电镀基础知识

guo · 发表于 2008-12-30 15:51:16

电镀基础知识
一、什么叫电镀
电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程，就叫电镀。
简单的理解，是物理和化学的变化或结合。
普通的说：电与化学物质（化学品）的结成。
例如：一块铁板上镀上一层铜（通电在铜的镀液上）。
二、电镀必须具备什么条件：
要办一个电镀厂，一个车间必须要有：外加的直流电源和特定电解液（或叫镀液）以及特定金属阳极组成的电解装置。就是除了厂房、水、废水处理外，还必须有直流的整流器。镀液通过（镀铜、镍、锌、锡、金、银）等镀种，以及镀什么镀种先择好阳极板。如：镀镍要用镍板，镀铜要用电解铜板，但镀铬不是用铬板，而是铅锡、铅锑合金板（即不溶性阳极）。
除此外，化学镀、热镀锌等镀种通过化学反应结成的镀层是不用电镀的，一般叫化学镀镍、化学镀铜。
三、电镀须知的电化学基础知识。
1、化学知识：
自然界由物质构成的，我们经常见到的水、泥土、食盐、钢铁等都是物质。一切物质都处在不停的运动状态。运动是物质存在形式：例如：水蒸发成汽，遇冷变成冰块等。
物质发生运动变化的根本原因在于物质内部的矛盾性。自然界一切物质的运动和变化叫自然现象，研究自然变化规律的科学统称自然科学。自然变化可分化学变化和物理变化两大类，研究物理变化的科学叫物理学，研究化学变化的科学叫化学。
化学研究的内容是：物质的组成和性质，物质的变化，物质变化时发生的现象。
1原子——分子论的基本概念。
原子——分子论学说是化学的基础，其要点归纳如下：
a、物质由分子组成，分子是维持物资组成和化学性，质的最小单位。
b、物质分子见间互相有作用力（吸引力、排斥力）。物质分子间作用力各不相同，以固体最大，液体次之，气体最小。
c、物质分子之间具有空隙，分子间的空隙决定着物质的体积。
d、分子由原子组成，它参与化学反应时并不分解。
e、表现出相同化学性质的一定种类的原子称为化学元素，目前已发现的元素有100多种，不同的元素的原子其重量体积、性质都不相同。
f、物质的分子和原子是外在不断的运动中。
2元素符号及元素的原子量：
为了表示不同的元素，在化学领域中常用拉丁字母来代表各种元素，这叫做元素符号。下列表中列出的是常用元素符号、原子量。原子的重量是很小的。例如：一个碳原子量为：0.00000000000000000000001994克。这样的数使用和书写都很不方便，为了使用上的方便，用专用单位来表示原子重量，现在国际上采用碳单位来表示原子重量。一个碳单位等于碳原子重量的十分之一。用碳单位表示的一个重量叫做原子量。例如：氢的原子量为：1.008。氧的原子量为：15.9994。
3化学反应：
概念：由一种物质变化成另一种新物质的过程叫化学反应。
例：碳燃烧变成二氧化碳就是化学反应。
在化学反应中是由一种物质变成另一种物质，但物质不会消失，也不可能增多。它应服从下面的物质不灭定律和定比定律。
A、物资不灭定律：
参加反应物质的总重量等于反应生成物质的总重量。
B、定比定律：
在化学反应中参加反应的物质都有一定的比例。反应生成物质也有一定的组成比例。
例如：2克氢+16克氧，生成18克水。
分子式：用元素符号来表示物质组成的式子，叫做分子式。在写分子式时，先写上元素符号，再把原子的数目用较小的数字记在符号的右下角。
例如：水分子由两个氢原子个氧原子组成，可写成：H2O。
知道物质的分子式后，我们就知道物质的组成，并且可计算出分子量。
例如：硫酸的分子式是：H2SO4，由此可知道它由2个氢原子、1个氧原子组成。它的分子量是：2个氢原子量+1个硫原子量+4个氧原子量=分子量
