大话电镀基础100问（二）

优胜产品周老师

（41-50）
41.金属为什么要进行电镀?
答:金属在各种不同环境下使用时，由于外界介质在金属表面上的化学和电化学作用而产生了金属腐蚀。金属腐蚀的结果，不仅是金属本身的损失，而且由于金属制品结构的损坏而失去使用价值造成人力物力的浪费，其价值比金属本身要大很多倍。因此，在大量生产金属和金属制品的同时，就必须与金属的腐蚀进行斗争。电镀工艺是增加金属防护性能及改善金属表面质量的最有效的方法之一。金属制品进行电镀就是为了保护金属不受腐蚀、改善金属制品的性能和增加制品表面的美观。
42.何谓镀液的pH值?
答:镀液的pH值是指溶液的酸硷度。我们知道，水是弱电解质，它也可以电离。
水的电离度很小，在通常条件下，一千万公升水中，只有一个克分子的水电离，也就是说，在每升水中氢离子和氢氧根离子浓度为1/100000000克当量，因此，可以说:在中性水溶液中，氢离子或氢氧根离子浓度为10-7克当量。
氢离子是酸类的通性，氢氧根离子是碱类的通性，因此溶液中的氢离子浓度和氢氧根离子浓度直接反映了溶液的酸碱性。在中性溶液中，由于氢离子和氢氧根离子浓度相等，故溶液为中性。如果我们改变溶液的其中一种离子浓度，则溶液的性质就将改变。假如提高溶液中氢离子的浓度，则溶液将由中性变为酸性，如果将氢离子浓度提高10倍，则溶液中氢离子浓度为10-6，提高100倍则为10-5，依次类推；相反则降低10倍，其浓度为10-8，降低100倍则为10-9。
pH值就是用10为底的对数的绝对值来表示氢离子浓度，也叫氢离子的指数。也就是说:当溶液中的氢离子浓度为10的负几次方时，pH值就等于几，当pH值等于7时，溶液的氢离子浓度为10-7，溶液为中性。pH由7至0变化时，溶液为酸性，pH由7至14变化时，溶液为碱性。
43.工厂常用来测定溶液pH值的方法有那几种?
答:pH值是电镀槽液的一个重要参数，对电镀过程影响很大，故需要经常检查镀液的pH值。工厂常用来测定溶液pH值的方法有两种:
(1)试纸法:根据试纸变色，与已知pH值的色标相比较来确定溶液的pH值。其优点是方便简单；缺点是误差较大。这是工厂日常生产应用最广的方法。
(2)pH值测试仪:根据氢离子浓度对氢电极产生不同电位和一标准电极之间的电势差，在电位计上显示读数。优点是准确度高；缺点是测试较复杂。
44.什么叫做直流电源?
答:直流电是电子以同一方向在正极与负极之间不断流动的电流。电镀中所用电源均为直流电，电压一般为6至12伏。因电压过低，不能自外界由输电线路供给。通常取得直流电的方法为 （1)直流发电机；(2)整流器；(3)蓄电池。
45.电流表、电压表应如何连接?
答:电流表即安培表是指示电路中电流通过大小的仪器，测量范围小的电流表，一般可直接串联在电路上，较大的(30安培以上)则需用一只分流器与电路串联，电流表就接在分流器的两端。但也有些5安培的电流表照样需用与其匹配的分流器。电压表即伏特表，是测量电压的，一般与负载并联，只要把它的两根接线跨接在电路的两极上，即可指示出读数，电流、电压表在联接时须注意极性和量程。 46.电镀槽电源的并联接法如何应用?
答:电镀槽电源的接法以并联接法最为普遍。接法是每个镀槽中的阳极及阴极分别直接与电源输出的正极和负极连接。应用此种接法时，每槽中电流的多少，随镀槽的电阻大小而定，与并联的其它槽的电阻大小无关，总电流等于各槽电流之和，各槽的电压均相同，等于输出的总电压。 47.电镀槽电源的串联法如何应用?
