1、7 电镀和化学镀电镀和化学镀教学目的和要求教学目的和要求 学习电镀、化学镀的基本原理、工艺主要流程及学习电镀、化学镀的基本原理、工艺主要流程及基本要求、重要特点及主要应用等。基本要求、重要特点及主要应用等。 重点：电镀、化学镀的基本原理、工艺主要流程、重点：电镀、化学镀的基本原理、工艺主要流程、重要特点及主要应用重要特点及主要应用(重要单金属电镀层及化学镀镍重要单金属电镀层及化学镀镍层的基本特性层的基本特性)等。等。 前言前言_关于电镀关于电镀n定义定义 ： 在含有欲镀金属的盐类在含有欲镀金属的盐类溶液溶液中，在中，在直流电直流电的作用下，以被镀基体金属为的作用下，以被镀基体金属为阴极阴极，以
2、欲镀金属或其它惰性导体为以欲镀金属或其它惰性导体为阳极阳极，通过，通过电解作用电解作用，在基体表面上获得结合牢固，在基体表面上获得结合牢固的的金属膜金属膜的表面工程技术。的表面工程技术。n目的：目的： 改善基体材料的外观，赋予材料表面的各种物理化学性能。改善基体材料的外观，赋予材料表面的各种物理化学性能。n特点：特点： 工艺设备简单、操作方便、加工成本低、操作温度低等。工艺设备简单、操作方便、加工成本低、操作温度低等。 电镀是表面工程技术中最常用的方法之一。电镀是表面工程技术中最常用的方法之一。n电镀溶液：电镀溶液： 水溶液水溶液 有机溶液有机溶液 熔盐镀液：熔融盐电镀熔盐镀液：熔融盐电镀湿法
3、电镀湿法电镀电解法炼镁的工艺流程图电解法炼镁的工艺流程图生产生产1吨金属镁：吨金属镁：耗电耗电17500度。度。（日本：（日本：9500度）度）镀层分类：镀层分类：n按镀层的性能：按镀层的性能： (1)防护性镀层：在大气或其它环境下，可延缓基体金属发生腐蚀的镀层。防护性镀层：在大气或其它环境下，可延缓基体金属发生腐蚀的镀层。 (2)防护装饰性镀层：在大气环境中，既可减缓基体金属的腐蚀，又起到装饰作用防护装饰性镀层：在大气环境中，既可减缓基体金属的腐蚀，又起到装饰作用的镀层。的镀层。 (3)功能性镀层：能明显改善基体金属的某些特性的镀层，包括耐磨镀层，导电镀功能性镀层：能明显改善基体金属的某些特
4、性的镀层，包括耐磨镀层，导电镀层，导磁镀层，钎焊性镀层，其它功能性镀层层，导磁镀层，钎焊性镀层，其它功能性镀层(吸热镀层、反光镀层、防渗镀层、抗吸热镀层、反光镀层、防渗镀层、抗氧化镀层、耐酸镀层等氧化镀层、耐酸镀层等)n按镀层与基体金属的电化学活性：按镀层与基体金属的电化学活性： (1)阳阳极性金属镀层：镀层的标准电极电位比基体金属极性金属镀层：镀层的标准电极电位比基体金属低低；对基体金属除提供机械；对基体金属除提供机械保护外，还提供电化学保护。保护外，还提供电化学保护。 (2)阴阴极性镀层：镀层的标准电极电位比基体金属极性镀层：镀层的标准电极电位比基体金属高高；对基体金属仅起到机械保护；对基
5、体金属仅起到机械保护的作用。的作用。镀层具备良好性能的基本条件：镀层具备良好性能的基本条件：1、与基体金属结合牢固，附着力好；、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；、镀层完整，结晶细致，孔隙少；3、镀层厚度分布均匀。、镀层厚度分布均匀。7.1 电镀的基本原理与工艺电镀的基本原理与工艺一、电镀的基本原理一、电镀的基本原理n电镀反应是一种典型的电解反应。电镀反应是一种典型的电解反应。n电镀层：电化学电镀层：电化学+金属学金属学n电镀层的成分、组织结构和性能特殊。电镀层的成分、组织结构和性能特殊。(与电镀过程有关与电镀过程有关)n在一定的电流密度下，金属离子阴极还原时，其沉
