电解液导电原理、电镀过程中挂具发热原因及控制电镀层厚度

电解液导电原理、电镀过程中挂具发热原因及控制电镀层厚度

1、电解质为什么能导电？

答：电解质的导电方式和金属导体不同，在金属导体中，电流的传输是靠自由电子的运动，而在电解质中，电流的传输是靠带电离子。在电解质中，由于正负离子的电荷相等，所以不具有电性，我们称之为电中性。当我们给电解质加上电压时，由于强电场的吸引，离子会往极性相反的电极跑，阳离子跑到阴极，阴离子跑到阳极，它们的运动使得电流得以通过，这就是电解质导电的原因。

2、电镀过程中，挂具发烫，摸上去很烫，是不是因为电镀液温度太高了？

答：吊具的加热虽然与溶液的温度有关，但主要原因有：

（1）通过吊架的电流太大。

（2）衣架上接触不良，电阻增大，衣架发热。

3、控制电镀层厚度的主要因素有哪些？

答：控制电镀层厚度的主要因素是电流密度、电流效率和电镀时间。

4.黄铜镀层与青铜镀层都是台湾镀金吗？

答：不是，黄铜镀层是铜和锌的合金镀层，青铜镀层是铜和锡的合金镀层。

5.法拉第定律表达什么关系？请解释法拉第第一定律和第二定律。

答：法拉第定律描述的是穿过电极的电量与电极反应物的重量之间的关系，又称电解定律。

法拉第第一定律：电解时放出的金属的重量与流过电解质的电流和时间成正比。

宽度=基特

W——析出物重量（g）

K——比例常数（电化学当量）

I——电流强度（安培）

t——通电时间（小时）

法拉第第二定律：当相同量的电流通过不同的电解质时，析出的金属的重量与各电解质的化学当量成正比。

钾=钾

C——比例常数。

E——化学当量

6、为什么化学除油及弱酸蚀刻时电镀件需用水清洗？

答：由于通常的化学脱脂溶液呈碱性，如果将脱脂液直接带入酸性腐蚀溶液中，酸和碱会发生反应，降低酸的浓度和效果。中和反应的产物粘附在工件上，影响涂膜质量。因此，化学脱脂后，工件必须用清水冲洗干净后才能进入酸性腐蚀溶液中。

7、电镀层有毛刺、粗颗粒是什么原因造成的？如何解决？

答：镀层出现毛刺、粗颗粒，主要是由于镀液中悬浮杂质污染所致。来源有：空气中的灰尘、阳极泥渣、金属杂质水解产物。另外还有镀液成分不正常、操作条件不理想等。解决办法是调整镀液成分和操作条件。如果是悬浮杂质引起的，应对镀液进行过滤。

8. 配制电镀溶液的基本程序是什么？

答：配制电镀液的基本步骤如下：

（1）先将所需电镀药水放入开口槽（小槽）内，再加入适量清水溶解。注意不要将药水直接倒入镀槽内。

（2）可用各种化学方法除去溶液中所含的杂质，然后再用活性炭进行处理。

（3）将处理后的溶液过滤到干净的镀槽中，加水至标准体积。

（4）调整电镀溶液工艺规范（pH值、温度、添加剂等）。

(5)最后在低电流密度下进行电解沉积，去除其他金属离子杂质，直至溶液适合操作。

9.为什么桂皮家具需要涂装绝缘材料？

答：一般情况下，衣架除挂钩和与产品接触的导电部分外，其余部分都要镀上绝缘材料，以减少电流损失和金属损失，保证产品电镀有效面积，增大有效电流，使衣架经久耐用。

10、硫酸、盐酸除锈效果怎么样？硝酸能除锈吗？

答：除锈一般最好用浓盐酸，因为浓盐酸除锈效率高，处理时间过长也不会造成过度腐蚀或对母材造成损伤。硫酸除锈效果较好，但速度慢，处理时间过长容易造成过度腐蚀，对母材损伤大。硝酸不能用于除锈，因为硝酸氧化性强，接触金属后会氧化，产生大量剧毒的氧化氮气体。

