电镀设备的使用过程

电流通过物质而引起化学变化的过程。化学变化是物质失去或获得电子(氧化或还原)的过程。电解过程是在电解池中进行的。电解池是由分别浸没在含有正、负离子的溶液中的阴、阳两个电极构成。电流流进负电极(阴极)，溶液中带正电荷的正离子迁移到阴极，并与电子结合，变成中性的元素或分子；带负电荷的负离子迁移到另一电极(阳极)，给出电子，变成中性元素或分子。

[编辑本段]电解原理分析



（以cucl2为例）

CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2＋和Cl－。

CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－

通电前，Cu2＋和Cl－在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作定向移动。溶液中带正电的Cu2＋向阴极移动，带负电的氯离子向阳极移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。

阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu

阳极：Cl－－2e－＝ Cl2↑

电解CuCl2溶液的化学反应方程式：CuCl2=Cu+Cl2↑(电解）（5）电解质水溶液电解反应的综合分析

在上面叙述氯化铜电解的过程中，没有提到溶液里的H＋和OH－，其实H＋和OH－虽少，但的确是存在的，只是他们没有参加电极反应。也就是说在氯化铜溶液中，除Cu2＋和Cl－外，还有H＋和OH－，电解时，移向阴极的离子有Cu2＋和H+，因为在这样的实验条件下Cu2＋比H+容易得到电子，所以Cu2＋在阴极上得到电子析出金属铜。移向阳极的离子有OH－和Cl－，因为在这样的实验条件下，Cl－比OH－更容易失去电子，所以Cl－在阳极上失去电子，生成氯气。

说明：

①阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。

②用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。

③在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上放电的先后顺序是：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞Pb2+>Sn2+>Fe2+＞Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+；水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。

（6）以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为：

①分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；

②分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；

③合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

[编辑本段]用途

电解广泛应用于冶金工业中，如从矿石或化合物提取金属(电解冶金)或提纯金属(电解提纯)，以及从溶液中沉积出金属(电镀)。金属钠和氯气是由电解溶融氯化钠生成的；电解氯化钠的水溶液则产生氢氧化钠和氯气。电解水产生氢气和氧气。水的电解就是在外电场作用下将水分解为H2（g）和O2（g）。电解是一种非常强有力的促进氧化还原反应的手段，许多很难进行的氧化还原反应，都可以通过电解来实现。例如：可将熔融的氟化物在阳极上氧化成单质氟，熔融的锂盐在阴极上还原成金属锂。电解工业在国民经济中具有重要作用，许多有色金属（如钠、钾、镁、铝等）和稀有金属（如锆、铪等）的冶炼及金属（如铜、锌、铅等）的精炼，基本化工产品(如氢、氧、烧碱、氯酸钾、过氧化氢、乙二腈等)的制备，还有电镀、电抛光、阳极氧化等，都是通过电解实现的。

[编辑本段]电解质

在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物叫电解质。化合物导电的前提：其内部存在着自由移动的阴阳离子。

离子化合物在水溶液中或熔化状态下能导电；共价化合物：某些也能在水溶液中导电（如HC，其它为非电解质）

强电解质一般有：强酸强碱，大多数盐，活泼金属的氧化物、氢化物；弱电解质一般有：（水中只能部分电离的化合物）弱酸（可逆电离，分步电离<多元弱酸>，弱碱（如NH3·H2O）。另外，水是极弱电解质。

导电的性质与溶解度无关

注：能导电的不一定是电解质判断某化合物是否是电解质，不能只凭它在水溶液中导电与否，还需要进一步考察其晶体结构和化学键的性质等因素。例如，判断硫酸钡、碳酸钙和氢氧化铁是否为电解质。硫酸钡难溶于水(20 ℃时在水中的溶解度为2.4×10-4 g)，溶液中离子浓度很小，其水溶液不导电，似乎为非电解质。但溶于水的那小部分硫酸钡却几乎完全电离(20 ℃时硫酸钡饱和溶液的电离度为97.5％)。因此，硫酸钡是电解质。碳酸钙和硫酸钡具有相类似的情况，也是电解质。从结构看，对其他难溶盐，只要是离子型化合物或强极性共价型化合物，尽管难溶，也是电解质。

氢氧化铁的情况则比较复杂，Fe3+与OH-之间的化学键带有共价性质，它的溶解度比硫酸钡还要小(20 ℃时在水中的溶解度为9.8×10-5 g)；而落于水的部分，其中少部分又有可能形成胶体，其余亦能电离成离子。但氢氧化铁也是电解质。

判断氧化物是否为电解质，也要作具体分析。非金属氧化物，如SO2、SO3、P2O5、CO2等，它们是共价型化合物，液态时不导电，所以不是电解质。有些氧化物在水溶液中即便能导电，但也不是电解质。因为这些氧化物与水反应生成了新的能导电的物质，溶液中导电的不是原氧化物，如SO2本身不能电离，而它和水反应，生成亚硫酸，亚硫酸为电解质。金属氧化物，如Na2O，MgO，CaO，Al2O3等是离子化合物，它们在熔化状态下能够导电，因此是电解质。 需要注意的是，氯化铝(AlCl3)是电解质，但是是共价化合物而不是离子化合物。

