【正文】 從水溶液中實(shí)現(xiàn)共沉積。 金屬共沉積原理 ? ②金屬共沉積的基本條件是兩種金屬的析出電位要十分接近或相等。 ? （ 1） 當(dāng)兩種離子的 ?i?相差較小時(shí) ， 可采用調(diào)節(jié)離子濃度的方法實(shí)現(xiàn)共沉積 。 金屬共沉積原理 ? （ 2） 當(dāng)兩種離子的 ?i?相差不大 （ ） ， 且兩者的極化曲線 （ Ei或?i關(guān)系曲線 ） 斜率不相同時(shí) ， 則調(diào)節(jié)電流密度使其增大到某一數(shù)值 ，此時(shí) ， 兩種離子的析出電勢(shì)相同 ， 也可以實(shí)現(xiàn)共沉積 。 如 ??(Zn2+/Zn)＝ ， ??(Cu2+/Cu)＝ ，兩者相差 ， 加入絡(luò)離子 CN后 ， 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)分別變?yōu)?和 ， 兩者相差減小 ， 當(dāng) ic＝ ? （ 4） 添加利的加入可能引起某種離子陰極還原時(shí)極化超電勢(shì)較大 ， 而對(duì)另一種離子的還原則無影響 ， 這時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)金屬的共沉積 。 金屬離子在電極上放電還原為吸附原子后 ， 需經(jīng)歷出單吸附原子結(jié)合為晶體的另一過程方可形成金屬電沉積層 ， 這種在電場(chǎng)作用下進(jìn)行的結(jié)晶過程稱為電結(jié)晶 。 金屬電結(jié)晶動(dòng)力學(xué) ? 金屬的電結(jié)晶理淪認(rèn)為 ， 要實(shí)現(xiàn)電結(jié)晶 ， 金屬離子首先必須還原為吸附于光滑表面的原子 ， 這些吸附的原子在電極表面上擴(kuò)散到缺陷或位錯(cuò)處聚集 ， 然后吸附原于在缺陷位錯(cuò)上核化 、 生長(zhǎng)形成電截?fù)?jù)層 。 當(dāng)覆蓋于電極表面的金屬原子超過單分子層時(shí) ， 接著的電沉積過程即在同種金屬基質(zhì)上進(jìn)行 ， 不同于電沉積剛開始時(shí)異相金屬基質(zhì)上的沉積 。 金屬電結(jié)晶動(dòng)力學(xué) ? 電結(jié)晶層的結(jié)構(gòu)則受超電勢(shì)影響 。 ? 當(dāng)施加電勢(shì)高 （ 較大的負(fù)值 ） 時(shí) ， 電流密度大 ， 晶面生長(zhǎng)點(diǎn)多 ， 表面擴(kuò)散容易進(jìn)行 ， 電子傳遞為速度控制步驟 。因此 ， 要得到所希望的電結(jié)晶層 ， 就必須注意調(diào)節(jié)施加電勢(shì)的大小 。 對(duì)于電沉積過程而言 ， 如果溶液中含有少量的添加劑 ， 就可以顯著的影響沉積過程的速度以及沉積層的結(jié)構(gòu) 。 電鍍生產(chǎn)中利用具有表面活件的添加利來控制和調(diào)節(jié)金屬電沉積過程 ，以達(dá)到改善鍍液的分散能力 ， 獲得結(jié)晶細(xì)致 、 緊密的鍍層 。 由于鍍件都不是理想平滑的 ， 在其表面總存在或多或少的突起部分(微峰 )和凹陷部分 (微谷 )， 這就需要在電鍍過程中添加一些能夠在微觀不平整的鍍件表面獲得平整表面的添加劑 ， 這種添加劑被稱為整平劑 。 金屬電沉積過程中表面活性物質(zhì)的作用 ? 添加劑選擇的原則： ? （ 1） 在金屬電沉積的電勢(shì)范圍內(nèi) ， 添加劑能在鍍件表面發(fā)生吸附； ? （ 2） 添加劑在鍍件表面的吸附對(duì)金屬電沉積過程有適當(dāng)?shù)淖杌饔茫? ? （ 3） 毒性小 ， 不易揮發(fā) ， 在鍍液中穩(wěn)定 ， 其可能的分解產(chǎn)物對(duì)金屬的電沉積過程沒有不良影響； ? （ 4） 不過分降低氫在陰極析出的超電勢(shì)； ? （ 5） 為了盡可能避免埋入鍍層 ， 其在鍍件表面的脫附速度應(yīng)比新晶核生長(zhǎng)速度要快； ? （ 6） 添加劑的加入還不能對(duì)陽極過程造成不利的影響等 。 ? 電鍍反應(yīng)是一種典型的電解反應(yīng)。 電鍍過程 ? 工業(yè)上應(yīng)用的電鍍?nèi)芤捍蠖鄶?shù)是電解質(zhì)水溶液 ， 特殊情況下采用有機(jī)溶劑或熔融鹽 。 主要是因?yàn)樗芤褐写嬖谟袣潆x子 ， 對(duì)于金屬離子能否從中沉積 ， 決定于金屬離子的析出電位 。 ? 根據(jù)鍍液中金屬離子的存在形式可分為簡(jiǎn)單鹽溶液和絡(luò)鹽溶液 。 電鍍過程 ? 以被鍍工件作為陰極浸入鍍液中 、 致使被鍍金屬離子在陰極上還原 ，可能的陽極反應(yīng)是被鍍金屬的陽極溶解或氧氣的析出 . ? 電鍍時(shí)電解條件的控制就是使被鍍金屬的還原和陽極溶解具有相同的電流效率 ， 以保證鍍液中被鍍金屬離子的濃度保持恒定 。 ? 對(duì)于一個(gè)成功的電鍍過程 ， 陰極的的處理 、 陽極材料 、 鍍液 、 電流密度等條件的選擇和控制至關(guān)重要 。在磁性鍍層中 ， 電沉積鐵系元素的含磷等二元或三元合金時(shí)只需控制其含磷量就可獲得具有良好的抗蝕性 、 耐磨性 、 磁場(chǎng)強(qiáng)度高 ，記錄密度大的磁性鍍層 。 ? 空間衛(wèi)星 、 宇宙飛船等航天器廣泛采用鎂合金材料 ， 而金以其高度穩(wěn)定性可使鎂合金器件鍍覆金后在衛(wèi)星發(fā)射前和發(fā)射后的環(huán)境中表面保持高度穩(wěn)定 。 ? 鍍層應(yīng)具有的性能除化學(xué)穩(wěn)定性 、 平整程度與光潔度外 ， 還包括鍍層的機(jī)械性能 。 鍍層的主要性能 ? 鍍層與其底金屬的結(jié)合強(qiáng)度 (結(jié)合力 )是指金屬鍍層從單位表面積基底金屬 (或中間鍍層 )上剝離所需要的力 。 ? 具有較強(qiáng)的結(jié)合力是金屬鍍層起作用的基本條件 。 同時(shí) ， 結(jié)合力的大小也受到鍍件表面狀態(tài)的影響 。 鍍層的主要性能 ? 硬度是指鍍層對(duì)外力所引起的局部表面形變的抵抗程度 ， 亦即抵抗另一物體浸入的強(qiáng)度 。 ? 鍍層的硬度與抗磨性 、 抗強(qiáng)度 、 柔韌性等均有一定的聯(lián)系 。 鍍層的主要性能 ? 鍍層的脆性是指其受到壓力至發(fā)生破裂之前的塑性變形的量度 。 ? 脆性作為衡量鍍層質(zhì)量的重要指你之一 ， 其重要性主要體現(xiàn)在： (1)應(yīng)力腐蝕破裂是鍍層在空氣或其他腐蝕介質(zhì)中遭受破壞的常見機(jī)理 ，而脆性是決定鍍層抵抗應(yīng)力腐蝕破裂的主要因素； 〔 2〕 當(dāng)鍍層所保護(hù)的部件在使用條件下可能產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí) ， 對(duì)鍍層的脆性要求更加嚴(yán)格 。 ? 經(jīng)驗(yàn)表明 ， 鍍層的內(nèi)應(yīng)力與脆性有一定的平行關(guān)系 ， 脆性隨內(nèi)應(yīng)力的增大而增大 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? ? 較理想的鍍液應(yīng)具有如下的性能： ? (1) 沉積金屬離子陰極還原極化較大 ， 以獲得品粒度小的鍍層 。 ? (3) 金屬電沉積的速度較大 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? 鍍液配方干差萬別 ， 但一般都是由主鹽 、 導(dǎo)電鹽 (又稱為支持電解質(zhì) )、 絡(luò)合劑和 — 些添加劑等組成 。 ? 一般電鍍過程要求在高的濃度下進(jìn)行 ， 考慮到溶解度等因素 ， 常用的主鹽是硫酸鹽或氯化物 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? 