防護(hù)性鍍層，通常作為金、銀、鎳等金屬鍍層的底層。銅鍍層是防止?jié)B碳、滲氮的優(yōu)良鍍層。在某些情況下，鍍銅的鋼鐵件可用來代替銅零件，以節(jié)約有色金屬，如在鋼鐵件上鍍鎳、鉻時，先以銅為中間層，即通常采用的厚銅薄鎳鍍層，這樣不但可以減少鍍層孔隙，而且可以節(jié)約鎳的耗用量。第78頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月79

第八節(jié)合金電鍍兩種或兩種以上的元素共沉積所形成的鍍層為合金鍍層。通常其最小組分應(yīng)大于1％，而某些鍍層，合金含量雖少于1％，但對鍍層性能影響大，也可稱為合金鍍層。電鍍合金始于1835～1845年，與單金屬電鍍幾乎是同時開始。最早的合金鍍層是金、銀等貴金屬合金及Cu－Zn合金（黃銅）。到目前已研究過的電鍍合金體系已超過230多種，在工業(yè)上獲得應(yīng)用的約有30余種，比單金屬鍍層種類多。由于合金鍍層比單金屬鍍層具有許多獨(dú)特而優(yōu)異的性能，所以，長期以來，合金電鍍一直是電鍍技術(shù)的研究與開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。第79頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月80

電鍍合金的特點(diǎn)電沉積合金與熱冶金合金相比有如下主要特點(diǎn)：（1）容易獲得高熔點(diǎn)與低熔點(diǎn)金屬組成的合金，如Sn-Ni合金。（2）可獲得熱熔相圖沒有的合金,δ-銅錫合金。（3）容易獲得組織致密、性能優(yōu)異的非晶態(tài)合金，如Ni-P合金。（4）在相同合金成分下，電鍍合金與熱熔合金比，硬度高，延展性差。第80頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月81合金鍍層有如下主要特點(diǎn)與單金屬鍍層相比，合金鍍層有如下主要特點(diǎn)：（1）合金鍍層結(jié)晶更細(xì)致，鍍層更平整、光亮。（2）可以獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層，如Ni-P鍍層。（3）合金鍍層具有單金屬所沒有的特殊物理性能，例如導(dǎo)磁性、減摩性（自潤滑性）、釬焊性。（4）合金鍍層可具備比組成它們的單金屬層更耐磨、耐蝕、更耐高溫，并有更高硬度和強(qiáng)度。但延展性和韌性通常有所降低。（5）不能從水溶液中單獨(dú)電沉積的W，Mo，Ti，V等金屬可與鐵族元素（Fe，Co，Ni）共沉積形成合金。（6）通過成分設(shè)計和工藝控制，可得到不同色調(diào)的合金鍍層，例如銀合金、彩色鍍鎳及仿金合金等，具有更好的裝飾效果。第81頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月82

合金電鍍原理兩種或多種金屬共沉積的過程比單一金屬電沉積過程復(fù)雜得多，研究其共沉積的機(jī)理就更困難，因而當(dāng)前關(guān)于合金電鍍的理論尚不完善，共沉積中的一些現(xiàn)象至今仍難以合理解釋。共沉積時，兩種以上金屬離子在陰極上還原，會出現(xiàn)競爭放電現(xiàn)象、電子之間互相影響以及電結(jié)晶過程中合金元素對成核規(guī)律的影響等問題。因此，目前還只能提供一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合和某些定性解釋，定量的理論研究還有待今后發(fā)展。第82頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月83合金共沉積的條件兩種金屬離子共沉積除需具備單金屬沉積的基本條件外，還應(yīng)具備以下兩個基本條件：①兩種金屬中至少有一種金屬能從其鹽的水溶液中沉積出來。有些金屬如W，Mo等不能從其鹽的水溶液中沉積出來，但它可以借助誘導(dǎo)沉積與鐵族金屬共沉積。②共沉積的兩種金屬的沉積電位必須十分接近。如果相差太大，電位較正的金屬優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負(fù)的金屬析出。第83頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月84

實(shí)現(xiàn)共沉積的方法（1）改變鍍液中金屬離子的濃度比。增大較活潑金屬離子的濃度，使其電位正移；或降低較貴金屬離子濃度，使其電位負(fù)移，使兩者的電位接近。（2）采用適當(dāng)?shù)呐浜蟿?。這是使平衡電位相差大的金屬離子實(shí)現(xiàn)共沉積的最有效方法。（3）采用特定的添加劑。某種添加劑可能對某些金屬沉積起作用，使之實(shí)現(xiàn)共