6、积（析出）电在一定的电流密度下，金属离子阴极还原时，其沉积（析出）电位等于它的平衡电位与位等于它的平衡电位与过电位过电位之和。之和。n在电镀中，过电位主要由电化学极化和浓差极化产生的。在电镀中，过电位主要由电化学极化和浓差极化产生的。n电化学极化现象：在电化学极化现象：在相当低相当低的电流密度下，阴极电位大幅度负移。的电流密度下，阴极电位大幅度负移。n浓差极化现象：阴极电流密度提高，其电位基本不变；或阴极电浓差极化现象：阴极电流密度提高，其电位基本不变；或阴极电位迅速变负，其电流密度几乎不变位迅速变负，其电流密度几乎不变(极大值极大值)。(机械搅拌机械搅拌+金属离子补充金属离子补充)：过电位：
7、过电位n竞争还原反应：能否还原沉积，还与氢离子等竞争还原反应：能否还原沉积，还与氢离子等在电极上的沉积电位有关。在电极上的沉积电位有关。（在中性溶液中需控制其在中性溶液中需控制其pH值值）n金属电沉积过程：金属电沉积过程： (1)液相传质步骤：液相传质步骤：在在形成浓度梯度后，形成浓度梯度后，络合（水合）离子络合（水合）离子发生发生电迁移、扩散、对流。电迁移、扩散、对流。 (2)电化学还原步骤：电化学还原步骤：前置转换前置转换(化学转换化学转换)：络合离子转变为参与电极反应的形式：络合离子转变为参与电极反应的形式电荷转移：电荷转移： Cu2+e=Cu+ ( 慢慢 ) Cu+e=Cu ( 快快
8、)(3)电结晶步骤：晶核的形成和生长电结晶步骤：晶核的形成和生长(金属原子在阴极表面形成新相金属原子在阴极表面形成新相) (上述过程可因浓差极化和电化学极化而出现上述过程可因浓差极化和电化学极化而出现“控制步骤控制步骤”)n络合：络合：分子或者分子或者(阴阴)离子离子(配位体配位体)与与金属离子金属离子(中心离子中心离子)结合，形成很结合，形成很稳定稳定的新的离子的过程的新的离子的过程n中心离子：常见的为中心离子：常见的为过渡元素过渡元素的阳离子的阳离子 n配位体：分子配位体：分子(NH3、H2O等等)或阴离子或阴离子(如如(CN)-、Cl- 、F-等等)n配位数：直接同中心离子络合的配位体的
9、数目，最常见的配位数是配位数：直接同中心离子络合的配位体的数目，最常见的配位数是6和和4n络合物：络合过程的生成物，通常指含有络离子的化合物络合物：络合过程的生成物，通常指含有络离子的化合物n水合离子：电解质溶液里，离子跟水分子结合生成的带电微粒，如水合离子：电解质溶液里，离子跟水分子结合生成的带电微粒，如Fe(H2O)62+、 Mg(H2O)62+、 Al(H2O)63+、 Cu(H2O)42+、Na(H2O)m+ 和和 Cl(H2O)n- 等等 n金属的电结晶过程与盐溶液中盐的结晶过程相似：形核长大金属的电结晶过程与盐溶液中盐的结晶过程相似：形核长大 (“过电位过电位”=“过饱和度过饱和度
10、”，阴极极化阴极极化过电位过电位晶核生成速度晶核生成速度晶粒大小晶粒大小)n基体会影响电沉积过程：吸附原子在其表面扭折或台阶处形核，通过基体会影响电沉积过程：吸附原子在其表面扭折或台阶处形核，通过表表面面扩散长大。扩散长大。 (阴极极化阴极极化过电位过电位吸附原子浓度吸附原子浓度扩散速度扩散速度晶体的生长速度晶体的生长速度)n电镀初始阶段可能发生液相外延生长。电镀初始阶段可能发生液相外延生长。n镀层的结晶形态：层状、块状、棱锥状等。镀层的结晶形态：层状、块状、棱锥状等。二、电镀溶液的基本组成二、电镀溶液的基本组成n镀液由以下（部分）组分组成：镀液由以下（部分）组分组成： 主盐主盐(单盐、络合盐
