电镀复习
二简答
（1）液相传质：液相中的水化金属离子或络合金属离子从溶液内部向阴极界面迁移，到达阴极双电层溶液一侧。液相传质步骤有三种方式：电迁移，对流和扩散 （2）电化学反应：水化金属离子或络合金属离子通过双电层，并去掉水化分子或配位体层，从阴极上得到电子而变成金属原子。前置转换和电荷转移
（3）电结晶：金属原子沿金属表面扩散到达结晶生长点，以金属原子态排列在晶格，形成镀层 2电镀的目的：是改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料表面特殊的耐蚀性，耐磨性，装饰性，焊接性及电，磁，光学性能等
6镀层应具备的基本条件：（1）镀层与基体金属有牢固的附着能力（2）镀层对基体能够
完整的覆盖，且基本均匀（3）镀层的组织致密，孔隙率低，要有适当的厚度
7非金属材料电镀前几个重要处理工序及目的
一．检查和去应力。目的：塑料品由于设计造型不合理或加工成型不当，而存在内应力，而且内应力对制品的影响远大于金属制品，有的塑料制品由于没有消除内应力，还未使用就因应力开裂而报废；有的制品电镀后，放置时间稍长，也会因应力的影响而开裂报废。因此对于需电镀的塑料制品，首先应抽检是否存在内应力，然后消除内应力，以提高镀层的结合力
二．除油。目的：除去制品表面在模压，存放和运输过程中残留的脱模剂和油污，以保证非金属材料制品能在下一道工序中均匀的进行表面粗化，提高镀层结合力
三．粗化处理。目的：一方面是增加镀层的接触面积，因经粗化处理后制品表面呈微观粗糙不平状态，实际面积比原来表观面积增大一倍以上，从而提高基体与镀层的接触面积，增强机械附着力；另一方面使塑料制品变成亲水体，塑料表面现象是憎水性的，不适用于水溶液电镀，经粗化处理后，高聚分子链断链，由长链变成短链，并在断链处形成无数亲水极性基团，从而不但亲水而且提高了镀层的化学键合力
四．敏化和活化。目的：使非金属材料表面形成一层对后续的化学镀具有催化活性的非金属层，后者作为化学镀的固相氧化还原反应的催化剂
五．解胶和还原。用胶体钯活化的镀件，表面上吸附的胶体钯，经水洗后，胶体钯微粒外包裹一层亚锡水解的凝胶层，使胶体钯无法发挥其催化活性的作用。必须用酸性或碱液将此胶层洗去，使钯微粒裸露，才能对化学镀起催化作用。后者是为了避免活化液带入化学镀液而降低稳定性，常在化学镀之前加入还原工序
8电镀层的选择原则：首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的镀层，还要按基材的种类和性能，选用相匹配的镀层。特别是当镀层与不同金属零件接触时，更要考虑镀层与接触金属的电极电位差对耐蚀性的影响，或摩擦副是否匹配。另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。此外要考虑镀覆工艺的经济性。
9.赫尔槽在电镀中的应用
1）简便而迅速的确定外观合格镀层的工艺条件。
2）选择合理的镀液组成。
3）研究镀液各种成分和添加剂对镀层质量的影响。
4）分析判断镀液成分和添加剂含量的变化以维持正常生产。
5）帮助分析镀液故障产生的原因。
6）用于测定镀液的某些性能，如分散能力，覆盖能力，镀层的耐蚀性能等。
10.影响电解液覆盖能力的因素是什么？
1）基体金属的本性。
2）镀层金属和镀液的本性。
3）基体金属组织。
4）基体金属表面状态。
13.阴极化学除油的特点是什么？
1）产生H2，体积是阳极两倍，析出的氢气比阳极析出氧气泡小的多，乳化能力更强，除油速度快；
2）利用氢的还原性能除去氧化物；
3）不腐蚀基体；
4）把钝化表面活化；
5）容易渗氢，造成氢脆及镀层起泡；
6）溶液中的Zn，Sn，Pb等会在机体表面析出，成灰黑海绵状沉淀，影响镀层质量。
3．填空
1.以电化学的方法使金属离子还原为金属的过程，成为金属电沉积。
2.经过电镀可以改变原材料表面的外观和各种性质，而零件内部仍可保持原有的冶金及机械性能，所以电镀是一种表面加工技术。