用分子式及符号经平衡后表示的化学反应过程叫化学方程式：
例如：硝酸银与氧化钠作用生成氧化银和硝酸钠。
可写成：AGNO3+NACl=AGCl+NANO3
知道化学反应方程式后，我们就能知道多少参加反应的物质能生成多少反应生成物。
例如：在上面的例子反应中，一个分子硝酸银与一个分子的氯化钠反应，生成一个分子的氯化银和一个分子的硝酸钠。
我们查表知道这几种物质的分子量是：
硝酸银 AGNO3=170
氯化钠 AGCL=58
硝酸钠 NaNO3=85
氯化银 Agcl=143
由此可知：
170克AgNO3（硝酸银）+58克的（氯化钠）生成143克的AgCl（氯化银）+85克的NaNO3（硝酸钠）：
　假设我们需要配制40克AgCl（氯化银），则需要多少AgNO3（硝酸银）和NaCl（氯化钠）呢？
（硝酸银）：　（氯化银）=170：143
　 AgNO3　　　　　AgCl
（硝酸银）=170X40? =47.5克
AgNO3　　143
(氯化钠)：（氯化银）=58：143
　 NaCl　　　　　AgCl
(氯化钠)=　　　（氯化银）=16.2克
NaCl　　　　　AgCl
则需用AgNO3（硝酸银）47.5克和NaCl（氯化钠）16.2克。
④物质的分类：一切物质按其存在形式可分单质及化合物。
　　单质又可分为金属和非金属，化合物又可分为无机化合物及有机化合物两大类。所有的这些物质都与表面处理有着密切的关系。譬如：电镀的各种金属多为单质，电镀用的药品大多数为酸、碱、盐等化合物。
　　近来有机化合物在电镀中应用也是越来越多，它被广泛和用作酸洗缓冲剂、光亮剂。
1．什么叫单质：——由同种元素的原子组成的物质叫单质。单质分金属和非金属。
A、金属：常温下多为固体（汞例外）。具有金属光泽，是电和热的良导体，有一定的延展性。例：金、银、铜、铁、锡……。
B、非金属：常温下有气体、液体、固体三种形态，导电及导热性差，比重小，固体脆性大。例：炭、硫、氮、硅……。
2、化合物：
A、有机化合物：凡属碳氢化合物及其衍生物称为有机化合物。例如：汽油、酒精、丁炔二醇、萘二碳酸、香蕉水……。
B、无机化合物：
氧化物可分为：酸性、碱性两性氧化物。
酸性氧化物——大多为非金属氧化物。它能与碱反应生成盐和水。溶于水生成酸。例如：二氧化硫、二氧化碳……。
碱性氧化物——大多为金属氧化物，它能与酸反应生成盐和水。溶于水生成碱。例如：Na2O、K2O、MgO、CaO…….
酸：在水溶液中能电离出H的化合物，通常称为酸。酸可分为有机酸和无机酸，无机酸还可分为含氧酸、无氧酸（氢酸）。
含氧酸：硫酸、硝酸、磷酸、铬酸等。
氢酸有：氢氟酸、氢氰酸等。
酸类的特点：有酸味，使兰色石蕊试纸变成红色，易于溶于水。
有腐蚀性；酸与碱作用生成盐和水。酸与金属作用放出氢气。
例如：硫酸与氢氧化钠反应生成盐和水。
H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
硫酸与锌作用放出氢
H2SO4+ZnSO4+H2↑
碱：在水溶液中能电离出OH的化合物，通常称为碱。可分为强碱，如：NaOH、KOH
弱碱：NH4OH
碱类的特性：碱使红色石蕊变成兰色，具有腐蚀性。
四．溶液及浓度：
1．溶液：溶质溶解于溶剂中组成溶液。例如：食盐（NaCl）溶于水中叫“盐水”。
溶剂有水及各种有机溶剂，在不同的溶剂物质的溶解情况不同，有的能溶于水而不溶于有机溶剂。有的溶解于有机溶剂却不溶于水中。如凡士林溶于汽油不溶于水，硫酸铜溶于水却不溶于酒精。一定条件下溶质在溶剂中溶解到不再溶解时的浓度叫饱和点，也叫溶解度。
2．溶液的浓度：
在一定的溶剂中所含溶质的量就是溶液的浓度。溶液的浓度表示方法很多。这里介绍几种常用的方法：
