;1 电镀的历史 电镀工艺技术发明的历史 电镀技术不是从来就有的，是在生产力不断发展的基础上发展起来的。 电镀技术最早是在1800年被发明的，1800年意大利科学家布鲁纳特利（Brug-natell） 发明了电镀银工艺技术，1805年他又提出了镀金。Brugnatelli利用了他的同事 伏打（Volta） 1799年的一项发明，用电极进行了第一次电沉积。但Brugnatelli的发明被法国科学院所压制，在之后的三十年中没有在一般的工业中应用。（当时，人们利用伏打电堆电解水，发现两个电极有气体析出，这是电解水的第一次尝试，此后科学家利用化学电源进行了大量的电解工作。） 后来不断有新的电镀种类被发明。 其中较重要是： 1856年盖瑟（Geuther）发明的铬酸镀铬； 1916年瓦特（O.P.Watts）发明的硫酸盐电镀镍； 这两项工艺技术至今仍是我们主要使用的电镀技术！;图中是用发电机镀镍的场景 ;;;;【总论】电镀最早至电化学工业。一八零五年布鲁那忒力始做金质电镀为电镀工业值发明。至发电机发明后，电镀工业遂大盛。用于电镀之金属初仅限于金银，近则镍铜锌铅等皆可用矣。电镀之目的以某种金属镀于其他金属物件表面上，使其耐久而雅观。此与木制器物之加油漆正相似也。近来应用范围渐行推广，破壤之机器亦有用此法使金属沉积于破坏部分上以行修理者。;;;;表1－1 历史上著名的电镀发明; 随着经济水平提高和机械设备的自动化程度提高，电镀进一步倾向于无污染的清洁生产发展，高精度以及具有特殊功能方向发展。 如铝上电镀增加表面硬度和抗腐蚀、带有颜色的装饰性电镀等， 并利用近年来发展的高科技手段在加热、除油、干燥等各方面提高电镀的精度和减小污染程度。在技术上不断进一步研究改进。;电镀技术的发展主要分两方面： 1. 电镀设备的发展 2 .电镀工艺技术的发展 1.电镀设备的发展 ① 电源：蓄电池→直流发电机→可控硅整流电源 →多波形脉冲电源→不对称可调换向硅整流电源 →开关式电镀电源 ② 阳极： 阳极板吊挂→球形小块阳极（使用钛筐） ③ 搅拌：不搅拌→机械阴极移动→气体搅拌加??环过滤 →高速电解液对流 ④ 控制：人工控制（温度、电流、添加剂含量、pH值等） →半自动→全自动 操作工艺经历了手工操作吊镀→半手工操作（机械搅拌，工件吊装机械化）→ 液压程序控制全自动电镀生产线（分直线型和环型）;电镀辅助设备的应用;过滤机;各种电加热器;钛篮 ;简单的电镀单金属→合金电镀 进一步提高镀层抗腐蚀 镀 层 组 成 →单层镀层 多层组合镀层 发展了电 化学抗腐蚀方式 复 合 电 镀 →电镀的应用领域不仅是抗腐蚀，更 重要的是增加了镀层的功能性 纳 米 复 合 电 镀 → 人工可控制备特殊材料 如电催化材 料、电加工成型等;电镀纳米金属 → 镀层为纳米晶体，具有极好的抗腐蚀 特性，同时还有特殊功能如电催化等。 常规的电镀品种 常用的单金属电镀有： 锌、铜、铁、镍、铬、镉、 金、银、锡、铅、钯、铂、 常用的合金电镀有： 镍基合金：锌基合金；锡基合金；铜基合金；贵金属合金等。镍铁、锌镍、锡镍、锡锌、锌铁、锌锰、锌镉、铜锡、铜锌锡（仿金镀）、铅锡、金合金、银合金、钯合金、钨合金、钼合金、铈合金、铟合金、等。;目前国内外主要的电镀专业刊物： 专业刊物有：电镀与环保；电镀与精饰；表面处理等； 近年来由于电镀技术也广发应用于各种材料的修饰，复合材料的制备等，因此一些电镀的论文也发表在和相应材料有关的杂志上或相应学科杂志上。如和催化有关的则在催化方面杂志上；和纳米材料有关的则在纳米材料相关杂志上。; 表2 国内外主要电镀专业杂志;前言;;电镀 百度百科;一、本课程性质、目的和任务 ;二、教学基本要求 ;三、具体内容;教学内容安排;四、考核方式;五、教材的选用;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。 电镀原理、电镀工艺和电镀质量管理形成完整的概念 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。 《电镀原理与工艺或电镀工艺学》是一门以实验为基础、实践性很强的课程，为此，了解和进行本课程教学内容密切相关的实验。;六、课程特点; 电镀，作为一种材料加工和制备的方法，其发展经历了一个从无到有，从少到更多、更全，从粗糙到更先进的不断发展和创新的过程。;第1章 绪论;1.1 电镀的基本概念;我们可以利用电镀技术做： 1 表面处理 增强零件的抗腐蚀性能 2 表面处理 增强零件的装饰功能 3 表面处理 增强零件的特殊功能如抗高温氧化、抗磨、减磨、 微孔吸附、增强材料强度、增强材料导电性能等 4 电铸 提纯金属或湿法冶金 5 电加工 某些精密的零件，机械加工困难，可采用电加 工成型技术 6 表面处理 制备特殊用途材料如发泡镍、中空镍纤维等 7 高科技 如电沉积法制备一维纳米线 材料制备 制备催化材料、复合材料、金属膜材料等;电镀实际装置模拟图;电镀的要素：;图1.1 电镀装置示意图(教材图1.1,p1);电镀过程的实施;① 从电源设备来说 ;;可输出4000A电流的开关式电镀电源;;电镀电源经历的四个发展阶段 ;②从电镀方法来说;②从电镀方法来说;③从操作方式来说;全自动龙门式电镀生产线;④从电镀品种来说;; 通常对电镀层共同的要求： 1镀层的结构应该是致密的， 2镀层的厚度分布应该是均匀的， 3镀层与基体的结合应该是牢固的。 