答:电镀槽的串联接法是镀槽中第一槽之阳极与第二槽的阴极连接，第二槽的阳极与第三槽的阴极连接，依此类推，第一槽的阴极与最后一槽的阳极与电源相接。如下图:
电流通过镀槽的数量，是根据各槽的电阻而定，各槽内阴极面积相同时，则电流密度相同，阴极面积不相同时则电流密度也不同，沉积速度亦有差异，电路上的电流，处处相等。因为电流从电源一点起，除了通过这个电路之外，并无其它通路可以回到电源的另一点，因此电路上各点的电流必定相等。总电阻等于各分电阻之和，电阻串联后，总电阻增大。总电压等于各分路电压之和，所以在实际使用时，电源电压要比各分路电压高，才能使各镀槽得到额定的电压。这种接法的优点是节省设备。但缺点是必须在各槽内电极连接好后，电流才能通过，任何一极断开，电流都不能通过。而且要求电源供电电压较高，各镀槽溶液特性及镀件面积要相同，如果不相同则很难应用。
48.为什么氰化镀铜液中的碳酸盐会不断产生?
答:任何氰化物镀液在使用过程中都将逐渐累积碳酸盐。这是由于氰化物的分解和空气中的二氧化碳溶入镀液所致。 2NaCN+2H2O+2NaOH+O2(空气)→2Na2CO3+2NH3
2NaCN+H2O+CO2(空气)→Na2CO3+2HCN
49.怎样除去氰化物镀液中的碳酸盐?
答:除去氰化物镀液碳酸盐的方法有:
(1)冷却法——在冷却氰化镀液的时候，碳酸钠能从溶液中结晶而得以除去，冷却温度最好在0℃左右，时间8小时以上。在冬天时，可应用自然冷却。应用冷却法，金属盐的损失约为10%左右。冷却法不适宜于除去碳酸钾，因为钾盐的溶解度很大。
(2)化学沉淀法——可采用硫酸钙、氢氧化钙氢氧化钡等，它们的反应如下:
CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH
Ba(OH)2+Na2CO3→BaCO3↓+2NaOH
应用硫酸钠，使碳酸钠成碳酸钙沉淀，反应生成的硫酸钙比碳酸钠危害小，在酒石酸盐氰化镀液中，硫酸根的存在反而有利，硫酸盐也可用冷却法除去，这个方法可除去碳酸钾。
应用氢氧化钙或氢氧化钡的优点是反应后产生的氢氧化钠，在一般溶液中是需要的。在不需要碱的场合下，则可在处理后用不溶性阳极电解处理或加入有机酸(如酒石酸)。
(3)酸处理——应用酸与碳酸盐反应成CO2气体的原理；
2H++Na2CO3→2Na++H2O+CO2↑
应用的酸是酒石酸，生成的酒石酸盐是有利的，应用这种方法必须有良好的通风设备。
(4)稀释法——这个方法是将溶液稀释来减低碳酸盐的浓度，这就将损失一部分溶液，只有在不得已的情况下才可使用。
50.氰化物镀液中的碳酸盐过多，会造成什么样的故障。
答:氰化物镀液在碳酸盐过多的情况下，要造成下列的故障:
(1)阳极极化作用增加。 (2)阴极效率降低。 (3)溶液的导电度减低。 (4)光泽范围缩小。 (5)镀层容易渗点。 (6)镀层易呈海绵状(特别在镀金或镀银溶液中)。 (7)溶液的粘度增加，带出损失增大。

51.光亮硫酸盐镀铜溶液中的杂质对镀层质量有何影响?