11、等单盐、络合盐等) 能与析出的金属离子形成络盐的成分能与析出的金属离子形成络盐的成分 提高镀液导电性的盐类提高镀液导电性的盐类 缓冲剂缓冲剂 助溶阴离子助溶阴离子 添加剂添加剂n电镀的性能参数：电镀的性能参数：1、电流效率、电流效率:实际析出的金属量与理论析出量的比。实际析出的金属量与理论析出量的比。2、分散能力：在特定条件下镀液使镀件表面镀层分布更、分散能力：在特定条件下镀液使镀件表面镀层分布更加均匀的能力。加均匀的能力。 (宏观宏观)3、整平能力：镀液所具有的能使镀层的轮廓比底层更平、整平能力：镀液所具有的能使镀层的轮廓比底层更平滑的能力。滑的能力。(微观微观)4、深镀能力、深镀能力(覆盖
12、能力覆盖能力) ：形状复杂的零件电镀时，镀层：形状复杂的零件电镀时，镀层覆盖基体的程度。覆盖基体的程度。 三、电镀的实施方式三、电镀的实施方式1、挂镀、挂镀n是电镀生产中最常用的一种方式。是电镀生产中最常用的一种方式。n特点：特点： (优点优点)是适合于各类零件的电镀；电镀时是适合于各类零件的电镀；电镀时单件电流密度较高且不会随时间而变化，槽单件电流密度较高且不会随时间而变化，槽电压低，镀液温升慢，带出量小，镀件的均电压低，镀液温升慢，带出量小，镀件的均匀性好；匀性好； (缺点缺点)劳动生产率低，设备和辅助用具维劳动生产率低，设备和辅助用具维修量大。修量大。挂具的设计与加工非常重要。挂具的设计
13、与加工非常重要。2、滚镀滚镀n是电镀生产中的另一种常用方法。是电镀生产中的另一种常用方法。n特点：特点： (优点优点)节省劳动力，提高生产效率，设节省劳动力，提高生产效率，设备维修费用少且占地面积小，镀件镀层备维修费用少且占地面积小，镀件镀层的均匀性好。的均匀性好。 (缺点缺点) 镀件不宜太大和太轻；单件电镀件不宜太大和太轻；单件电流密度小，电流效率低，槽电压高，槽流密度小，电流效率低，槽电压高，槽液温升快，镀液带出量大。液温升快，镀液带出量大。其使用范围其使用范围较小。较小。3、刷镀、刷镀（涂镀、局部镀、选择性电镀）（涂镀、局部镀、选择性电镀）n特点：特点：(优点优点)不需要电镀槽，具有设备
14、简单、工艺灵便、沉积速度快、镀层与基体不需要电镀槽，具有设备简单、工艺灵便、沉积速度快、镀层与基体材料的结合力好、镀后不需要机加工、对环境污染小、材料的结合力好、镀后不需要机加工、对环境污染小、节水省电节水省电等。等。(缺点缺点)不适于面积大、尺寸大的零件修复，也不能用于大批量镀件的生产。不适于面积大、尺寸大的零件修复，也不能用于大批量镀件的生产。n应用：应用：普遍用于填补零件表面的划伤、凹坑、斑蚀和孔洞、修复加工超差普遍用于填补零件表面的划伤、凹坑、斑蚀和孔洞、修复加工超差和尺寸磨损以及局部性能的改善，和尺寸磨损以及局部性能的改善，尤其适合大型机械零件的不解体现场修理尤其适合大型机械零件的不
15、解体现场修理或野外抢修。或野外抢修。纳米电刷镀的应用纳米电刷镀的应用 空军某部将纳米电刷镀技术用于某型先进飞机发动机叶片空军某部将纳米电刷镀技术用于某型先进飞机发动机叶片的修复与再制造，并已通过空军装备部组织的专家组鉴定。的修复与再制造，并已通过空军装备部组织的专家组鉴定。纳米电刷镀技术修复某型坦克零件纳米电刷镀技术修复某型坦克零件4、连续电镀、连续电镀n主要用于薄板、金属丝和带的电镀。主要用于薄板、金属丝和带的电镀。n在工业上有着极其重要的地位。在工业上有着极其重要的地位。n特点：生产效率高、工艺要求高。特点：生产效率高、工艺要求高。四、电镀的工艺过程四、电镀的工艺过程n镀前处理：镀前处理：