进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度、 色彩、 表面光亮或均匀沙面等。 对于防护性镀层有耐腐蚀的具体要求; （1） 热浸镀： 将被镀金属熔溶，再将工件浸入熔溶液中.如：水管件浸镀锌，线路板浸镀锡等。（实习时哪里有？） （2） 物理镀： 采用真空镀、离子镀等方法：如手表、首饰、工具等真空镀TiN，镜子的生产。 （3） 化学镀： 采用化学还原剂催化还原形成镀层，其特点是镀层均匀，致密性好， 控制含磷或硼的比例可得到非晶态镀层，如化学镀镍（碱性电池铁壳内表面）、化学镀铜线 电泳： 可获得彩色，防腐性能好； 2 氧化与磷化： 钢铁的化学氧化生成氧化膜； 钢铁的磷化生成磷化膜； 铝的电化学氧化生成氧化膜。; 金属或非金属零件可以通过电镀使改变表面材料的性质，如金属性、硬度、耐磨、抗氧化、耐腐蚀、获得色彩等，目前广泛应用于机器制造工业、电子工业、仪器仪表工业、国防兵器工业、交通运输工业、轻纺工业，仅机械制造工业就有大量的零部件需要电镀。（铁西，沈阳，辽宁老工业基地-装备制造业中心，大有可为）;按电镀层的用途分类： 1. 防护性镀层 防护性镀层用途最广，其主要目的是对基体的防护，耐磨、防腐。 例如： 罐头合内表面镀锡；电器零件镀锌彩色钝化；电杆上的横铁杆镀锌白钝化；水管电镀锌、热镀锌等。;2 防护-装饰性镀层 大多数情况下不仅需要对基体进行防护，同时还要求有一定的装饰功能，这种镀层兼有防护和装饰双重功能，且装饰为主要目的，如： 自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；;3 功能性镀层 功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层， 通常是只对某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用的开发，今后还会越来越多，如： （1） 耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶瓷微粒）； （2） 减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金属，如轴瓦，轴套等，如镀锡，锡铅合金，铅铟等；;（3） 热处理镀层： 防渗碳镀铜、防渗氮镀锡；渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。 （4） 导电性镀层： 线路板、电子元件腿、插接件镀金，电器镀银，铁丝镀铜做电话线） 磁性镀层： 镀铁、钴、镍或其合金， （6） 抗高温氧化： 有些零件在高温腐蚀介质中容易氧化损坏，如转子发动机内腔、喷气式发动机的转子叶片，枪、炮内膛等，在这种情况下，电镀层可对这些零件起到一定的保护， 提高零件的使用寿命，通常电镀镍、铬或复合电镀Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2；;（7） 抗强阳极腐蚀：钛基镀铂； （8） 修 复 性 镀 层： 铬、铁、铜等， 电镀或电刷镀硬铬，镀铁； （9） 其他功能： 防止硫酸和铬酸的腐蚀，常需要镀铅等。; 1. 阳极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体金属更负，首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阳极性镀层。 阳极性镀层不仅能对基体起到机械保护作用，还能起到电化学保护作用，如： 铁上镀锌：Zn2+/Zn=－0.76V， Fe2+/Fe=－0.44V 形成腐蚀电池时，Zn为阳极，Fe为阴极;Zn + 2e → Zn2+;2. 阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化学保护作用，如： 铁上镀Sn：Sn2+/Sn=－0.14V， Fe2+/Fe=－0.44V 形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极; 必须指出的是，金属的电位是随着介质而发生变化的，因此，镀层是属于哪一类也应根据具体情况而定。 如： Fe-Zn 在70℃热水中 阴极 Fe-Sn 在有机酸中 阳极 镀层是否对具体具有保护作用，受使用环境影的响较大，如果镀层在环境介质中不稳定， 则不能对金属起到应有的保护作用，如Zn在海洋性气候中，由于有大量Cl-存在而不稳定，因此应使用适合环境的镀层，如代镉镀层等。;电镀是一种电解加工工艺，它遵守法拉第电解定律。 按照法拉第定律，电镀时，通过96500C或26.8A.h的电量，在阴极上应该获得1克当量的金属镀层，由于存在副反应，得到镀层往往小于1克当量。可用电流效率来描述。 ;法拉第定律;;;电流效率;;;电流效率的测定原理;;被测（镀镍）溶液电流效率的测定 ;式中W为被测金属镀层的重量；M为被测金属的摩尔质量；WCu为库仑计阴极上铜镀层质量；MCu为铜的摩尔质量(注：被测金属和铜的摩尔质量的值均随所取的基本单元而定。);（1）电镀基本计算电镀层厚度的计算;（2） 沉积速度

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