答:在光亮硫酸盐镀铜溶液中，金属杂质的影响比其它电镀溶液少。很多的金属离子由于外界带入或基体金属的腐蚀(如铁、镍、锌)逐渐在镀液内累积，由于铜的电极电位较正，在强酸性溶液中，它们的存在，不足以造成共沉积的条件，因此影响也不大。但铁、镍的存在会降低溶液的导电度，在含量高时会使镀层粗糙。砷、锑的电位与铜相接近，能与铜共沉积，而使镀层粗糙变脆。铅在溶液中能沉淀而出，影响不大。某些有机杂质也常常引起镀层发脆。
52.为什么用低电流密度电解除去镍液中的微量金属时，搅拌能提高除去杂质的效率?
答:用电解法除去镀镍液中的杂质时，进行搅拌，能使杂质与阴极有更多的接触机会，故能提高去除杂质的效率。
53.锌压铸件去油时，为什么不能在高温的强碱下浸渍?
答:因为锌是两性金属，它易溶于酸，也易溶于碱。在高温强碱中锌溶解很快，所以锌压铸件不能在高温的强碱中浸渍除油。
54.在某镀镍溶液中，通入镀槽的总电流为400A，通电时间共15分钟，假如电流效率为95%，共析出金属镍多少克?
答:根据电解定律，镀层重量(m)应为:
m=K?I?t?ηk
根据上述公式并查得镍的电化当量K为1.095 克/安培?小时。
在上述条件下，可析出金属镍104克
55.测定镀铬溶液的电流效率时，通过电流20A，经2小时在阴极上析出金属铬的重量为1.8克，求该镀铬液的电流效率? 答:根据电解定律，镀层重量(m)应为:
ηk =K?I?t?m 根据上述公式并查得六价铬的电化当量K为0.324 克/安培?小时。
在上述条件下，该镀铬液的阴极电流效率为13.9%
56.重铬酸根在阴极上还原至三价铬的反应，为什么在没有催化阴离子时，一瞬间就停止了?
答:镀铬溶液在没有催化阴离子的情况下，接通电流时，阴极上有氢气析出，同时部分还原为三价铬。由于氢的析出，阴极区pH上升，三价铬立即在阴极上生成碱式铬酸铬〔Cr(OH)3Cr (OH)CrO4〕薄膜。它是带正电性的分散胶体，将阴极表面包封住。这层膜很紧密，只能让氢离子透过而发生下列反应2H++2e→H2↑而重铬酸根却不能透过这层薄膜，所以镀铬溶液在没有催化阴离子时，重铬酸根在阴极上还原成三价铬的反应，一瞬间就停止了。
57.镀铬液的硫酸根在电极反应过程中起什么作用?
答:镀铬液中的硫酸根，能与溶液内的三价铬生成复杂的硫酸铬〔Cr4O(SO4)4(H2O)4〕++阳离子。这种阳离子跑向阴极促使碱式铬酸铬薄膜溶解，使铬酸根离子能在阴极上放电而析出金属铬。所以要使零件镀上铬，必须在阴极表面生成一层由三价铬和铬酸根组成的粘膜，这层粘膜还得在硫酸铬阳离子的作用下不断溶解。这样，粘膜不断地生成，不断地溶解，周而复始，镀铬的过程才能实现。
58.镀镍层为什么会产生针孔?它有什么危害?
答:针孔是镀镍过程中最常见的故障，所谓针孔，是目力所能见到的细孔。针孔的产生是由于在阴极表面留有气泡，造成绝缘，使金属在该处不能沉积，而在气泡旁边的周围则继续增厚，以后气泡逸出或破裂，在该处留下凹陷的痕迹，这样就形成针孔。针孔有的直达至基体金属或至镀层中部为止，或逐渐为镀层封闭。
如针孔直达基体金属，则基体金属与大气接触，易被腐蚀。如针孔止于镀层中部，则虽不致于立刻被腐蚀，但总是镀层的弱点，耐腐蚀性能降低，也影响了镀层的美观，在抛光后有拉延的痕迹，使故障更为显著。
59.产生针孔的条件是什么?是否产生气泡就会有针孔形成?