16、抛光（打磨）、脱脂、除锈、活化等抛光（打磨）、脱脂、除锈、活化等n电镀电镀n镀后处理：镀后处理：钝化、浸膜钝化、浸膜五、影响镀层质量的因素五、影响镀层质量的因素n镀层质量：物理化学性能、表面特征及组织结构等。镀层质量：物理化学性能、表面特征及组织结构等。n镀层质量主要取决于镀层金属自身的性能，但与前处理工艺、镀液镀层质量主要取决于镀层金属自身的性能，但与前处理工艺、镀液的组成及电镀规范等直接有关。的组成及电镀规范等直接有关。1、镀液、镀液n镀液可分为：简单盐镀液和络合物镀液。镀液可分为：简单盐镀液和络合物镀液。n络合物镀液阴极极化作用较大、分散能力也较好，所得镀层结晶细致紧络合物镀液阴极极化作
17、用较大、分散能力也较好，所得镀层结晶细致紧密、分布均匀。密、分布均匀。n导电盐：导电盐：可提高镀液导电性，增加阴极极化，便于获得结晶细致的镀层。可提高镀液导电性，增加阴极极化，便于获得结晶细致的镀层。n添加剂：添加剂：增大阴极极化作用、改善镀层的结晶状况和理化性能等。增大阴极极化作用、改善镀层的结晶状况和理化性能等。n维护：维护：定期分析和调整镀液成分，对镀液进行连续过滤和除杂处理等。定期分析和调整镀液成分，对镀液进行连续过滤和除杂处理等。电镀液过滤泵电镀液过滤泵2、电镀规范、电镀规范(电镀工艺电镀工艺)n任何一种电镀溶液，存在最高镀液温度和最大阴极电流密度。任何一种电镀溶液，存在最高镀液温度
18、和最大阴极电流密度。n升高镀液温度将提高离子的扩散速度，加快向放电形式的转化，因而使升高镀液温度将提高离子的扩散速度，加快向放电形式的转化，因而使镀层晶粒变粗。镀层晶粒变粗。n提高电流密度，必然增大阴极极化作用，使镀层致密，沉积速度加快，提高电流密度，必然增大阴极极化作用，使镀层致密，沉积速度加快，但过高的电流密度会导致边角部位镀层变粗乃致烧焦。但过高的电流密度会导致边角部位镀层变粗乃致烧焦。n对某些对杂质不太敏感的镀液，周期性地改变直流电流的方向，可去除对某些对杂质不太敏感的镀液，周期性地改变直流电流的方向，可去除镀层上的毛刺等，使镀层均匀、平整、光亮。（镀层上的毛刺等，使镀层均匀、平整、光
19、亮。（电解退镀电解退镀）n搅拌可使电解液产生流动，有利于提高阴极的允许电流密度，提高生产搅拌可使电解液产生流动，有利于提高阴极的允许电流密度，提高生产效率，但将使镀层结晶变粗。效率，但将使镀层结晶变粗。3、析氢、析氢n在任何一种电解液中，在金属电沉积的同时都存在有氢离子的放电并析在任何一种电解液中，在金属电沉积的同时都存在有氢离子的放电并析出氢气。出氢气。n氢气在阴极上析出时，经常呈气泡状粘附在阴极的表面，从而阻止金属氢气在阴极上析出时，经常呈气泡状粘附在阴极的表面，从而阻止金属在这些地方的沉积，产生针孔。在这些地方的沉积，产生针孔。n析出的氢有时会进入镀层或基体金属体内，使金属的晶格畸变，内
20、应力析出的氢有时会进入镀层或基体金属体内，使金属的晶格畸变，内应力增大，从而可导致镀层脱落或使镀件脆裂。增大，从而可导致镀层脱落或使镀件脆裂。n吸附于基体金属内的氢，在镀件的存放或使用过程中，可因环境温度的吸附于基体金属内的氢，在镀件的存放或使用过程中，可因环境温度的升高，从基体中释放出来而导致镀层鼓泡。升高，从基体中释放出来而导致镀层鼓泡。镍镀层表面针孔镍镀层表面针孔青铜表面青铜表面NiCr电镀层的鼓泡电镀层的鼓泡4、基体金属、基体金属n基体金属的性质直接影响其和镀层之间结合力。基体金属的性质直接影响其和镀层之间结合力。n电位：在某些电解液中，如果基体金属的电位负于镀层金属，若不用其电位：在