在單鹽電解液中 ， 鍍層的結(jié)晶較為粗糙 ， 但價(jià)廉 、 允許的電流密度大 。 ? 對(duì)于 Zn， Cu， Cd， Ag， Au等的電鍍 ， 常見的絡(luò)合劑是氰化物；但對(duì)于 Ni， Co， Fe等金屬的電鍍因這些元素的水合離子電沉積時(shí)極化較大 ， 因而可不必添加絡(luò)合劑 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? 添加劑在鍍液并不能改變?nèi)芤盒再|(zhì) ， 但卻能顯著地改善鍍層的性能 。 ? 同時(shí) ， 添加劑的存在對(duì)電沉積層的性能影響極大 ， 通常使鍍層的硬度增加 ， 而內(nèi)應(yīng)力和脆性則可能是提高 ， 也可能是降低 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? 溶劑對(duì)鍍層質(zhì)量也應(yīng)有一定影響 。 ? 電鍍中用的溶劑有水 、 有機(jī)溶劑和熔鹽體系等 。 ? 對(duì)于電鍍過程 ， 電流密度存在一個(gè)最適宜范圍 。 ? 同時(shí)溫度提高 ， 能提高陰極和陽極電流效率 ， 消除陽極鈍化 ， 增加鹽的溶解度和溶液導(dǎo)電能力 ， 降低濃差極化和電化學(xué)極化 ， ? 但溫度太高 ， 結(jié)晶生長(zhǎng)的速度超過了形成結(jié)晶活性的生長(zhǎng)點(diǎn) ， 因而導(dǎo)致形成粗晶和孔隙較多的鍍層 。 ? 同時(shí)電解液的 pH值 、 沖擊電流和換向電流等的使用對(duì)鍍層質(zhì)量亦有一定影響 。 ? 陽極氧化一般經(jīng)歷活化區(qū) (即金屬溶解區(qū) )、 鈍化區(qū) (表面生成鈍化膜 )和過鈍化區(qū) (表面產(chǎn)生高價(jià)金屬離子或析出氧氣 )三個(gè)步驟 。 ? 如果某些陽極 (如 Cr)能發(fā)生劇烈鈍化則可用惰性陽極 。 ? 鍍件的鍍前處理是決定電鍍質(zhì)量的最重要的因素之 — “ 。 ? 在工件的表面難免存在著各種各樣的表面變性層 、 氧化層 、 油污層(特別是油污層中含有各種各樣的小的微粒 )， 要想得到結(jié)合力好的鍍層 ， 必須進(jìn)行一系列的前處理工作 ， 以除去這些阻礙鍍層金屬中的原子按基體的晶格結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)的阻擋層 。 有時(shí)對(duì)于復(fù)合鍍層 ， 每鍍一種金屬均須先進(jìn)行該處理 。機(jī)械整平工作包括磨光 、 機(jī)械拋光 、 滾光 、 噴砂處理等 。 ? 除油 包括機(jī)械除油 、 有機(jī)溶劑除油 、 乳液除油 、 化學(xué)院油 、 電化學(xué)除油等 ， 消除基體表面上的油脂 。 ? 水洗 包括熱水洗 、 冷水洗 、 唆淋清洗 、 逆流漂洗 、 超聲波清洗等 。 要想做好鍍前的準(zhǔn)備工作 ， 應(yīng)對(duì)工件的來樣狀態(tài)做系統(tǒng)的調(diào)查 ， 并采取相應(yīng)的表面處理方法 。 在進(jìn)行電鍍時(shí)還必須注意電鍍液配方 ， 電流密度的選擇以及溫度 、 pH等的調(diào)節(jié) 。 水洗和烘干是最簡(jiǎn)單的鍍后處理 。 如鍍 Zn， Ni后的鈍化處理和鍍 Ag后的防變色處理等 。 單金屬電鍍 ? 鍍 鋅 ? 鋅機(jī)械強(qiáng)度不高 ， 在室溫下具有脆性 ， 因而不適合做工程材料 。 ? 由于鋅在空氣中比較穩(wěn)定 ， 而且成本較低 。 ? 鍍鋅層的防護(hù)能力與鍍層的厚度有關(guān) ， 鍍層厚 ， 防護(hù)性強(qiáng) 。 一般說來 ， 對(duì)于相同厚度的鍍層 ， 其防蝕能力可提高 5— 8倍 。 