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内容简介

《电镀工艺学》共十章，包括电镀基本知识、电镀电极过程、影响镀层组织及分布的因素、镀液与镀层的性能、镀前表面处理工艺、单金属电镀工艺、电镀合金工艺、化学镀、金属转化膜处理和电镀清洁生产。为便于学习，每章后附有思考题，并于书后附有与课程内容密切相关的电化学与电镀工艺实验。
《电镀工艺学》可作为高等院校材料类、化学化工类专业学生的教材，也可供从事电镀生产、科研、设计的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 电镀基本知识1
1.1 电镀的基本概念1
1.2 电镀电源1
1.3 电镀槽的结构2
1.4 电镀通用挂具3
1.5 电镀生产的形式5
1.6 电镀层的分类及作用6
1.7 电镀层的标识方法7
1.8 电镀中的基本计算8
1.8.1 法拉第定律8
1.8.2 电流密度、电镀时间及镀层平均厚
度之间的关系9
1.9 国内外电镀工艺的现状及发展趋势10
1.1 0电镀工艺学的学习方法11
思考题11

第2章 电镀电极过程12
2.1 电极反应过程12
2.1.1 电极反应12
2.1.2 离子双电层的结构模型12
2.1.3 电毛细现象及在电镀中的应用13
2.1.4 微分电容曲线及在电镀中的应用15
2.1.5 活性粒子在电极与溶液界面上的吸附17
2.2 电极的极化19
2.2.1 极化与析出电位19
2.2.2 极化曲线及极化度22
2.2.3 极化曲线在电镀中的应用24
2.3 金属的电沉积28
2.3.1 金属电沉积的条件28
2.3.2 金属的电结晶过程29
2.3.3 电结晶条件对镀层质量的影响31
2.4 电镀的阳极过程32
2.4.1 电镀中的阳极和钝化现象32
2.4.2 金属钝化的机理34
2.4.3 影响电镀中阳极过程的主要
因素37
思考题40

第3章 影响镀层组织及分布的因素41
3.1 镀液组成的影响41
3.1.1 主盐41
3.1.2 络合剂41
3.1.3 导电盐42
3.1.4 缓冲剂42
3.1.5 添加剂42
3.1.6 阳极去极化剂44
3.2 工艺条件的影响44
3.2.1 电流密度44
3.2.2 温度44
3.2.3 pH值45
3.2.4 搅拌45
3.2.5 阴、阳极板面积比46
3.2.6 电流波形46
3.2.7 极间距47
3.3 阴、阳极材料的影响48
3.3.1 基体金属48
3.3.2 基体镀前加工性质48
3.3.3 阳极材料48
3.4 析氢49
3.4.1 析氢对镀层质量的影响49
3.4.2 影响析氢的因素50
3.4.3 减少析氢的注意事项53
思考题53

第4章 镀液与镀层的性能54
4.1 镀液性能及测试方法54
4.1.1 分散能力54
4.1.2 覆盖能力61
4.1.3 整平能力62
4.1.4 镀液的其他性能64
4.2 镀层性能及测试方法65
4.2.1 镀层外观65
4.2.2 镀层厚度66
4.2.3 镀层结合力67
4.2.4 镀层耐蚀性67
4.2.5 镀层孔隙率69
4.2.6 镀层硬度69
4.2.7 镀层耐磨性70
4.2.8 镀层钎焊性70
4.2.9 镀层内应力71
4.2.1 0镀层脆性71
4.3 赫尔槽试验71
思考题73