21、某些电解液中，如果基体金属的电位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不容易获得结合力良好的镀层。它镀层过渡，就不容易获得结合力良好的镀层。n预处理后的预处理后的表面质量表面质量镁合金部件（化学镀电镀）镁合金部件（化学镀电镀） 7.2 常用单金属电镀常用单金属电镀一、镀锌一、镀锌n锌镀层应用广泛，占总电镀量的锌镀层应用广泛，占总电镀量的60%以上。以上。n锌镀层为阳极性镀层锌镀层为阳极性镀层，表层形成致密氧化物薄膜。，表层形成致密氧化物薄膜。n锌蕴藏量较丰富、提炼方便。锌蕴藏量较丰富、提炼方便。n镀锌层的防护能力与镀层厚度镀锌层的防护能力与镀层厚度(8-25m)有关。有关。白铁：白铁：镀锌铁，可
22、用作日常用品如箱子，水管等的材料。镀锌铁，可用作日常用品如箱子，水管等的材料。二、镀铜二、镀铜n铜具有良好的导电性、导热性和延展性铜具有良好的导电性、导热性和延展性n铜镀层为阴极性镀层。铜镀层为阴极性镀层。n应用：应用：电力、电子、仿古用品、电力、电子、仿古用品、其它镀层的底层或中间层其它镀层的底层或中间层不锈钢镀铜门不锈钢镀铜门电镀铜包铝线电镀铜包铝线三、镀镍三、镀镍n镍镀层为镍镀层为阴阴极性镀层极性镀层(0 Fe2/Fe= -0.44V) 。(镍极易钝化镍极易钝化)镍价格：镍价格：6.7万元万元/t（09、10、12、13、14、15年：年： 27、 18、13.5、12、10.5、9.5
23、万元万元/t)n镀镍层一般用作底层或中间层：镀镍层一般用作底层或中间层：Cu/Ni/Cr、Ni/Cu/Ni/Cr镀镍钢珠镀镍钢珠镀镍门吸镀镍门吸镀镍螺丝镀镍螺丝镀镍生产线镀镍生产线四、镀铬四、镀铬n铬镀层为铬镀层为阴阴极性镀层，极性镀层，硬度高，极易钝化（硬度高，极易钝化（Cr2O3）。n镀铬：镀铬：装饰性镀铬、功能性镀铬装饰性镀铬、功能性镀铬CrO3 电镀污染物排放标准电镀污染物排放标准 (GB21900-2008)规定：废水中六价铬含量限值为规定：废水中六价铬含量限值为0.2mg/L。 六价铬六价铬(Cr6+)为吞入性毒物为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗吸入性
24、极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。 六价铬除用于镀铬外，六价铬除用于镀铬外，还常用于镀锌层等的钝化还常用于镀锌层等的钝化。 三价铬三价铬(Cr3+)的毒性为六价铬的的毒性为六价铬的1/100左右，但仍有较大毒性。左右，但仍有较大毒性。 五、镀锡五、镀锡n对铁及铜而言，镀锡层分别为对铁及铜而言，镀锡层分别为阴极性阴极性镀层和镀层和阳极性阳极性镀层。镀层。n锡是锡是无毒无毒金属，质软，熔点低，金属，质软，熔点低，钎焊性钎焊性好。好。马口铁：马口铁：镀锡铁，可用作食品罐头的包装材料。镀锡铁，可用作
25、食品罐头的包装材料。六、镀银六、镀银n镀银层为阴极性镀层。镀银层为阴极性镀层。n银具有良好的塑性和易抛光性，极强的银具有良好的塑性和易抛光性，极强的反光性，良好的导热性、导电性和可焊反光性，良好的导热性、导电性和可焊性，较高的化学稳定性。性，较高的化学稳定性。n银镀层有功能性和装饰性两方面的用途。银镀层有功能性和装饰性两方面的用途。n使用最多的镀银溶液是氰化物体系。使用最多的镀银溶液是氰化物体系。七、镀金七、镀金n镀金层为阴极性镀层。镀金层为阴极性镀层。n金镀层具有极好的耐蚀性、导电性和金镀层具有极好的耐蚀性、导电性和抗高温性抗高温性。n工业上常用的镀金溶液为氰化物镀液。工业上常用的镀金溶液为