可见，电解质包括离子型或强极性共价型化合物；非电解质包括弱极性或非极性共价型化合物。电解质水溶液能够导电，是因电解质可以离解成离子。至于物质在水中能否电离，是由其结构决定的。因此，由物质结构识别电解质与非电解质是问题的本质。

另外，有些能导电的物质，如铜、铝等不是电解质。因它们并不是能导电的化合物，而是单质，不符合电解质的定义。

电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物，例如酸、碱和盐等。凡在上述情况下不能导电的化合物叫非电解质，例如蔗糖、酒精等。

电解生成物规律

十六字要诀：

阴得阳失 ：电解时，阴极得电子， 发生还原反应，阳极失电子，发生氧化反应；

阴精阳粗 ：精炼铜过程中,阴极使用精铜，阳极使用粗铜，最后阳极逐渐溶解，且产生阳极泥；

阴碱阳酸 ：在电解反应之后，不活泼金属的含氧酸盐会在阳极处生成酸，而活泼金属的无氧酸盐会在阴极处生成碱；

阴固阳气 ：电解反应之后，阴极产生固体及还原性气体，而阳极则生成氧化性强的气体。



电镀的概念

就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

[编辑本段]电镀作用

利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。

[编辑本段]电镀原理

在盛有电镀液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。

[编辑本段]电镀方式

电镀分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀等方式，主要与待镀件的尺寸和批量有关。挂镀适用于一般尺寸的制品,如汽车的保险杠,自行车的车把等。滚镀适用于小件，如紧固件、垫圈、销子等。连续镀适用于成批生产的线材和带材。刷镀适用于局部镀或修复。电镀液有酸性的、碱性的和加有铬合剂的酸性及中性溶液，无论采用何种镀覆方式，与待镀制品和镀液接触的镀槽、吊挂具等应具有一定程度的通用性。

镀层分类

镀层分为装饰保护性镀层和功能性镀层两类。

装饰保护性镀层 主要是在铁金属、非铁金属及塑料上的镀铬层,特别是钢的铜-镍-铬层，锌及钢上的镍-铬层。为了节约镍，人们已能在钢上镀铜-镍／铁-高硫镍-镍/铁-低固分镍-铬层。与镀铬层相似的锡／镍镀层，可用于分析天平、化学泵、阀和流量测量仪表上。

功能性镀层 这种镀层种类很多，如：①提高与轴颈的相容性和嵌入性的滑动轴承罩镀层，铅-锡,铅-铜-锡,铅-铟等复合镀层；②用于耐磨的中、高速柴油机活塞环上的硬铬镀层，这种镀层也可用在塑料模具上，具有不粘模具和使用寿命长的特点；③在大型人字齿轮的滑动面上镀铜，可防止滑动面早期拉毛；④用于防止钢铁基体遭受大气腐蚀的镀锌;⑤防止渗氮的铜锡镀层;⑥用于收音机、电视机制造中钎焊并防止钢与铝间的原电池腐蚀的锡-锌镀层。适用于修复和制造的工程镀层,有铬、银、铜等，它们的厚度都比较大，硬铬层可以厚达300微米。

[编辑本段]电镀的过程基本如下

1 把镀层金属接在阳极

2 要镀件接在阴极

3 阴阳极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连

4 通以直流电的电源后，阳极的金属会进行氧化(失去电子)，溶液中的正离子则在阴极还原(得到电子)成原子并积聚在负极表层。

电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系，电流越小，被电镀的物件便会越美观；反之则会出现一些不平整的形状。

电镀的主要用途包括防止金属氧化 (如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。

电镀产生的污水(如失去效用的电解质)是水污染的重要来源。

[编辑本段]电镀专业术语

3 镀覆方法术语

3.1 化学钝化

将制件放在含有氧化剂的溶液中处理，使表面形成一层很薄的钝态保护膜的过程。

3.2 化学氧化

通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。

3.3 电化学氧化

在一定电解液中以金属制件为阳极，经电解，于制件表面形成一层具有防护性，装饰性或其它功能氧化膜的过程。

3.4 电 镀

利用电解原理，使金属或合金沉积在制件表面，形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。

3.5 转 化 膜

对金属进行化学或电化学处理所形成的含有该金属之化合物的表面膜层。

3.6 钢铁发蓝（钢铁化学氧化）

将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性的溶液中，使之于表面形成通常为蓝（黑）色的薄氧化膜的过程。