第5章 镀前表面处理工艺74
5.1 金属零件镀前处理的内容和意义74
5.2 机械法前处理工艺75
5.2.1 滚光75
5.2.2 振动光饰77
5.2.3 旋转光整79
5.2.4 刷光79
5.2.5 喷砂（丸）80
5.2.6 磨光83
5.2.7 抛光84
5.3 除油86
5.3.1 有机溶剂除油86
5.3.2 化学除油86
5.3.3 电化学除油88
5.3.4 超声波除油89
5.4 浸蚀90
5.4.1 化学浸蚀90
5.4.2 电化学浸蚀91
5.4.3 超声波场内浸蚀92
5.4.4 弱浸蚀92
5.5 金属的电解抛光93
5.5.1 电抛光机理93
5.5.2 电抛光溶液及工艺规范94
5.6 特殊材料的前处理97
5.6.1 不锈钢的镀前处理97
5.6.2 锌合金压铸件的镀前处理98
5.6.3 铝及其合金的镀前处理99
5.6.4 镁及其合金的镀前处理101
5.6.5 非金属材料的镀前处理103
思考题105

第6章 单金属电镀工艺106
6.1 电镀锌106
6.1.1 氯化物镀锌106
6.1.2 硫酸盐镀锌109
6.1.3 碱性锌酸盐镀锌111
6.1.4 氰化镀锌113
6.1.5 镀锌后处理116
6.2 电镀镍120
6.2.1 电镀暗镍122
6.2.2 电镀光亮镍124
6.2.3 双层镀镍128
6.2.4 多层镀镍129
6.2.5 不合格镀层的退除130
6.3 电镀铜130
6.3.1 硫酸盐镀铜131
6.3.2 焦磷酸盐镀铜134
6.3.3 氰化镀铜136
6.3.4 多元羟基化合物代氰铜工艺138
6.3.5 不合格镀层的退镀138
6.4 电镀铬139
6.4.1 概述139
6.4.2 六价铬电镀铬的电极过程140
6.4.3 六价铬电镀铬液成分及工艺条件142
6.4.4 六价铬电镀铬工艺147
6.4.5 低浓度铬酐镀铬工艺152
6.4.6 三价铬盐镀铬工艺152
6.4.7 稀土镀铬工艺154
6.4.8 有机添加剂镀铬工艺155
6.5 电镀锡156
6.5.1 酸性硫酸盐镀锡156
6.5.2 碱性镀锡158
6.5.3 氟硼酸盐镀锡161
6.5.4 卤化物镀锡162
6.5.5 有机磺酸盐镀锡162
6.5.6 晶纹镀锡162
6.5.7 锡须的防止与不良锡镀层的退除163
6.6 电镀金163
6.6.1 氰化物镀金164
6.6.2 亚硫酸盐镀金167
6.6.3 脉冲镀金169
6.6.4 高速镀金和高速选择镀金169
6.6.5 金的回收169
6.7 电镀银171
6.7.1 镀银前处理171
6.7.2 氰化物镀银172
6.7.3 硫代硫酸盐镀银174
6.7.4 其他无氰镀银175
6.7.5 镀后处理176
6.7.6 银镀层变色后的处理178
6.7.7 电镀银在电子领域的重要应用——高速局部镀银178
6.7.8 银的回收179
思考题180

第7章 电镀合金工艺182
7.1 合金共沉积原理182
7.2 电镀锌基合金185
7.2.1 电镀锌�材�合金185
7.2.2 电镀锌�蔡�合金187
7.2.3 不合格锌合金镀层退镀189
7.3 电镀镍基合金189
7.3.1 电镀镍�蔡�合金189
7.3.2 电镀镍�擦缀辖�191
7.3.3 电镀镍�差芎辖�192
7.4 电镀铜基合金194
7.4.1 电镀铜�参�合金194
7.4.2 电镀铜�残亢辖鸺胺陆鸬缍�198
7.5 电镀锡基合金203
7.5.1 电镀锡�睬�合金203
7.5.2 电镀锡�材�合金204
7.5.3 电镀锡�差塥残咳�元合金205
思考题207