26、氰化物镀液。澳大利亚向英国女王赠送的镀金马车澳大利亚向英国女王赠送的镀金马车“大不列颠大不列颠” (价值价值65万英磅万英磅)电镀电镀“金手指金手指” (厚约厚约30m)化学镀化学镀“金手指金手指” (厚厚3-10m)7.4 化学镀化学镀n化学镀定义：化学镀定义： 指在指在无无外加电流的状态下，借助合适的外加电流的状态下，借助合适的还原剂还原剂，使镀液中的金属离子，使镀液中的金属离子还原还原成金属，成金属，并沉积到零件表面的一种并沉积到零件表面的一种镀覆镀覆方法。又称为无电解镀、无电源电镀等。方法。又称为无电解镀、无电源电镀等。n化学镀技术具有悠久的历史：化学镀技术具有悠久的历史：1835年，
27、化学镀银（玻璃镜）年，化学镀银（玻璃镜）1844年在次磷酸盐水溶液中还原出金属镍，年在次磷酸盐水溶液中还原出金属镍，1947年工业应用。年工业应用。 自上世纪自上世纪70年代，化学镀在工业上得到越来越广泛的应用。年代，化学镀在工业上得到越来越广泛的应用。n化学镀的发展史主要就是化学镀镍的发展史。化学镀的发展史主要就是化学镀镍的发展史。n化学镀技术的化学镀技术的核心核心是镀液的组成及性能。是镀液的组成及性能。1850年：电镀年：电镀一、化学镀的原理与特点一、化学镀的原理与特点n化学镀的形式：化学镀的形式：(1)置换沉积：置换沉积： Cu2+FeCu+Fe2+ 镀层薄且不致密、结合强度低。镀层薄且
28、不致密、结合强度低。(2)接触沉积：接触沉积： 利用电位比被镀金属利用电位比被镀金属低低的第三金属与被镀金属接触，让被镀金属表面富积电子，的第三金属与被镀金属接触，让被镀金属表面富积电子，从而将沉积金属还原在被镀金属表面。从而将沉积金属还原在被镀金属表面。 第三金属离子会在溶液中积累。第三金属离子会在溶液中积累。(3)还原沉积：还原沉积： Men+Re(还原剂还原剂)Me+OX(氧化剂氧化剂) 只在具有催化作用的表面上发生。只在具有催化作用的表面上发生。 催化剂催化剂：基体、镀层金属：基体、镀层金属 自催化化学镀自催化化学镀化学镀化学镀 n化学镀是一个在化学镀是一个在催化催化条件下发生的氧化还
29、原反应过程。条件下发生的氧化还原反应过程。 (有别于普通化学沉积有别于普通化学沉积)n化学镀溶液组成：化学镀溶液组成： 金属离子、络合剂、金属离子、络合剂、还原剂还原剂、稳定剂、缓冲剂等组成。、稳定剂、缓冲剂等组成。n实现化学镀的实现化学镀的必要必要条件：条件： 金属的沉积反应只发生在具有催化作用的工件表面；金属的沉积反应只发生在具有催化作用的工件表面； 溶液本身相对稳定溶液本身相对稳定(自发发生氧化还原反应速度极慢自发发生氧化还原反应速度极慢)。 n还原剂是化学镀溶液中的主要成分之一。还原剂是化学镀溶液中的主要成分之一。n还原剂对镀层的性能有着显著的影响。还原剂对镀层的性能有着显著的影响。n
30、化学镀溶液常用的还原剂：化学镀溶液常用的还原剂： 次磷酸盐、甲醛、肼、硼氢化物、胺基硼烷及其衍生物等。次磷酸盐、甲醛、肼、硼氢化物、胺基硼烷及其衍生物等。甲醛结构式甲醛结构式甲醛分子式：甲醛分子式：CH2OHCHOn化学镀的特点：化学镀的特点： 优点：优点： 镀层致密，孔隙少、硬度高，具有镀层致密，孔隙少、硬度高，具有极好极好的化学和物理性能；的化学和物理性能； 可镀制形状复杂的工件，且镀层厚度均匀；可镀制形状复杂的工件，且镀层厚度均匀； 可镀基材广泛可镀基材广泛(对非金属等材料需经过适当的预处理对非金属等材料需经过适当的预处理)； 设备简单设备简单(不需要外加直流电源不需要外加直流电源)。