3.7 冲击电流

电流过程中通过的瞬时大电流。

3.8 光亮电镀

在适当条件下，从镀槽中直接得到具有光泽镀层的电镀。

3.9 合金电镀

在电流作用下，使两种或两种以上金属（也包括非金属元素）共沉积的过程。

3.10 多层电镀

在同一基体上先后沉积上几层性质或材料不同的金属层的电镀。

3.11 冲 击 镀

在特定的溶液中以高的电流密度，短时间电沉积出金属薄层，以改善随后沉积镀层与基体间结合力的方法。

3.12磷 化

在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷酸盐保护膜的处理过程。

3.13 热抗散

加热处理镀件，使基体金属和沉积金属（一种或多种）扩散形成合金的过程。

4 镀前处理和镀后处理术语

4.1 化学除油

在碱性溶液中借助皂化作用和乳化作用清除制件表面油污的过程。

4.2 电解除油

在含碱溶液中，以制件作为阳极或阴极，在电流作用下，清除制件表面油污的过程。

4.3 出 光

在溶液中短时间浸泡，使金属形成光亮表面的过程。

4.4 机械抛光

借助于高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮，以提高金属制件表面光亮度的机械加工过程。

4.5 有机溶剂除油

利用有机溶剂清除制件表面油污的过程。

4.6 除 氢

将金属制件在一定温度下加热处理或采用其它方法，以驱除在电镀生产过程中金属内部吸收氢的过程。

4.7 退 镀

将制件表面镀层退除的过程。

4.8 弱 浸 蚀

电镀前，在一定组成溶液中除去金属制件表面极薄的氧化膜，并使表面活化的过程。

4.9 强 浸 蚀

将金属制件浸在较高浓度和一定温度的浸蚀溶液中，以除去金属制件表面上氧化物和锈蚀物的过程。

4.10 镀前处理

为使制件材质暴露出真实表面，消除内应力及其它特殊目的所需，除去油污、氧化物及内应力等种种前置技术处理。

4.11 镀后处理

为使镀件增强防护性能，提高装饰性能及其它特殊目的而进行的（诸如钝化、热熔、封闭和除氢等）处理。

5 材料和设备术语

5.1 阳 极 袋

用棉布或化纤织物制成的套在阳极上，以防止阳极泥渣进入溶液用的袋子。

5.2 光 亮 剂

为获得光亮镀层在电解液中所使用的添加剂。

5.3 阻 化 剂

能够减缓化学反应或电化学反应速度的物质。

5.4 表面活性剂

在添加量很低的情况下也能显著降低界面张力的物质。

5.5 乳 化 剂

能降低互不相溶的液体间的界面张力，使之形成乳浊液的物质。

5.6 络 合 剂

能与金属离子或含有金属离子的化合物结合而形成络合物的物质。

5.7 绝 缘 层

涂于电极或挂具的某一部分，使该部位表面不导电的材料层。

5.8 挂具（夹具）

用来悬挂零件，以便于将零件放于槽中进行电镀或其他处理的工具。

5.9 润 湿 剂

能降低制件与溶液间的界面张力，使制件表面容易被润湿的物质。

5.10添 加 剂

在溶液中含有的能改进溶液电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。

5.11 缓 冲 剂

能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。

5.12 移动阴极

采用机械装置使被镀制件与极杠一起作周期性往复运动的阴极。

6 测试和检验相关术语

6.1 不连续水膜

通常用于表面被污染所引起的不均匀润湿性，使表面上的水膜变的不连续。

6.2 孔 隙 率

单位面积上针kong的个数。

6.3 针 kong

从镀层表面直至底层覆盖层或基体金属的微小孔道，它是由于阴极表面上 的某些点 的电沉积过程受到障碍，使该处不能沉积镀层，而周围的镀层却不断加厚所造成。

6.4 变 色

由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化(如发暗、失色等)。

6.5 结 合 力

镀层与基体材料结合的强度。

6.6 起 皮

镀层成片状脱离基体材料的现象。

6.7 剥 离

某些原因（例如不均匀的热膨胀或收缩）引起的表面镀层的破碎或脱落。

6.8 桔 皮

类似于桔皮波纹状的表面处理层。

6.9 海绵状镀层

在电镀过程中形成的与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。

6.10 烧焦镀层

在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物，其中常含有氧化物或其他杂质。

6.11 麻点

在电镀或腐蚀中，与金属表面上形成的小坑或小孔。

6.12 粗糙

在电镀过程中，由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。

6.13 镀层钎焊性

镀层表面被熔融焊料润湿的能力。

[编辑本段]电镀锌

电镀锌：就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层。被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀（适合小零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。

目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类：

1．氰化物镀锌：

由于(CN)属剧毒，所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制，不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展，要求使用低氰(微氰)电镀液。

采用此工艺电镀后，产品质量好，特别是彩镀，经钝化后色彩保持好。

2．锌酸盐镀锌：

此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。目前国内形成两大派系，分别为： a) 武汉材保所的”DPE”系列；b) 广电所的”DE”系列 。都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌；PH值为12.5~13。

采用此工艺，镀层晶格结构为柱状，耐腐蚀性好，适合彩色镀锌。

注意：产品出槽后—>水洗—>出光(硝酸+盐酸) —>水洗—>钝化—>水洗—>水洗—>烫干—>烘干—>老化处理(烘箱内80~90oC。

3．氯化物镀锌

此工艺在电镀行业应用比较广泛，所占比例高达40%。

钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美)，特别是在外加水溶性清漆后，外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。

此工艺适合于白色钝化(兰白，银白)。

4．硫酸盐镀锌

此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。成本低廉