11.镀前处理对电镀层质量有何影响？

答：长期的生产实践证明，电镀生产中发生的质量事故大部分不是由电镀工艺本身引起的，大部分是由于金属制品的镀前处理不当引起的。特别是镀层的平整度、结合强度、耐腐蚀性等性能与镀前处理的质量密切相关。金属制品电镀前的表面状态和清洁度是能否获得高质量镀层的重要环节。在粗糙的金属表面上，很难获得光滑光亮的镀层，而且镀层还存在许多孔隙，降低了耐腐蚀性能。如果金属表面存在某种油污和污垢，就不能获得正常的镀层。

12、氰化物电镀液中游离氰化物的定义是什么？

答：氰化物镀液中，未结合于络盐中的过量氰化物称为游离氰化物。例如，氰化物镀铜液中的游离氰化物，就是[Cu(CN)3]=络离子以外的过量氰化物。

13、氰化物镀铜时，阳极钝化，溶解性差，为什么游离氰化物含量增加？

答：氰化物镀铜时，阳极溶解性差，虽然在阳极有一部分氰化物被氧化消耗，但由于铜氰化物络合离子的放电，在阴极生成了较多的游离氰化物，使镀液中游离氰化物含量增高。

14、酸性光亮镀铜阳极材料对镀层质量有何影响？

答：酸性光亮镀铜工艺中，若采用电解铜阳极，易产生铜粉，造成镀层粗糙，且光亮剂消耗快，因此应采用含磷量较少（0.1-0.3%）的铜阳极，可明显减少铜粉。但若采用磷含量过高的铜阳极，阳极溶解性能会变差，造成镀液中铜含量下降。

15、在镀镍溶液中，当阳极面积减小，阳极电流密度增大时，溶液的pH值是增大还是减小？

答：溶液pH值下降。这是因为阳极数量减少，电流密度增大，阳极钝化，不溶解。阳极钝化后，释放出氧气，溶液中的H+增多，因而酸度增大，pH值下降。

16.镀镍液中应加什么来促进阳极溶解？加大量硼酸可以吗？

答：为促进镍阳极溶解，应加入适量的氯离子。硼酸对镍阳极溶解没有促进作用。

17、光亮镀镍溶液中应注意哪些有害杂质？

答：光亮镀镍应注意：

（1）工业原料不纯。例如硫酸镍中含有铜、锌及硝酸盐，阳极镍板中含有铁等杂质；

（2）生产过程中的污染。例如，如果清洗不彻底，可能会从产品或挂具中带入铜、铬。有机添加剂的分解产物。这些都是光亮镀镍中的有害杂质，应小心除去。

18、镀镍镀铬后出现起皮、脱落现象主要是镀前处理不良造成的吗？

答：镀镍、镀铬后，出现镀层剥落现象，镀前处理不良是一个因素，但不一定完全是镀前处理不良造成的，与镀液状况及双层镍现象有关。

19.为什么金属铬不能用作镀铬阳极？

答：镀铬之所以不采用可溶性金属铬作为阳极，主要是因为在镀铬过程中，金属铬极易溶解。阳极金属铬溶解的电流效率远高于阴极金属铬沉积的电流效率。这样，随着电镀过程的进行，镀液中的铬含量必然会越来越高，无法达到正常的电镀效果。而且金属铬作为阳极时，主要以三价铬离子的形式溶解到溶液中，导致镀液中积累了大量的三价铬离子。同时由于金属铬很脆，很难加工成各种形状，所以不能用全金属铬作为阳极。镀铬过程中一般采用铅或铅合金作为阳极。

20.镀铬层里为什么会有一层棕色的膜？

答：镀铬层产生棕褐色膜，主要是由于硫酸盐不足所致，另外镀液温度过低或受杂质干扰（如Cl-等），也会使镀铬层产生棕褐色膜。

21.什么是电解？

答：当电流通过电解质时，在电极处发生的氧化还原反应使电解质在电流作用下分解，这个过程称为电解。通电后，电解质的阳离子向阴极移动，在阴极获得电子，被还原为新物质；阴离子向阳极移动，在阳极失去电子，被氧化为新物质。有时电极材料的氧化也发生在阳极。例如熔融氯化钠的电解。

