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一、表面处理概论
1.1 表面处理( Surface Treatment )
表面处理的对象非常广泛，从传统工业到现在的高科技工业，从以前的金属表面到现在的塑料，非金属的表面.它使材料更耐腐蚀 ，更耐磨耗，更耐热，它使材料的寿命延长，此外改善材料表面的特性，光泽美观等提高产品的附加价值，所有这些改变材料表面的物理，机械及化学性质的加工技术统称为表面处理 (surface treatment) 或称为表面加工(surface finishing)。
1.1.1 金属表面处理(metal surface treatment)
金属经初步加工成型后需修饰金属表面，美化金属表面 ，更进一步改变金属表面的机械性质及物理化学性质等的各种操作过程，称的为金属表面处理.或称的金属表面加工(metal surface finishing)。
1.2 表面处理的目的
表面处理的目的可以分四大类:
(1) 美观(appearance)。
(2) 防护(protection)
(3) 特殊表面性质(special surface properties)
(4) 机械或工程性质(mechanical or engineering properties)
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(1) 美观(appearance)
为了提高制品的附加价值，赋予制品表面美观，例如装饰性电镀(decorative plating) Au， Ag， Rh， Ni， Cr，黄铜等电镀 (electroplating)。
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(2) 防护(protection)
为了延长制品的寿命，再制品表面披覆(coating)耐腐蚀的材料，例如保护性电镀(protective plating) Zn，Cd，Ni，Cr，Sn 等电镀。
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(3) 特殊表面性质(special surface properties)
1. 提高制品的导电性(electrical conductiuity)，例如电镀Ag，Cu。
2. 提高焊接性(soderability)在通讯急电子工业应用，例如Sn-Pb 合金电镀。
3. 提高光线的反射性(light reflectivity ) 例如宇宙飞船，人造卫星的外壳需反射光线，Ag及Rh的镀层被应用上。
4. 减小接触阻抗(contact resistance)例如在电子组件的Au及Pd电镀。
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(4) 机械或工程性质(mechanical or engineering properties )
1. 提高制品的强度(strenth)，例如塑料电镀。
2. 提高制品的润滑性 ( bearing propertries ) 例如多孔铬电镀(porous chromium plating)， 内燃机的铝合金活塞 (piston) ，镀锡Sn以防止汽缸 (cylinder)壁刮伤。
3. 增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance) ，例如硬铬电镀(hard chromium plating)。
4. 提高制品的耐热性，耐候性，抗幅射线，例如塑料，非金属的电镀。
5. 渗碳(carburizing) ，氮化(nitriding) 的防止，例如钢铁表面硬化(case hardening)时在不要硬化部份镀Cu。
1.3 表面处理的重要性
表面处理工业虽然不是工业的主流，但只有透过表面处理，制品的特性及价值才能充份发挥出来.应用电镀(plating)，阳极处理(anodizing)，化成处理(convesion coating)，涂装(coating)等工业技术，达到防蚀，增进可焊性，润滑性，耐磨性，附着性及钢材防止渗碳等的多项目的。
所以表面处理为各种加工制造工业不可或缺的过 从传统工业到近代高科技，表面处理技术一直扮演非常重要性的角色.例如宇宙飞船，人造卫星，集成电路等的发展表面处理技术都有决定性的影响.由于表面处理对材料月异，带动相关科技工程的进步。
1.4 表面处理技术的种类 从表面处理的特性可分类:
表面形成：
机械法 __ 珠击法，切削，搪磨，撒砂，精磨，研磨，超加工。
冶金法 __ 表面硬化，(淬火，渗碳，氮化)，扩散皮膜法。
化学法 __ 电解研磨，酸洗，化学研磨，酸蚀雕刻。
表面披覆：
表面披覆__ 电镀，无电镀，热浸镀，熔射镀，真空蒸着，阴极喷溅，
无机披覆__ 阳极处理，化成处理，着色，珐琅处理。
有机披覆__ 涂装，橡胶加衬，塑料加衬。
1.5 国内表面处理工业的状况及问题