3.耐磨性镀层是给零件镀一层高硬度的金属以增强它的抗磨耗能力，延长使用寿命。
4.在水溶液的各种离子中，对金属离子还原影响最大的是氢离子。
5.金属电沉积过程包括两个内容，一是金属的离子的放电过程，二是结晶过程。
6.在铁，钴，镍等金属的单盐镀液中进行电镀时，镀液体系的交换电流密度较小极化能力强，能得到细致的结晶，镀层致密。
7.在络盐镀液中，游离络合剂含量增加，使络离子更趋稳定，向活化络合物转化困难，提高了阴极极化。
8.一般的说主盐浓度增大，ph值下降，温度升高，搅拌强度加强，允许使用的电流密度上限增大。
9.生产中有的电解液要求加温作业，其目的是增加盐类的溶解度，以防止阳极钝化，增加导电性以改善电镀液的分散能力，减少镀层的渗氢量和强化生产。 10.当直流电通过电解槽时，遇到三部分阻力，分别是金属电极的欧姆电阻，电解液的欧姆
电阻和极化电阻。
11.初次电流分布是指阴极极化不存在时的电流分布。
12.零件表面的油污根据其性质可分为皂化油哥非皂化油。
13.常用的镀前除油方法有有机溶剂除油，化学除油和电化学除油等。
14.渗氢会使基体金属及镀层脆性增加，甚至造成零件突然脆性断裂，这就是通常所说的氢脆。
15.镀锌层钝化就是将镀件在一定的溶液中进行化学处理，使锌层表面形成一层致密，稳定性高薄膜，形成的膜叫钝化膜。
16.在电场作用下，离子运动的轨迹称为电力线，在阴极的边缘和尖端电力线比较信道数密集集中，是该处的电流密度增大，这种现象称为边缘效应或尖端效应。
四、分析
2、某钢铁件表面粘附大量油污且锈蚀严重，请制定出它的前处理工艺流程并作简要说明。
喷砂-有机溶剂除油-干燥-碱性化学除油-热水洗-流动冷水洗-流动冷水洗-强浸蚀-两道冷水洗-电化学除油-热水洗-冷水洗-弱浸蚀-水洗-电镀
3、光亮镀镍添加剂的种类及作用
①初级光亮剂 具有显著细化镀层晶粒的作用，使镀层产生柔和的光泽，单独使用时不能产生镜面光泽，镀层呈现压应力，如果假如适量，可以抵消暗镍底镀层产生的张应力。②次级光亮剂 明显增大阴极极化，主要起光亮作用，与初级光亮剂配合使用，可在宽广的电流密度范围内获得全光亮和延展性良好的镀层，单独使用时光亮区的电流密度范围变窄，电流效率有所降低，镀层呈现张应力，脆性较大。次级光亮剂能改善镀液的分散能力，有些还兼具整平作用。③辅助光亮剂 对镀层光亮仅起辅助作用，能改善镀层的覆盖能力、减少针孔、降低镀液对杂质的敏感性、出光速度快、降低光亮剂的消耗量等。
4、试分析镀锌层钝化膜的形成机理。
①锌的溶解与六价铬的还原过程。 镀锌层浸入钝化液中，即发生氧化还原反应，锌层部分溶解，六价铬还原成三价铬，同时锌也与酸发生溶解反应：
3Zn+Cr2O72-+14H+ =3Zn2+ + 2Cr3+ +7H2O
3Zn+CrO42-+16H+ =3Zn2+拧扣机 + 2Cr3+ +8H2巡线机器人O
3Zn+2NO3-+8H+ =3Zn2+ + 2NO↑+4H2O
Zn +2H+ = Zn2+ +H2↑
②pH值升高而形成钝化膜的过程。由于锌的溶解，小号了大量的H+，使锌层表面附近的钝化液中的H+浓度的减少导致pH值升高；同时锌离子浓度上升，当pH值升高到一定值时，溶液中的Cr2O72-转化成CrO42-，在OH-的作用下生成碱式铬酸盐、亚铬酸盐等各种凝胶状物质而形成钝化膜。其反应方程式：
Cr2O72-+H2O =2CrO42- +2H+
Cr3+锌溴电池 +OH- + CrO42- =Cr（OH）CrO4 （碱式铬酸铬）
2Cr3+ +6OH- = Cr2O3·3H2O
2Zn2+ +2OH- +CrO42- =Zn2(OH)2CrO4 （碱式铬酸锌）
Zn2+ +2Cr3+ +8OH- =Zn（CrO2）2·4H2O (亚铬酸锌)
③钝化膜的溶解过程。 在成膜过程中，由于氢离子的扩散作用和工件运动，钝化膜表面离子浓度升高，pH值降低，使钝化膜发生自溶解，膜的生成和溶解是同时进行的，开始阶段，膜的生成占主导地位，随着时间的延长，膜的溶解速度加快，保持了一个动态平衡。