NaCl→Na++Cl-

阴极 Na++e→Na

阳极2Cl--2e→Cl2↑

电解工业在国民经济中占有巨大的地位，许多有色金属、稀有金属的冶炼、化学工业产品的制备以及电镀、电解抛光、阳极氧化等都是通过电解来实现的。

22.什么是电镀？

答：用电解方法在金属零件表面沉积一薄层其它金属的方法叫电镀。电镀包括镀前处理（除油、除锈）、镀金属层和镀后处理（钝化、除氢）。它用于防止金属制品腐蚀，修复磨损的零件，增加耐用性、反光性、导电性和美观性。电镀时，金属零件作为阴极，镀好的金属板或棒作为阳极，挂在铜杆上浸入含有镀层成分的电解液中，通入直流电流。

在某些情况下也使用不溶性阳极，例如镀铬时采用的铅或铅锑合金阳极。

23.什么是电流强度？

答：电流强度简称电流，是指单位时间内通过导体截面的电量。单位是安培，简称A。

24.什么是电流密度？如何计算？

答：电流密度是指单位面积电极上的电流强度。电镀是以一平方分米为基本计算单位，所以通过一平方分米电极面积的电流强度称为该电极的电流密度。阴极电流密度用DK表示，阳极电流密度用DA表示，单位为安培/平方分米，即A/d㎡。（国外也用安培/平方英寸）。例如，镀件总面积为50平方分米，所用电流为100安培，则电流密度为100安培÷50平方分米=2安培/平方分米。阴极电流密度对镀层质量影响很大，过高或过低都会得到低质量的镀层。电流密度还直接决定镀层的沉积速度，影响生产效率。

25.什么是当前效率？

答：电流通过电镀液时阴极上析出的金属重量并不一定与电解定律理论计算出的重量相符（电解时板面上析出或溶解物质的重量与通过的电流量成正比），一般都小于理论量。这是因为电解过程中，金属离子并不是简单地放电还原为金属，还会发生其他的副反应。例如氢气的析出就要消耗一定的电能。因此，要析出一定量的金属时，实际需要的电流要大于理论计算值。所以，理论计算所需电流值与实际需要电流值的比值就叫电流效率。电流效率越高，电能的浪费就越少。

26、已知电流密度和电镀时间，怎样计算电镀层厚度？

答：首先根据镀层种类确定该工艺的电流效率，然后查表确定该金属的电化学当量和密度（比重），再按下列公式计算：

■涂层厚度d计算公式（d：微米）

d = (C × Dk × t × ηk × 100) / (60 × r)

■电镀时间t计算公式（t：分钟）

t = (60 × r × d) / (C × Dk × ηk × 100)

■阴极电流密度Dk的计算公式（Dk：A/dm2）

Dk=(60×r×d)/(C×t×ηk×100)

■阴极电流效率计算公式：

ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk×100)

C = 电化学当量（克/安培小时）

Dk = 阴极电流密度（安培/平方分米）

t = 电镀时间（分钟）

ηκ=阴极电流效率（％）

r=电镀层金属密度（g/cm3）

例：镍镀液电流效率为95%，阴极电流密度为2.5A/d㎡，电镀20分钟后镀层厚度是多少？镍的电化学当量为1.095，密度为8.8。

d = (C×Dk×t×ηk)/60r = 1.095×2.5×20×95%×100/(60×8.8) = 9.85um

27、什么是阳极镀层和阴极镀层？对于铁基体来说，锌、铜、镍、铬、铜锡合金等镀层属于什么镀层？

答：根据镀层金属与基体金属之间的电化学关系，电镀可分为阳极镀层和阴极镀层。在正常条件下，当镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位负时，称为阳极镀层，反之则称为阴极镀层。镀锌层的电极电位比铁基体的电极电位负，所以镀锌层为阳极镀层。镀铜、镀镍、镀铜锡合金层的电极电位比铁基体的电极电位正，所以为阴极镀层。镀铬层按标准电位比铁的电极电位负，但因镀铬层容易净化，电位趋向于正，所以也为阴极镀层。由于金属的电位随条件不同而变化，镀层是阳极镀层还是阴极镀层也可能发生变化。例如镀锡层在正常条件下对铁而言为阴极镀层，但在有机酸中则变为阳极镀层。