第8章 化学镀208
8.1 化学镀镍208
8.1.1 化学镀镍的机理和特点208
8.1.2 化学镀镍溶液的组成和作用210
8.1.3 化学镀镍的工艺条件及其影响212
8.1.4 化学镀镍的典型工艺213
8.1.5 化学镀镍液的工艺管理215
8.1.6 化学镀镍废液的再生与处理216
8.2 化学镀铜216
8.2.1 以甲醛为还原剂的化学镀铜工艺217
8.2.2 以次磷酸钠为还原剂的化学镀铜工艺219
8.2.3 化学镀铜的应用220
8.3 化学镀银221
8.3.1 化学镀银的机理222
8.3.2 化学镀银液的组成及作用222
8.3.3 化学镀银的工艺条件及其影响222
8.3.4 化学镀银的典型工艺223
8.3.5 化学镀银液的工艺管理223
思考题224

第9章 金属转化膜处理225
9.1 铝及其合金的氧化及着色225
9.1.1 化学氧化225
9.1.2 阳极氧化225
9.1.3 微弧氧化230
9.2 镁及其合金的氧化及着色233
9.2.1 化学氧化233
9.2.2 阳极氧化234
9.2.3 微弧氧化235
9.3 铜及铜合金的氧化与着色235
9.3.1 铜与铜合金的氧化236
9.3.2 铜及铜合金的着色237
9.4 不锈钢的着色237
9.5 钢铁的氧化239
9.5.1 钢铁的高温发黑工艺239
9.5.2 钢铁的常温发黑工艺241
9.6 钢铁的磷化242
9.6.1 磷化膜形成机理242
9.6.2 磷化处理的分类245
9.6.3 影响磷化处理质量的因素246
9.6.4 磷化液配方举例249
思考题249

第10章 电镀清洁生产250
10.1 电镀清洁生产与工艺选择250
10.1.1 清洁生产的概念250
10.1.2 电镀清洁生产的选择250
10.1.3 电镀清洁生产的前沿技术252
10.2 电镀生产中的节水方法253
10.3 电镀生产中资源的循环利用255
思考题257
实验部分258
实验一 镀锌液阴极极化曲线的测定258
实验二 碱性锌酸盐镀锌液分散能力的测定260
实验三 电镀光亮镍赫尔槽实验及镀层孔隙率的测定263
实验四 ABS塑料化学镀铜工艺267
实验五 纯铝的阳极氧化、着色及封闭处理工艺269
实验六 镀液阴极电流效率的测定272
实验七 钢铁零件的高温氧化（发黑）工艺274
附录276
参考文献279