單金屬電鍍 ? 電鍍鋅溶液的分類及特點(diǎn) ? 鍍鋅溶液分為氰化和無氰兩大類 。 單金屬電鍍 ? 電鍍鋅溶液的分類及特點(diǎn) 單金屬電鍍 ? 氰化物鍍鋅 ? 氰化物鍍鋅工藝 單金屬電鍍 ? 氰化物鍍鋅電極反應(yīng) ? 氰化物鍍鋅電解液中存在著兩種能與 Zn2+離子配合的配位劑 ， 即NaCN和 NaOH， 在電解液中它們都有一定的游離量 。 這兩種配離子在電極表面形成表面配合物 Zn(OH)2， Zn(OH)2在電極上得電子還原為鋅 。 ? 堿性鍍鋅液的組成及工藝條件如下： 單金屬電鍍 ? 堿性鋅酸鹽鍍鋅電極反應(yīng)： 單金屬電鍍 ? 堿性鋅酸鹽鍍液添加劑 ? 氧化鋅 堿性鍍鋅的主要成分 , 和氫氧化鈉作用生成鋅酸鹽 。 一般希望氫氧化鈉含量稍高些 ， 這有利于配離子的穩(wěn)定 ， 提高陰極極化和獲得細(xì)致的結(jié)晶 ， 有利于提高溶液的導(dǎo)電性 。 ? 光亮劑 為了改善堿性無氰鍍鋅的光亮性 ， 常加入少量光亮劑 (如香草醛 、 香豆素等 )。 單金屬電鍍 ? 鍍銅 ? 由于銅在電化學(xué)序中位于正電性金屬之列 ， 因此鋅 、 鐵等金屬上的銅鍍層屬于陰極性鍍層 。 所以銅層不能用做裝飾和防護(hù)性鍍層 ， 通常情況下銅作為金 、銀 、 鎳等金屬鍍層的底層 。 ? 在某些情況下 ， 鍍銅的鋼鐵件可用來代替銅零件 ， 以節(jié)約有色金屬 。 這樣不但可以減少鍍層孔隙 ， 而且可以節(jié)約鎳的耗用量 。 ? 近年來硫酸鹽酸性鍍鋼技術(shù)再次得到了迅速的發(fā)展 ， 這主要?dú)w功于優(yōu)良的酸性鍍銅添加劑的出現(xiàn) 。 單金屬電鍍 ? 電鍍銅溶液的分類及特點(diǎn) 單金屬電鍍 ? 硫酸鹽鍍銅電解液組成及工藝條件 單金屬電鍍 ? 硫酸鹽鍍銅電極反應(yīng) ? (1)陰極反應(yīng) ? 近年來的研究結(jié)果表明 ， 酸性鍍銅時(shí)的陰極過程由如下兩步連續(xù)的放電反應(yīng)和一個(gè)結(jié)晶過程組成 。 當(dāng)陰極過電勢(shì)較小時(shí) ， 電極過程為 Cu+的遲緩放電所控制；若陰極過電勢(shì)較大時(shí) ， 反應(yīng) (1)變成控制步驟 。 單金屬電鍍 ? (2)陽極反應(yīng) ? 酸性鍍銅時(shí) ， 陽極正常溶解的反應(yīng)為 ? 當(dāng)陽極不完全氧化時(shí) ， 可能有反應(yīng) ? 陽極附近 Cu+積累會(huì)導(dǎo)致發(fā)生歧化反應(yīng) ， 即 ? 從而產(chǎn)生金屆銅粉 (陽極泥的主要成分 )。 為了消除毛刺 ， 除對(duì)光亮鍍銅電解液加強(qiáng)過濾外 ， 還應(yīng)采用含磷的銅陽極 。 所謂微觀輪廓一般是指粗糙度小于 。 整平劑具有下述特點(diǎn)： ? ① 能強(qiáng)烈地阻化陰極過程 ， 使陰極極化提高 50— 120mV， 而光亮劑只能提高 10— 30mV。 ? ③ 整平劑在峰處的吸附量大于谷處的吸附量 。 目前市場(chǎng)上的含有高分子表面活性劑和不飽和硫化物組成 。 ? 銅鐵電偶的電勢(shì)差約 ， 置換反應(yīng)很快 。 ? 鋼鐵零件可在氰化鍍銅電解液中直接鍍銅 ， 且結(jié)合力良好 。 ? (1)預(yù)鍍 有預(yù)鍍鎳 、 預(yù)鍍氰化銅 ， 以預(yù)鍍鎳較多 。 目前該工藝已大量用于生產(chǎn) 。 單金屬電鍍 ? 鍍鎳 用于裝飾鍍層 ， 功能性鍍層 ， 例如 ， 耐腐蝕 、 耐磨 、 耐熱杜層以及模具的制造等方面 。 在作為功能性鍍層厚度 2?m。 特別是銀和金 ， 由于具有良好的電性能 ， 所以應(yīng)用增加 。 由于貴金屬的價(jià)格很高 ， 一般在其他金屬鍍層上沉積薄鍍層 。 ? 合金鍍層是指含有兩種或兩種以上金屬的鍍層 ， 不管這些金屬在鍍層中的存在形式和結(jié)構(gòu)如何 ， 只要它們結(jié)晶