28、阳极氧化膜与阴极氧化膜对母材的保护作用是什么？

答：阳极氧化膜的保护原理是基于涂层的电位比基体金属的电位负，其电解压较大，因而成为腐蚀电池中的阳极，从而延缓基体金属的腐蚀。即使在基体金属稍有裸露时，涂层仍能起保护作用。因此，阳极氧化膜上孔隙的多少对保护性能影响不大。就厚度而言，涂层越厚，保护性能越强。阴极氧化膜对基体金属只起纯机械隔离作用，不具备阳极氧化膜的电化学保护作用，因此，必须在涂层孔隙率很小时才进行保护。否则，在涂层的孔隙或破损处，基体金属将作为腐蚀电池的阳极，加速基体金属的腐蚀。一般涂层的孔隙率随涂层厚度的增加而减小，因此厚度越厚，阴极氧化膜的保护性能越强。

29、镀件在电镀前一般有何质量要求？

答：电镀前，镀件必须无氧化皮、铁锈、污点、油污，表面必须完全被水润湿且无水滴。

30、为什么镀件电镀后要用清水冲洗？

答：产品电镀后，表面及孔内会残留大量镀液，而镀液本身通常具有腐蚀性，若不清除干净，会腐蚀镀层及基体，影响产品外观及防护性能。因此，电镀件出槽后，应用清水冲洗干净，然后烘干。

31.为什么铸铁铸件比其他钢件更难电镀？

答：铸铁件表面往往凹凸不平，且有孔隙，在这样的表面只能得到粗糙、多孔的镀层。另外，铸铁表面有游离石墨，不仅影响镀层与基体金属的结合，而且当镀层中有孔隙时，游离石墨还会成为腐蚀电池的阴极，使镀层金属很快被破坏。铸铁中的石墨有时有降低氢过电压的作用，使氢容易在那里析出，阻碍金属的沉积。因此，铸铁件比其他钢铁件更难电镀。

32、氰化物镀铜时，游离氰化物不足时应加什么？加氰化亚铜可以吗？

答：氰化物镀铜时，当游离氰化物不足时，需加入氰化钠（或氰化钾），若加入氰化亚铜，游离氰化物将进一步减少，镀铜层将变得粗糙。

CuCN+2NaCN=Na2Cu(CN)3

33. 配制氰化物镀铜溶液时，将粉末状氰化亚铜溶解于温水中，然后加入镀槽中，这样正确吗？

答：不能。因为氰化亚铜不溶于水。要溶解氰化亚铜，必须用氰化钠（或氰化钾）溶液，其中氰化钠的用量为氰化亚铜的1.15倍。

34、氰化物镀铜溶液中采用空气搅拌是否合适？

答：在氰化物镀铜溶液中，不宜用空气搅拌，这是因为空气中的二氧化碳会和溶液中的碱发生反应，生成碳酸盐，碳酸盐过多对镀铜层会产生不良影响。CO2+2NaOH=+H2O

25、硫酸镀铜溶液中硫酸起什么作用？其含量对镀层有何影响？

答：硫酸镀铜溶液中的硫酸有以下作用：

（1）防止铜水解生成氧化亚铜或其他碱式盐沉淀。

（2）降低铜离子的有效浓度，使镀铜层晶体细小。

（3）降低溶液的电阻，提高溶液的电导率，减少电能的消耗。

（4）防止高电流密度下形成粗糙或树枝状镀层。

镀液中硫酸含量一般为60-80g/L，含量过高或过低都不适宜，硫酸过多会使镀层变脆，降低硫酸铜的溶解度，硫酸过少会造成镀层粗糙，阳极钝化，溶液分散性降低等。

36、镀镍液中硼酸起什么作用？硼酸不足会产生什么后果？

答：硼酸是镀镍溶液的缓冲剂，对镀液的pH值起缓冲作用。浓度达到31g/L以上才有明显作用，但也不能太高，因为硼酸在室温下的溶解度约为40g/L。由于硼酸的缓冲作用，使阴极区溶液的pH值不发生剧烈变化，所以可以允许使用较高的阴极电流密度，而不会在阴极上析出氢氧化物。它还有改善阴极极化、改善镀层性能的作用。但过多会降低阴极电流效率，低于20g/L时，缓冲作用很弱，镀液pH值变化加剧，影响电镀层质量，甚至使电镀无法进行。