依据民国70年行政院科技顾问组调查报告，有关表面处理工业，国内有约4000家，其中电镀工业约占1200家，分散全省各地，主要的生产项目有，工业电镀， 装饰电镀，热浸电镀， 阳极电镀，化成电镀，发色，涂装，从事表面处理的工作人员有15000至20000人，具有专业知识程度者约1000人至1500人。
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1.5.1 原料及设备的供应
大部分昂贵的原料依靠国外进口，生产设备多为国产，较贵重的检验仪器设备75% 是进口货.国内原料成本极高，业着负担沉重，应设法改善，防止贸易商操纵市场，更要鼓励研究开发及生产重要的原料。
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1.5.2 从业人员知识水准
一般从业人员的程度较低，科技短识及品管观念缺乏，难有研究开发新产品，唯赖低 廉劳力，以求生存.政府有关单位应定期举办研习会，使业者获得新知蔚为研究风气，提高技术水准，对在职工程人员，鼓励利用建教合作方式，进修或在职训练，亦应举办各类技术鉴定考试，并规定业者的工厂作业需由技术士担任。
表面处理对材料的附加价值甚高，先进国家不惜投入庞大人力物力从事研究发展，使得表面处理技术日新月异，要并驾齐驱，迎头赶上，势必从教育做起，在大专院校设立正规教育的表面处理人才，才能有雄厚发展实力.鼓励学校与工业界间的建教合作，技术性问题需要由学校带动，学校要增添新设备，充实师资，积极培育专业人才，企业界要仅量聘用教育较高科技人员，以增加研究发展的潜力。
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1.5.3 生产及经营方式
一般专业厂商规模不大，主要为订货生产，小规模工厂没有管理制度，教育程度低，对人力，原料及能源造成无所谓的浪费.大厂则受到地下工厂恶性削价的竞争，影响 小厂应集中投资，合并经营，始合乎经济原则.就有生产设备应适时予以淘汰，换置自动化处理设备，能以简化经营管理，提高生产效率，稳定品质，节省人工，提高产品的国际声誉，促进工业升级。
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1.5.4 废物处理及公害
由于地下工厂甚多，使废物形成严重的公害问题，废物处理系统投资费用极高，非一般中小型表面处理工厂所能负担维持得起，根据经验及需要，认为设立表面处理专业区，集中处理废物，废水，不但能减少公害，而且能管制地下工厂。
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1.5.5 表面处理公会
表面处理是工业发展中很重要的一环，避免或防止表面处理界的恶性竞争或市场 操纵，加强厂商彼此合作，联系与技术交流，应充份发挥公会功能，解决同业的困难.另应设有完整品质检验中心，集中检验，测定的服务，订定表面处理标准规范，作为厂商品质改善或品质保证的依据。
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1.5.6 表面处理技术资料
根据业者的反映，国内技术资料的获得不亦且缺乏，技术难以突破， 应设置有健全的表面技术数据处理中心，对研究开发者适时提供新颖充份的信息，对引进国外技术者提供可参考资料。
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1.6 国内表面处理工业发展的方向
国内表面处理工业的技术自行开者很少，大多仰赖国外厂商的业务代表或代理商. 往往引进的技术并非最前进者或只是局部的，因此使本国产品品质逊于外货乃为不可避免，产品的信誉及附加价值难以提升.国内学术机构也甚少做独立性长期性的研 究，国内欲求工业的升级，商品附加价值提高，必须大力提高表面处理技术，以达成支持各项金属制造业，机器工业，电子工业的任务。
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1.6.1 装饰电镀(decorative plating)
装饰电镀的主要目的改进产品的外观，提高产品附加价值，其主要产品如项链，胸 针，耳环等饰物，合法登记的装饰电镀厂不足十分的一，地下小厂不需付税捐，废水处里费用等，导致小厂吃大厂，劣币逐良币的反淘汰的恶性循环. 所以发展的方向应为大厂增添新设备，提高技术水准，提高产品品质，加强取缔公害，自然促使非法及小厂淘或合并经营才能进一步发展。
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1.6.2 工程电镀(engineering plating）
工程电镀的目的是增加产品的耐蚀力，延长使用寿命，改进机械性质等.现在许多精密模具无法使用机械加工， 也使用电镀法， 称的为电铸 (electroforming).工的规模较大，许多操作采用自动化，多附属于大规模较大机器制造厂。
独立的工程电 镀厂也大都与大型机器金属制造厂订有长期加工契约，其恶性竞争较装饰性电镀小，随着经济发展，工程电镀技术水准必须精益求精，力争上游，其发展是大有可为的工程电镀使用支持料数量钜大，因此废物处理的公害问题需特别重视，稍一不慎将 造成不可收拾的公害。