31、缺点：缺点： 可镀制的金属可镀制的金属(合金体系合金体系)有限；有限； 镀液昂贵，稳定性差，镀制成本高。镀液昂贵，稳定性差，镀制成本高。化学镀技术在化工、电子、石油等工业中有着极为重要的地位。化学镀技术在化工、电子、石油等工业中有着极为重要的地位。镁合金部件（化学镀电镀）镁合金部件（化学镀电镀） 二、化学镀镍二、化学镀镍n化学镀的发展史主要就是化学镀镍的发展史。化学镀的发展史主要就是化学镀镍的发展史。n化学镀镍使用的还原剂：化学镀镍使用的还原剂： 次磷酸盐、肼、硼氢化钠和二甲基硼烷等。次磷酸盐、肼、硼氢化钠和二甲基硼烷等。(1)以次磷酸盐作还原剂：以次磷酸盐作还原剂： 镀层一般含镀层一般含4-
32、12wt%的磷：的磷：镍镍-磷合金磷合金(Ni-P)；(2)以硼氢化物或胺基硼烷为还原剂：以硼氢化物或胺基硼烷为还原剂： 镀层一般含镀层一般含0.2-5wt%的硼：镍的硼：镍-硼合金硼合金(Ni-B)；(3)以肼为还原剂：以肼为还原剂： 镀层纯度高达镀层纯度高达99.5。n国内生产上大多采用次磷酸钠作还原剂。国内生产上大多采用次磷酸钠作还原剂。 n以次磷酸盐作还原剂的化学镀镍溶液分为酸性和碱性两大类。以次磷酸盐作还原剂的化学镀镍溶液分为酸性和碱性两大类。n化学镀镍的反应过程化学镀镍的反应过程(采用次磷酸钠作还原剂采用次磷酸钠作还原剂)：n上述反应均在固体催化剂表面进行。上述反应均在固体催化剂表
33、面进行。n影响沉积的主要因素：影响沉积的主要因素：1.镍离子浓度：在酸性和碱性溶液中，在一定范围内提高镍离子的浓度均可镍离子浓度：在酸性和碱性溶液中，在一定范围内提高镍离子的浓度均可提高沉积速度。提高沉积速度。2.还原剂浓度：在一定范围内提高还原剂的浓度，也可以提高沉积速度。还原剂浓度：在一定范围内提高还原剂的浓度，也可以提高沉积速度。3.镀液温度：随着温度升高，沉积速率迅速上升；但温度过高会导致镀液分镀液温度：随着温度升高，沉积速率迅速上升；但温度过高会导致镀液分解。解。4.镀液镀液pH值：值：pH值过低，由于氢离子的竞争作用，镍离子无法被还原，将导值过低，由于氢离子的竞争作用，镍离子无法被
34、还原，将导致反应终止；致反应终止；pH值过高，未被络合的镍离子将发生水解反应，生成氢氧化镍。值过高，未被络合的镍离子将发生水解反应，生成氢氧化镍。镁合金表面化学镀镁合金表面化学镀Ni-P合金合金（不同预处理工艺）（不同预处理工艺） n化学镀镍层是一种化学镀镍层是一种非晶态非晶态镀层。镀层。n化学镀镍层的特点：化学镀镍层的特点： 结晶细致，孔隙率低，耐蚀性优异；结晶细致，孔隙率低，耐蚀性优异； 硬度高硬度高(晶化处理晶化处理后后)； 软软磁性好。磁性好。n化学镀镍层的应用：化学镀镍层的应用： 高防腐性、高硬度、磁性能等高防腐性、高硬度、磁性能等三、化学镀铜三、化学镀铜n化学镀铜主要用于非导体材料
35、的化学镀铜主要用于非导体材料的金属化处理金属化处理，在电子工业中有着，在电子工业中有着非常重要的地位。非常重要的地位。n反应式反应式(甲醛为还原剂，碱性溶液甲醛为还原剂，碱性溶液)：n化学镀铜溶液为碱性溶液。化学镀铜溶液为碱性溶液。氧化铝陶瓷基板化学镀铜金属化氧化铝陶瓷基板化学镀铜金属化四、化学镀银四、化学镀银n化学镀银是工业上应用最早的化学镀工艺，且目前应用较广泛。化学镀银是工业上应用最早的化学镀工艺，且目前应用较广泛。塑料反光镜塑料反光镜五、化学镀其它金属五、化学镀其它金属1、化学镀金、化学镀金2、化学镀钴、化学镀钴3、化学镀钯、化学镀钯化学镀化学镀“金手指金手指” (厚厚3-10m)7.