5、用胶体膜理论解释镀铬液中SO42-，Cr3+的作用
①SO42-离子的作用 在纯铬酸溶液中是镀不出铬的。在铬酸电解液中镀铬时，首先在阴极表面上生成的是碱式铬酸铬的胶体膜，将阴极紧紧包住，只有体积最小的H+离子才能穿过膜层进行还原反应。 SO42-离子的存在,能使碱式铬酸铬胶体膜溶解，这一溶解发生在局部，暴露出电极表面，使得真实电流密度很高，极化作用很大，才能使六价铬直接在阴极表面上还原成金属铬。在新生成酌铬层表面上又会生成肢体膜，膜的生成与溶解交替进行。②Cr3+离子的作用：随着反应进行氢离子消耗，ph上升，为胶体形成制造了条件，胶体的组成碱式铬酸铬[Cr（OH）3.Cr（OH）CrO4]，所以三价铬离子是胶体形成的必要条
件。
6、用φ-t曲线解释铝阳极氧化膜生长过程
AB段 阻挡层形成 通电开始的几秒至十几秒时间内，电压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻，称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。这一段的特点是氧化膜的生成速度远大于溶解速度。
BC段 膜孔的出现 阳极电压达到最大值后开始有所下降，这时由于阻挡层膨胀而变得凹凸不平，凹处电阻较小而电流较大，在电场作用下发生电化学溶解，以及溶液侵蚀的化学溶解，凹处不断加深而出现孔穴，这时电阻减小而电压下降。
CD段 多孔层增厚 大约在阳极氧化20s后，电压趋向平稳，随着氧化的进行，电压稍有增加，但幅度很小。这说明阻挡层在不断地被溶解，孔穴逐淅变成孔隙而形成多孔层，电流通过每一个膜孔，新的阻挡层又在生成。这时阻挡层的生长和溶解的速度达到动态平衡，阻挡层的厚度保持不变，而多孔层则不断增厚。多孔层的厚度取决于工艺条件，主要因素是温度。由于氧化生成热和溶液的焦耳热使溶液温度升高，对膜层的溶解速度也随之加大。当多孔层的形成速度与溶解速度达到平衡时，氧化膜的厚度也就不会再继续增加。该平衡到来的时间愈长，则氧化膜愈厚。
7、写出实际电流分布公式，分析影响电流和金属分布的影响
在分散能力中，当实际电流分布趋近于1时分散能力最好。也就是当：
趋近于0时，促使上面因素趋近于0的条件是：越小越好(电解液的电阻率要小，电导率大)； / 要大，零件与阳极的距离尽可能的大。其他因素：蒸汽泵零件(一)几何因素的影响 几何影响因素包括电解槽的形式、电极的形状、尺寸及相对位置等。实际上几何影响因素比较复杂，一是制件形状、尺寸多样，二是电力线在制件表面的分布不是完全垂直的。因此要考虑电力线的概念和边缘效应。(1)电力线的影响 电力线：在电场作用下离子运动的轨迹。当阴极与阳极平行而且电极与电解液等高时，电力线互相平行并垂直于电极表面，此时电流在阴极表面的分布均匀。当阴极与阳极平行，但电极低于电解液时，电力线除了垂直于电极表面外，还有在边缘集中的现象，此时电流在阴极表面的分布不均匀。如果制件形状复杂，电流在阴极表面的分布不均匀。在边缘、棱角、尖端处电流密度较大，这种现象称为边缘效应。(2)电解槽形状的影响 电极与电解槽不等宽，金属在电极上的沉积是两边多，中间少。等宽时，表面均匀。(3)远近阴极与阳极距离之差的影响(△L) △L接近0时，电流在阴极表面的分布均匀，为此多采用象形阳极（解决零件深凹处的问题），或者采用辅助阴极（防止尖端或边缘被烧焦问题）。(二)电化学因素的影响 电化学因素主要包括：极化度，电解液的电阻率。(1)极化度的影响有源带通滤波器 极化度表示阴极极化随电流密度变化的速度（极化曲线上的斜率）。极化度大分布均匀，极化度小分布不均匀。(2)电解液的电阻率ρ越小越好（
电解液的电阻率要小，电导率大）；(3)金属在阴极上的分布 镀层金属的分布决定于电流的分布，但不等于电流的分布，其原因是除了金属沉积外还有其他的反应（析氢等），其过程与电流效率有关。