答:针孔的产生主要是由于气泡滞留于镀件表面而造成的，但产生气泡并不一定有针孔形成。因为形成针孔必须有两个条件；第一要有气泡(主要是氢气)产生；第二所产生的气泡，能吸附于镀件上。如果产生的气泡不能在镀件表面上滞留，则不会产生针孔。如氰化镀铜及镀铬等，在电解过程中，它们都产生大量的氢气泡；但它们产生之后，都急剧溢出液面，难于在镀件表面上滞留，故极少会形成针孔。
60.如何消除镀层中的针孔?
答:针孔的故障是一个相当复杂的问题，因操作条件或溶液成分不合规范而产生针孔，则补救尚易，只需改改操作条件或调整溶液成分使之适合要求便可能解决。如因溶液有杂质(金属杂质或有机杂质)的污染而产生针孔，则必须找出其根源，对症下药，才能得到解决。在没有杂质的情况下，一个简单而有效的方法为加入防针孔剂，在光泽性镀镍中可加入润湿剂如十二烷基硫酸钠，用量为0.01～0.05克/升。在普通镀镍中，可在每天工作完毕之后加入双氧水0.1毫升/升。加入后将溶液予以彻底搅拌。在双氧水(或其它氧化剂)的存在下，本来H+在阴极还原成H2的反应由氧化剂在阴极上的还原而取代之，使氢气泡无以产生，针孔亦可避免。但镀液内如含有过多的杂质，则这些措施的效果亦受到影响，甚至无效，这时就应对镀液进行净化处理。












  











  









61.何谓分散能力和深镀能力?
答:分散能力是指镀层在零件上厚薄分布的情况。镀层厚度在零件各部位分布均匀称分散能力好，反之为分散能力差。
深镀能力又叫遮盖能力，是指在零件各部位镀上金属层的情况，而不研究其厚度分布情况。它与分散能力是两种概念，不要混淆在一起。但它们之间亦有一定的联系，一般来说分散能力好则深镀能力也好，而深镀能力不好，则分散能力亦不好。
62.影响分散能力的因素有那几个方面?
答:影响分散能力的因素主要有:几何因素和电化学因素。
几何因素主要是指镀槽的形状、阳极的形状、零件的形状以及零件与阳极的相互位置、距离等。其要素是尖端放电、边缘效应、阴阳极的距离等，它主要是影响电镀的电流分布。例如镀铬时往往要考虑如何装挂零件，用什么阳极及阳极的位置等，这都是为了改善电流的分布，提高分散能力。
电化学因素包括极化作用、电流密度、溶液的导电度以及电流效率等。一般来说，提高阴极极化作用，可改善分散能力。提高电流密度，能增加阴极极化作用，改善分散能力。当提高溶液的导电度不严重降低阳极极化作用时，可提高分散能力。电流效率若随电流密度升高而降低时，降低电流效率可提高分散能力。
63.怎样才能取得均匀的镀层?
答:取得均匀镀层的方法，除了选择合理的溶液成分、改进配方外，合理的操作、装挂零件及采取一些特殊的措施，在生产中是非常重要的，通常使用的方法有:①冲击电流:在电镀开始用较大的电流(比正常电流大2～3倍)进行短时的冲击电镀。②合理装挂零件:使零件处在最佳的电流分布状态下，同时又不使析出的气体停滞在零件的盲孔、低洼部分。③根据可能调节阴、阳极之间的距离，缩小阴极不同部位(即零件的凹凸部分)与阳极之间的距离比。④利用“象形”阳极来改善电流分布。⑤利用保护阴极和屏蔽保护来降低电力线集中部位的电流密度。
64.什么是辅助阳极?
答:在电镀各种产品、零件过程中，一些形状复杂，又需要均匀镀上镀层或内孔要有镀层的管状零件等均要在低电流密度区另加阳极以尽量使电流均匀分布，这种另加的阳极就叫做辅助阳极。如水管镀锌内孔使用铁辅助阳极等。
65.什么是保护阴极?