36、6 非金属电镀非金属电镀nABS塑料：塑料： 丙烯腈丙烯腈 - 丁二烯丁二烯 - 苯乙烯苯乙烯共聚物共聚物 Acrylonitrile Butadiene Styrenen非金属材料制品在电镀前非金属材料制品在电镀前必须必须经过前处理，它是决定非金属电镀能经过前处理，它是决定非金属电镀能否顺利的关键。否顺利的关键。n不同的非金属材料在电镀前的不同的非金属材料在电镀前的前处理步骤前处理步骤基本相同：基本相同： 粗化、脱脂、敏化、活化和化学镀等。粗化、脱脂、敏化、活化和化学镀等。刚度刚度硬度硬度韧性韧性耐寒性耐寒性介电性介电性加工性加工性n粗化方法：粗化方法： 机械粗化：提高结合力的程度有限。机械
37、粗化：提高结合力的程度有限。 化学粗化：能大幅度提高结合力。化学粗化：能大幅度提高结合力。氧化、溶胀氧化、溶胀金属镀层与非金属制品金属镀层与非金属制品(材料材料)之间的之间的结合力是结合力是很微弱很微弱的分子间力的分子间力n脱脂处理：脱脂处理： ABS塑料用无水乙醇、丙酮等。塑料用无水乙醇、丙酮等。n敏化：敏化： 将已经过粗化、脱脂等处理的非金属制品浸入一定浓度的将已经过粗化、脱脂等处理的非金属制品浸入一定浓度的易被氧化的化合物易被氧化的化合物溶液中，使其表面溶液中，使其表面吸附一些吸附一些还原剂还原剂的过程。的过程。n活化：活化： 将敏化处理后的制品浸入含有将敏化处理后的制品浸入含有氧化剂氧
38、化剂的溶液中，使其表面形成胶体状微粒沉积层的过程。的溶液中，使其表面形成胶体状微粒沉积层的过程。n还原处理：还原处理： 用一定浓度的用一定浓度的化学镀化学镀时所用的时所用的还原剂还原剂溶液将制品表面残留的催渗剂还原干净，以免影响后面的溶液将制品表面残留的催渗剂还原干净，以免影响后面的化学镀溶液的过程。化学镀溶液的过程。 预处理完后的非金属制品就可以进行预处理完后的非金属制品就可以进行化学镀化学镀，在形成一定厚度的金属镀层，在形成一定厚度的金属镀层以后，再进行以后，再进行电镀电镀，使获得的镀层加厚，即可完成非金属的电镀。，使获得的镀层加厚，即可完成非金属的电镀。7.9 电镀的发展趋势电镀的发展趋
39、势n电镀是一种污染严重、劳动密集型、低附加值工业。电镀是一种污染严重、劳动密集型、低附加值工业。n发展趋势：发展趋势： 1) 合金镀层代替单金属镀层合金镀层代替单金属镀层：降低金属毒性、减少有害物排放、减少资源：降低金属毒性、减少有害物排放、减少资源浪费浪费(Cu-SnAu，Ni-W Cr) 2) 工艺和材料的无毒、低毒、易处理化：无氰电镀工艺和材料的无毒、低毒、易处理化：无氰电镀 电镀是一门古老而又年轻的技术。电镀是一门古老而又年轻的技术。思考题n分析讨论金属表面的极化现象产生的原因，以及在材料的腐蚀、分析讨论金属表面的极化现象产生的原因，以及在材料的腐蚀、电镀（复合镀）等过程中极化的重要影响。电镀（复合镀）等过程中极化的重要影响。