37. 镀镍时，靠近阳极的pH值高，还是靠近阴极的pH值高？为什么？

答：靠近阴极的电解液pH值较高。这是因为电解过程中，阴极释放出氢气，导致pH值上升。2H++3→H2↑

38、镀锌后的钝化膜耐腐蚀性能好是白色钝化还是彩色钝化？

答：镀锌后，彩色钝化的钝化膜层的耐腐蚀性能比白色钝化的好。这是因为在钝化处理时，一层已经形成的彩色钝化膜溶解在漂白液中，使彩色钝化膜变白。由于白色钝化膜层比彩色钝化膜层薄，所以耐腐蚀性能下降。

39、用碳酸钡处理镀铬溶液中过量的硫酸时，1克硫酸应用多少克碳酸钡？

答：为了去除1克硫酸，理论上大约需要2克碳酸钡。

40、新配制的纯铬酸溶液为什么镀不出铬？为什么必须进行电解处理或加入一些旧镀液才能镀出质量良好的镀层？

答：如果没有三价铬和催化阴离子，新配制的纯铬酸溶液不易接阴极进行电解还原。铬酸中的六价铬离子既不能还原为三价铬离子，也不能还原为金属铬。电解的结果相当于水的分解，在阴极产生氢气2H++2e→H2↑，在阳极产生氧气4OH--4e→2H2O+O2↑。因此不能镀铬。在溶液中加入硫酸后，与溶液中的三价铬发生反应，生成带正电荷的络合物硫酸铬[Cr4O(SO4)(H2O)4]2+。 由于硫酸根离子半径小，带电荷大，很容易被带正电荷的硫酸铬所吸附，并穿过碱式铬酸铬的胶体粘膜，使Cr离子放电，在阴极析出金属铬。在新配制的镀铬液中，由于不含三价铬，铬不易镀出，所以要进行电解，生成三价铬。加入一些旧镀液的目的，也是使镀液中含有一定量的三价铬，以利于金属的析出。

41.金属为什么需要电镀？

答：金属在各种环境下使用时，由于外界介质对金属表面的化学作用和电化学作用，会发生金属腐蚀。金属腐蚀的结果不仅是金属本身的损失，而且由于金属制品的结构受到破坏，使产品失去使用价值，造成人力、物力的浪费，其价值比金属本身大很多倍。因此，在大批量生产金属及金属制品的同时，必须做好金属腐蚀防治工作。电镀技术是增加金属防护性能、改善金属表面质量最有效的方法之一。金属制品电镀是为了保护金属不受腐蚀、改善金属制品的性能、增加产品表面的美观度。

42.电镀液的PH值是多少？

答：电镀液的PH值是指溶液的酸碱性，我们知道水是弱电解质，而且水是可以电离的。

水的电离度很小，正常情况下，1000万公升水中只有1克水分子被电离，也就是说，每升水中氢离子和氢氧离子的浓度均为1个/克当量，因此可以说，在中性水溶液中，氢离子或氢氧离子的浓度为10-7克当量。

氢离子是酸的共同性质，氢氧离子是碱的共同性质。因此，溶液中氢离子和氢氧离子的浓度直接反映溶液的酸度或碱度。在中性溶液中，由于氢离子和氢氧离子的浓度相等，所以溶液呈中性。如果我们改变溶液中其中一种离子的浓度，溶液的性质就会改变。如果增加溶液中氢离子的浓度，溶液就会由中性变为酸性。如果氢离子的浓度增加10倍，溶液中氢离子的浓度就是10-6，如果增加100倍，就是10-5，以此类推；反之，如果减少10倍，它的浓度就是10-8，如果减少100倍，就是10-9。

pH值是以10为底数的对数的绝对值来表示氢离子浓度，又称氢离子指数。也就是说，当溶液中的氢离子浓度为10的负次方的某数值时，pH值就等于该数值。当pH值等于7时，溶液的氢离子浓度为10-7，溶液呈中性。当pH值从7变为0时，溶液呈酸性，当pH值从7变为14时，溶液呈碱性。