一般中小厂为节省开支没有废物处理设备，或有也只供参观检 查时的用，浪费投资，罔顾员工及环境的安全与卫生.故今后发展方向为如何协助，促使这些小厂家合并始引进或研究开发更经济更有效新技术.工程电镀用的化学品如进镀成性质的添加剂，多为国外原料供货商的机密，利润甚高，若能长期研究必能研 就发展成功替代品，以减低本国电镀工业的成本。
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1.6.3 镀锡(tin plating)
镀锡生产应往高速率的连续生产方向发展，唯有使用高度自动化设备才能节省日益高涨的连续工资及能源.此种设备国内无法设计制造， 需向国外引进技术，近年来使用铝罐，铝箔，塑料瓶罐，腊纸盒，玻璃瓶等材料越来越普遍， 占去马口铁很大的市场尤其一些锡生产的开发国家如印尼，菲律宾，泰国，马来西亚等也开始生产马口铁，另外有逐渐改无锡铁皮(tin free steel)的趋势。
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1.6.4 热浸镀锌(zinc hot dip coating)
镀锌钢片主要有电镀式镀锌钢片及热浸式钢片，其中以热浸式占大多数，镀锌钢片具有优良耐蚀性与低廉价格.主要用途为建筑如用在顶板(roofing)，侧板(siding )，广告牌，风管等，其次为电器及机械业.国内镀锌钢片业者需淘汰更新陈旧设备，采用新式连续式热浸镀锌方式生产，产量大，品质佳，产品适用性广，成本低并加以配合耐高腐蚀力，镀层延性，抗热性，焊接性及美丽彩色涂装的需求提高制品的品质.如发展出来的铁锌合金镀面，差别镀锌，单面镀锌及铝锌合金镀面等。
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1.6.5 阳极处理(anodizing)
铝的阳极处理是铝金属表面藉由电流的作用形成一层氧化物膜，坚硬耐磨，抗蚀性极高，色泽优美.铝合金本身易于加工，强度高，用途很广，磥琐T阳处理产品为铝门窗，家俱，照相机及仪表外壳另件.铝材制造极其加工业也日益扩展，铝阳处理有相当市场潜力。
阳极处理的发展例如硬质阳极处理(hard anodizing)，在低温电流亦有用交直流并用的阳极处理.这种硬化的阳极处理的铝材可用于活塞，汽缸，汽缸内衬，油压机及涡轮的另件，汽阀，齿轮，枪械另件，离合器，煞车圆片，(brake disk)，机器另见及工具等.液温，电流密度， 溶液成份需自动控制才能严格管制成品的品质以达客户要求.自动化需引进国外技术及大量的资金，所以同时要深入了解国外市场的潜力循序达成自动化。
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1.6.6 涂装(coating)
涂装工业的成长仍应会继续扩大，应设法取缔地下工厂以减少公害。保障合法厂商，避免恶性竞争.教育用户重视表面处理技术的价值，提高涂装品质的要求.大厂商应力争上游，自行发展高级产品而不能只埋怨小厂的低廉竞销.发展的趋势大多采用粉体涂装，以节省能源和溶剂并可减少公害.非溶剂的涂装和省能源型(紫外线硬化，低温硬化)的新产品，涂装工业当然应该迎头赶上。
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1.7 学会，杂志及参考书籍
促进表面处理工业界的联系，技术交流，标准规范的定订，防止恶性竞争，市场的操纵 等应设有功能的公会，协会以解决同业的困难.例如电镀公会，阳极处理公会，涂装公会等.学会及杂志社提供新知识，新科技的信息.在做研究开发工作，资料的取得是非常重要的，尤其是有关专利资料更具有价值。
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1.7.1 学会
有关表面处理技术的国内外学会有:
(1) 中国材料科学学会。
(2) 中国钢铁学会。
(3) 中国化学会。
(4) 中国腐蚀防蚀学会。
(5) American， Electroplater Society。
(6) American， Electrochemical Society。
(7) American， National Association of Corrosion Engineers 。
(8) 英国Institute of metal fishing.
(9) 英国Corrosion Science Society。
(10) 英国Corrosion and Protection Association。
(11) 日本金属表面技术学会。
(12) 日本金属学会第三分科会(金属表面物理化学)。
(13) 日本钢铁学会。
(14) 日本电器化学协会。
(15) 日本化学学会。
(16) 日本轻金属学会。
(17) 德国Bunsen Gesellechaff。
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1.7.2 杂志
有关表面处理杂志有:
(1) 国内:
金属表面技术. 工业材料。
表面处理工业. 化工技术。
防蚀工程. 材料科技.
