第三章 电镀与化学镀.ppt

第三章 电镀与化学镀 第一节 电镀的基本原理和特点 1.1 电镀设备及基本原理 一、设备简介 电镀槽—电镀液—直流电源—阳极—阴极（工件） 阳极可分为可溶性阳极和不可溶性阳极两种。 不可溶—镀液提供Me+ 可溶------镀液传导Me+ 典型的电镀槽及离子运动方向 二、电镀的基本过程 1. 阳极金属溶解 Me－2e→Me2+ 金属在阳极氧化失去电子，形成金属离子。 注意：防止阳极钝化→ Me2+形成量↓ ↘加阳极活化剂→活化阳极 2. 金属的电结晶 Me2+ +2e→ Me 金属在接受电子还原沉积，形成金属镀层。 外电场使阴极产生过电位，否则， Me－2e→Me2+ 氧化，阴极不沉积反而会溶解。 3. 离子液相传质 金属离子在阴极沉积，消耗阴极附近的Me2+ →失去平衡→离子液相传质→阳极附近失衡→阳极氧化→放出Me2+ →恢复平衡→如此循环。 支撑点：液相的传质（ Me2+ ）能力。 4. 镀层晶粒大小控制 W=Kexp(－k/ψk) 过电位(ψk) ↑↑，形核率（W）↑↑，晶粒细化。 三、电镀液组成 1. 单盐溶液→SnSO4 ↘CuSO4 溶液中是简单金属离子Sn2+和Cu2+ 。 问题：→需要高的过电位，镀层质量不好→粗糙 2. 络和物溶液→金属离子与络和剂形成络和离子，如[Zn(NH3)4]2+ 络和后溶液的平衡电位向负方向移动，有利于电沉积进行。 如：ψZn2+/Zn=－0.736v ψ [Zn(NH3)4]2+ /Zn=－0.1.26v 但是，关于络和离子的本质与沉积机理至今仍不清楚 白猫黑猫→技术 3. 导电盐→不参加反应，↑溶液导电能力，↓槽端电压。如Na2SO4。 4. 缓冲剂→在弱酸、弱碱溶液中加入，可自行调节PH值，↑溶液稳定性。 5. 阳极活化剂→活化阳极，提高离子供给能力。 6. 添加剂→各种各样，视目的而定。 如：光亮剂、整平剂、润湿剂、细化晶粒剂等等。 1.2 有关电镀的四个概念 一、均镀能力 零件表面各处镀层厚度相同，表示具有好的均镀能力 二、深镀能力 能使深孔内表面得到沉积镀层的能力 三、整平能力 能使凸处的沉积速率降低，使凹处的沉积速率提高，得到平整镀层的能力。 四、镀膜速率（M） M=Dη 电流密度（ D ）↑，电流效率（ η ）↑，镀膜速率（M）↑ 1.3 电镀的工艺过程及影响因素 一、电镀的工艺过程 除油→水洗→去锈→水洗→电镀→酸洗→碱洗→清洗→出槽 清洗表面 后清洗→电镀液有毒 二、影响镀层质量的因素 ⑴ 主盐：简单盐镀液→镀层的结晶较粗 络合物镀液→镀层结晶细致紧密 ⑵ PH值： 影响H（氢）的放电电位，过高过低都不好，→需实测→技术 ⑶ 电流密度：电流密度↑→沉积速率↑ 电流密度↑↑→会结瘤，烧焦→特别是尖角部位 ⑷基体金属 ：基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不容易获得结合力良好的镀层。 1.4 常用的电镀方式 挂镀 连续电镀 1.5 常用金属的电镀→可制备33种单金属膜，常用有14种 一、镀Zn ⑴ 物理特性： 锌呈银白色，原子量是65.38，密度为7.17g/cm3，熔点420℃。锌的标准电极电位为φZn2+/Zn=-0.76V。 ⑵ 抗氧化性能： 锌表面易形成一层致密的氧化物薄膜，阻止内层锌的进一步氧化，使它在空气中的稳定性大大提高。 ⑶ 耐腐蚀性能： 属阳极性镀层。可以起到牺