43、工厂常用什么方法测定溶液的pH值？

答：pH值是电镀槽液的一个重要参数，对电镀工艺影响很大，所以要经常检查镀液的pH值。工厂常用的测定溶液pH值的方法有两种：

（1）试纸法：通过试纸的颜色变化与已知pH值的颜色标准进行比较，来测定溶液的pH值。其优点是方便、简单；缺点是误差较大。这是日常工厂生产中应用最广泛的方法。

（2）pH值测试仪：根据氢离子浓度，在氢电极与标准电极间产生电位差，在电位计上显示读数。优点是准确度高；缺点是测试比较复杂。

44.什么是直流电源？

答：直流电是电子在正负电极间连续以同一方向流动的电流。电镀所用的电源就是直流电，电压一般为6~12伏。由于电压太低，无法通过传输线从外界供给。通常获得直流电的方法有：

（1）直流发电机；

（2）整流器；

（3）电池。

45、电流表和电压表怎样连接？

答：一种仪器，表明电路中电流的大小。通常，只要其两个电线连接到电路的两个电线，就可以在连接电流表和电压表时保持读数，请注意读数。

46.如何应用电镀罐电源的平行连接方法？

答案：电镀水箱的电源最常见的连接方法是平行的连接方法。每个储罐的tage相同，等于总输出电压。

47.如何应用电镀罐电源的系列连接方法？

答案：电镀水箱的串联连接方法是，第一个储罐的阳极连接到第二个储罐的阴极，第二个储罐的阳极连接到第三个水箱的阴极，依此类推。

当每个储罐中的阴极区域相同时，通过电池的电流是通过电阻的，当电流密度不同时，电流的密度也不同电阻等于每个分支的总和。每个储罐中的ODE都连接。 另外，电源电压必须更高，并且每个电镀箱的溶液特性和电镀面积必须相同。

48.为什么在氰化物铜板溶液中继续生产碳酸盐？

答：任何在使用过程中，任何氰化物镀层溶液都会逐渐累积碳酸盐。

2NACN+H2O+CO2（空气）→+2HCN

49.如何从氰化物镀层溶液中除去碳酸盐？

答：从氰化物镀层溶液中去除碳酸盐的方法是：

（1）冷却方法 - 冷却溶液时，可以从溶液中清除碳酸盐，而冷却温度则在0°C左右。

（2）化学沉淀法：硫酸钙，氢氧化钙，氢氧化钡等，它们的反应如下：

Caso4+→Caco3↓+

Ca（OH）2+→CACO3↓+2NAOH

BA（OH）2+→BACO3↓+2NAOH

硫酸钠用于将碳酸钠沉淀到碳酸盐中，硫酸盐与碳酸钠在茶酸钠板中的危害较小。

使用氢氧化钙或氢氧化钡的优势在于，在反应后会产生氢氧化钠，在不需要碱的情况下，这是必需的。

（3）酸处理 - 使用与碳酸盐反应的原理产生二氧化碳气体；

2H ++→2NA ++ H2O+CO2↑

所使用的酸是tart酸，使用这种方法时，需要良好的通风设备。

（4）稀释方法 - 该方法是稀释溶液以降低碳酸盐浓度，这将导致溶液的一部分损失，并且只能用作最后的度假胜地。

50.氰化物镀层溶液中碳酸盐过多会导致什么样的故障？

答：当氰化物镀层溶液中碳酸盐过多时，将发生以下故障：

（1）阳极极化效应增加。

（2）阴极效率降低。

（3）溶液的电导率降低。

（4）光泽范围减小。

（5）涂层容易渗入。

（6）涂层往往是海绵状的（尤其是在黄金或银板溶液中）。

（7）随着溶液的粘度增加，拖放损耗增加。

结尾

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