①克/升——g/l——这是电镀溶液中常用的一种表示法，表示每升溶液中含有溶质的克数。
②百分比溶液（%）——表示溶质占溶液的百分率。有重量百分比和体积百分比。
③比重——通常讲的是“较水比重”以水的比重为1。另一种比重“合理标度”称浓点读比重，常用的“比重计”。
④PH值：PH值就是用10的指数的绝对值来表示氢离子浓度，也叫氢离子的指数。也就是说：当溶液中的氢离子浓度为10的负几次方时，PH值就等于几。当PH值等于7时，溶液中的氢离子浓度为7，溶液为中性。所以我们一般来说PH值由7至0变化时溶液为酸性。PH值由7至14变化时溶液为碱性。
PH值是电镀槽液的一个重要参数，对电镀过程影响很大，故需要经常检查溶液的PH值，测定PH值的方法最常用的有两种：
(1)试纸法：根据试纸变色与已知PH值的色标相比较来确定溶液的PH值。其优点是方便简单，缺点是误差较大。
(2)PH值测试仪：根据氢离子浓度对氢电极产生不同电位和标准电极之间的电势差，在电位计上读数。优点是准确度高，缺点是测试较复杂。
3、电解：
对电解液施加外加电压，便有电流通过，电解值在电流作用下被分解的过程叫电解。
电解时，电解液中阳离子跑向阴极，在阳极得到电子被还原。阴离子跑向阳极失去电子被氧化。例如：在硫酸铜溶液中接入两电极，通以直流电（见图1——3），此时，将发现在接电源阴极的极板上，有铜和氢气析出，则析出氧气。如果是铜阳极则同时发生铜的溶解和氧气的析出：其反应如下：
阴极:Cu2++2e——>Cu
2H1++2e—>H2
阳极? 4OH-4e——>2H2O+O2
　2SO42-+2H2O-4e——>2H2SO4+O2
从阳极溶解的铜，补充了电解液中的铜离子的消耗，如果我们在阴极上挂上经清洗好表面的零件，则铜在零件上沉积的过程叫电镀。
六、电化当量
1、电解定律：
　　电解时，在量的方面全服从下面的电解定律：
第一定律：在电解上所析出的物质重量与电流强度和通过的时间成正比。也就是与通过的电量成正比。
第二定律：在不同的电解液中，通过相同的电量时，在多个溶液中所析出的物质质量与它的化学当量成正比，并析出的1克当量任何物质定通过96500库仑电量。
2、电化当量
在1秒钟内通过1安培电流，在阴极上析出的物质重量叫物质的电化当量。
3、电流效率
电介时，实际析出的物质的重量总是与理论上计算出的重量不一样，实际析出的重与理论计算出重量之比用百分率表示，称为电流效率，常以“N”表示。
　　　　　M
η= —————— *100%
1*T*C
试中：M——实际析出的物质重量（克）
I——电流（安培）
T——时间（小时）
C——电化当量（克/安培一小时）
根据电解定律和电化当量，电流效率的公式，我们可以求出：电解液的电流效率，电镀时间、电镀层的厚度等。
例1 通过电流20安培，经2小时在阴极上析出铬之重量为1.8克。求镀铬的电流效率？
设：　　M
η= —————*100%
　　　J*T*C
从表查出得铬的电化当量C=0.324克/安培一小时

[ 本帖最后由 guo 于 2008-12-30 15:52 编辑 ]

lzq · 发表于 2008-12-30 16:47:57

不错,值得学习

wjzlwy · 发表于 2009-8-18 20:48:23

学习了。谢谢楼主

zhangjx · 发表于 2010-8-12 09:16:58

不错,学习一下,谢谢楼主.

FLYDU007 · 发表于 2010-12-26 13:11:16

很好///////。。。。。

FLYDU007 · 发表于 2010-12-26 13:11:38

很好///////。。。。。