关于电镀与电刷度*第1页，共28页，星期日，2025年，2月5日*4.1.1电镀电解：在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子两极发生氧化还原反应的过程。（1）电解与电镀电解CuCl2溶液示意图阴极（还原反应）:阳极（氧化反应）:Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑电镀反应是一种典型的电解反应第2页，共28页，星期日，2025年，2月5日*电镀：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀金属基体为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面获得结合牢固的金属镀层的表面工程技术。铜的电解精炼：粗铜（含Zn、Fe）纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液铜镀件目的:耐蚀、耐磨、装饰、钎焊及导电、磁、光学一般为几微米到几十微米镀铜第3页，共28页，星期日，2025年，2月5日*（2）电镀装置及原理（以镀铜为例）②两电极：阴极还原反应：Cu2++2e→Cu(形成镀层)阳极氧化反应：Cu－2e→Cu2+(阳极溶解)①外电路：直流电源、导线③电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液④电镀的结果，硫酸铜溶液的浓度保持不变第4页，共28页，星期日，2025年，2月5日*电镀涉及的基本问题和理论解释属于电化学范畴，而沉积层物理性能方面的改变则属于金属学方面的范畴。从表面现象来看，电镀是在外加电流的作用下，溶液中的金属离子在阴极表面得到电子,被还原为金属并沉积在其表面的过程，发生如下化学反应：Men++neMe但是实际情况则很复杂金属离子进行阴极还原时：沉积电位=平衡电位+金属离子在阴极放电的过电位理论上，只要阴极电位足够负，任何金属离子都可以还原沉积。但是在水溶液中进行电沉积时，还存在H+和一些易还原的阴离子与金属离子竞争还原反应，因此，有些还原电位很负的金属离子在电极上不能实现还原沉积。第5页，共28页，星期日，2025年，2月5日*金属离子在水溶液中能否还原，不仅取决于其本身的性质，还取决于H+在电极上的还原电位。沉积电位=金属离子的标准电位+（RT/nF）*lna+金属离子的在阴极放电的过电位由沉积电位的计算公式可以看出，过电位是影响金属离子沉积的关键因素。过电位主要由电化学极化和浓差极化产生，其大小直接影响金属离子的沉积。第6页，共28页，星期日，2025年，2月5日*（3）电镀时金属电沉积的过程①液相传质：金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面；②电化学还原：前置转换和电荷转移金属离子在进行电化学还原前，其主要存在形式在阴极附近或表面发生化学转化，转变为参与电极反应的形式，该过程为前置转换；然后金属离子再以此形式在阴极表面得到电子，还原为金属原子，称电荷转移。如硫酸铜镀液中镀铜时Cu2+的还原过程为：Cu2++e=Cu+(前置转换)Cu++e=Cu（电荷转移）③电结晶：形核+长大第7页，共28页，星期日，2025年，2月5日*（4）电镀液主盐：提供金属离子，析出金属易溶于水的盐类络合剂：镀液的重要成分。能与主盐的阳离子络合而成金属络离子。在电镀过程中，能有效地促进阴极极化作用，提高电解液的均镀能力和深镀能力，从而使镀层结晶细致光滑；对保证镀层质量和电解稳定性起重要作用。如在氰化物电镀液中用氰化物作络合剂，在无氰电镀液中用铵盐、焦磷酸盐、次氨（基）三乙酸等作络合剂。目前大多是水溶液，在特殊情况下，也使用有机溶液或者熔融盐镀液。第8页，共28页，星期日，2025年，2月5日*导电盐：提高镀液的导电能力缓冲剂：稳定pH值阳极活化剂：促进阳极溶解的助溶阴离子添加剂：影响金属离子在阴极析出的成分。光亮剂、整平剂、晶粒细化剂、润湿剂、应力消除剂、镀层硬化剂等第9页，共28页，星期日，2025年，2月5日*（5）影响电镀层质量的基本因素①镀层金属的本性②镀液各种成分及浓度③电镀规范电流密度、波形、温度及搅拌等④pH值及析氢（可能导致镀层鼓泡或者产生针孔）⑤基体金属及表面质量（基体金属电位负于镀层金属，导致结合力不良）⑥前处理精整和清理→洁净、活性的晶体表面第10页，共28页，星期日，2025年，2月5