精彩书摘

3.1.3 导电盐
电镀溶液中，除了主要盐外，还常加入某些碱金属、碱土金属或铵盐类，称为导电盐（conducting salt）。导电盐的作用是提高镀液的导电性，改善镀液的分散能力。在总电流一定时，镀液导电性越好，槽电压越低，越节能。如钾盐镀锌中加入的氯化钾。
研究中还发现，附加盐对提高阴极极化有一定的影响作用，主要因为外来离子的加入，使离子强度增大，沉积金属离子的活度降低，从而提高了阴极极化。例如硫酸盐镀镍液中加入硫酸钠和硫酸镁，既增加溶液的电导率，又能使镀层更加细致均匀。目前的理论不足以预测一种导电盐对提高阴极极化的效果，因为有些导电金属离子的水化能力特别强，使主盐离子去水化而容易放电，从而减低了阴极极化的作用，因此只能通过试验来确定。
导电盐中除阳离子外，阴离子也起一定作用，如焦磷酸盐镀铜锡合金中使用的硝酸钾或硝酸铵，就是利用其中的硝酸根来扩大阴极电流密度范围；又如镀镍中的氯化钠，利用其中的氯离子来促进阳极正常溶解。
导电盐的选择不仅要考虑导电效果，而且要考虑导电盐电离出的阴、阳离子是否对镀液、镀层有副作用。一般而言，钾盐比钠盐的导电效果好，碱性条件下不宜用铵盐。由于K+、NH才会增加镀镍层的硬度和脆性，所以一般镀镍宜加入钠盐，专门镀硬镍可加入氯化铵；而焦磷酸盐镀铜则只能用钾盐，因为焦磷酸钠溶解度很小，会损失焦磷酸根。
导电盐的加入量也并非越多越好，根据工艺的不同，导电盐用量有一个最佳值。超过最佳含量，电导率反而下降。当导电盐多时还会有其他副作用，如钾盐镀锌中，氯化钾过多，盐析现象会降低添加剂中表面活性物质的溶解度及其浊点，导致添加剂呈油状浮出。酸性镀镍中如氯化钠含量过高，过多的氯离子会加速阳极溶解，使阳极呈粉状脱落，镀液中镍离子含量过高。
3.1.4 缓冲剂
镀液中加入pH缓冲剂（buffering agent）的目的是稳定溶液的pH值，特别是阴极表面附近的pH值，并对提高阴极极化有一定作用，也有利于提高镀液的分散能力和镀层质量。
根据镀液pH值的不同，电镀生产中常用的添加剂有硼酸、乙酸一乙酸盐、氨水一铵盐等弱电解质，如镀镍溶液中的H3803和焦磷酸盐镀液中的Naz HPOt等。
任何一种缓冲剂都只能在一定的范围内具有较好的缓冲作用，超过这一范围其缓冲作用将不明显或完全没有缓冲作用，过多的缓冲剂既无必要，还有可能降低电流效率或产生其他副作用。
由于缓冲剂可以减缓阴极表面因析氢而造成的局部pH值的升高，并能将其控制在最佳值范围内，所以对提高阴极极化有一定作用，也有利于提高镀液的分散能力和镀层质量。

前言/序言

电镀作为一种重要的表面处理技术，在材料防护、精饰和获得功能镀层等方面具有重要的应用。《电镀工艺学》也是材料类、化工类专业中表面工程领域重要的专业课程之一。
为了满足高等院校相关专业本、专科教学需要及电镀技术领域的需求，我们编写了《电镀工艺学》。编写过程力求遵循认知规律，注重内容的连续性和逻辑性，使大家能对电镀原理、电镀工艺和电镀质量管理形成完整的概念。在简要介绍电镀电极过程、影响镀层组织及分布的因素等基本理论的基础上，重点介绍了电镀前处理工艺、单金属电镀、合金电镀、化学镀及不同材料的转化膜处理工艺，简单介绍了镀液及镀层性能测试方法、电镀清洁生产的基本知识。工艺部分力求内容的实用性，可操作性。在介绍工艺配方、工艺条件的同时，对镀液成分、电沉积条件、镀液中杂质成分对镀层质量的影响作了较详尽的分析，为读者全面掌握电镀工艺、解决电镀过程出现的问题拓展了思路。因此，本书对从事电镀生产、科研、设计的工程技术人员也很有参考价值。《电镀工艺学》是一门以实验为基础、实践性很强的课程，为此，在书后列出了与本课程教学内容密切相关的七个实验，供选用。
全书内容分为十章。第1章、第5章、6��4、6��5、7��3、7��5、8��1、9��6由冯立明编写，第2章～第4章、6��1、6��3、7��1、7��4、8��2、9��1、9��5和实验部分由王玥编写，6��2、9��2～9��4和第10章由蔡元兴编写，7��2、8��3由郭晓斐编写，6��6、6��7由张华平、刘春霞编写。王续建、龙杰州等电镀技术人员提供了相关技术资料，石磊、魏雪、刘艳等参与了部分文字的整理工作。全书由冯立明、王玥主编，石金生、刘静萍对书稿提出了许多建议。
本书编写过程中，参考了国内外专家和同行的大量著作和文献，借鉴了一些企业的工艺资料，在此表示诚挚的感谢！
由于编者水平所限，疏漏及不足之处在所难免，恳请读者批评指正。
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