答:在电镀中对一些阴极电流操作范围较窄的镀种或形状较为复杂的零件，为防止边角烧焦，在零件的尖端处或镀槽阴极两端焊(或挂)上金属保护线，以分散阴极上的电流。这种金属保护线就叫做保护阴极。
66.析氢对电镀有何影响?
答:析氢在电镀过程中，几乎是不可避免的。析出的氢渗入镀层和基体金属产生氢脆，影响零件的机械性能。如果析出的氢以气泡形式停留在零件表面，则会造成镀层的孔隙和麻点。消除的方法是加入氧化剂、湿润剂及镀后除氢处理等。有机杂质的存在对氢有吸附作用，使氢气泡滞留在阴极表面不易逸出，则更易出现针孔和麻点。
加强镀液搅拌，对减少氢气在镀件上滞留会有一定的作用。
67.在除油工艺中，有机溶剂(三氯乙烯等)适宜于除去什么油脂?
答:宜于除去零件上的非皂化类的矿物油脂。工业上的油脂，按其来源可分为动、植物油和矿物油。动、植物油在碱性条件下，发生皂化反应，所以又叫做“皂化油”；矿物油无此作用又叫“非皂化油”。
皂化类油脂可以用碱很好地除去，非皂化类油脂因不和碱起化学作用，故不能用碱把它们除去。而有机溶剂能很好地溶解非皂化类的油脂，所以它们最适宜于除去非皂化类的矿物油脂。
68.试述电解除油的原理?
答:电解除油时，不论零件作为阴极还是阳极，其表面都大量的析出气体，这个过程实质是水的电解:
2H2O=2H2↑+O2↑
当工件作为阳极时，其表面上进行的是氧化过程并析出氧气:
4OH--4e=O2↑+2H2O
当工件作为阴极时，其表面上进行的是还原过程并析出氢气:
4H2O+4e=2H2↑+4OH-
电极表面上大量气体的析出，对油膜会产生强大的冲击和乳化作用。当把粘附有油膜的工件浸入碱性电解液时，由于油与碱液界面张力减少，油膜产生了裂纹。与此同时，电极由于通电而极化，电极极化虽然对非离子型油类没有多大作用，但是它却使金属与碱液间的界面张力大大降低，因此很快地加大了二者的接触面积，从而排挤附着在金属表面上的油污，使油膜进一步破裂成小油珠。由于电流的作用，在电极上生成了小气泡(氢气或氧气)，这些气泡很易于滞留在油珠上，新的气体不断产生，气泡就逐渐变大，在气泡升力的影响下，油珠离开金属表面的趋势增大，当气泡的升力足够大时，它就带着油珠脱离金属表面跑到液面上来了。
由此可见，碱性溶液中的电化学除油过程是电极极化和气体对油污机械撕裂作用的综合过程。
69.电解除油与化学除油比较有什么特点?
答:电解除油溶液的组成和化学除油溶液大致相同。电化学除油的速度常较化学除油的速度高，油污清除得更干净。电化学除油液中的碱度可以比化学除油时降低一些，因为此时皂化作用不是主要的，另外也不必添加乳化剂。若使用乳化剂，则它们会形成大量泡沫浮在溶液表面上，因而阻碍氢气和氧气的顺利逸出。当电接触不良而打火时易造成爆炸事故。为保证电镀层质量，在零件入槽电镀前，多采用电化学除油。
70.阴极电解除油与阳极电解除油有什么不同?
答:电解除油在阴、阳极上都可进行，阴极除油与阳极除油特点各不相同。
阴极除油的特点是:析出的气体为氢气，气泡小、数量多、面积大，因而除油效率高，不腐蚀零件；缺点是:产生氢脆，有挂灰。
阳极除油的特点是:无氢脆、无灰渣；但缺点是效率低，对有色金属腐蚀性大