(2) 日本:
金属表面技术. 防蚀技术。
金属材料. 工业材料。
(3) 美国:
Plating Corrosion
Metal Finishing Materials Protection
Product Finishing Materials and Methods
Industrial Finishing
(4) 英国:
Electroplating Metal Industry
(5) 德国:
Metalloberflanche
oberflachenentechnik
Korrosion und Metallschutz
Werkstoffe und Korrosion
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1.8 表面处理电镀技术士检定规范
金属表面处理是一门专门的技术与学问，为提高表面处理工业的水准及发展潜力，宜规定工厂必须拥有表面处理技术士如电镀技术士，阳极处理技术士，涂装技术士等.让这些专门技术士从事工厂作业，才能有优良的产品。
技术技能士检定旨在配合经济发展，改变职业观念，建立技能共信标准，提高技术人士的地位适应国 家建设的需要.凡测验合格者，由内政部颁发[中华民国技术士证]。
技术士技能检定分为学科与术科测验两阶段完成.学科测验就检定规范中[相关知识]范围内命题，采是非选择方式.术科测验需学科测验合格始能参加，采现场操作考验方式.技术士分为三等级，甲级，乙级，丙级。
二、电镀基本原理与概念
2.1 电镀的定义
电镀(electroplating)被定义为一种电沉积过程(electrodepos- ition process)， 是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着于 物体表面上， 其目的是在改变物体表面的特性或尺寸。
2.2 电镀的目的
电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗、提高 导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理的防止渗碳、氮化 、尺寸错误或磨耗的另件的修补。
2.3 各种镀金的方法
电镀法(electroplating) 无电镀法(electroless plating)
热浸法(hot dip plating) 熔射喷镀法(spray plating)
塑料电镀(plastic plating) 浸渍电镀(immersion plating)
渗透镀金(diffusion plating) 阴极溅镀(cathode supptering)
真空蒸着镀金(vacuum plating) 合金电镀 (alloy plating)
复合电镀 (composite plating 局部电镀 (selective plating)
穿孔电镀 (through-hole plating) 笔电镀(pen plating)
电铸 (electroforming)
2.4 电镀的基本知识
电镀大部份在液体 (solution) 下进行，又绝大部份是由水溶 液 (aqueous solution)中电镀，约有 30 种的金属可由水溶液进 行电镀， 由水溶液电镀的金属有：铜Cu、镍Ni、铬Cr、锌Zn、镉Cd 、铅Pb、金Au、银Ag、铂Pt、钴Co、锰Mn、锑Sb、铋Bi、汞Hg、镓Ga、铟In、铊、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W 等。
有些必须由非水溶液电镀如锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La、Ti、Zr、Ge、Mo等。可油水溶液及非水溶液电镀者有铜、银、锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等金属。
电镀的基本知识包括下列几项：
溶液性质 物质反应 电化学 化学式 界面物理化学 材料性质
2.4.1 溶液(solution)
被溶解的物质称的为溶质(solute)，使溶质溶解的液体称的溶 剂(solute)。溶剂为水的溶液称的水溶液(aqueous solution)。
表示溶质溶解于溶液中的量为浓度(concentration)。在一定量溶剂 中，溶质能溶解的最大量值称的溶解度(solubility)。
达到溶解度 值的溶液称的为饱和溶液(saturated solution)，反的为非饱和溶 液(unsaturated solution)。 溶液的浓度，在工厂及作业现场，使用易了解及便利的重量百分率浓度(weight percentage)。 另外常用的莫耳浓度(molal concentration)。
2.4.2 物质反应(reaction of matter)
在电镀处理过程中，有物理变化及化学变化，例如研磨、干燥等为物理反应，电解过程有化学反应，我们必须充份了解在处里过程中各种物理及化学反应及其相互间关系与影响。
2.4.4 电化学(electrochemistry)
电镀是一种电沉积( electrodeposition )过程，利用电解体electrolysis)在电极(electrode)沉积金属，它是属于电化学的应用的一支。电化学 是研究有关电能与化学能交互变化作用及转换过程。
电解质(electrolyte)（如NaCl），也就是其溶液具有电解性质的溶液，(electrolyticsolution)它含有部份的离子(ions)，经由此等离子的移动 (movement)而能导电。带阴电荷朝向阳极(anode)移动称的为阴离子(anion)，带正电荷朝向阴极(cathode)移动(migrate)者称的为阴离子 cations)。这些带电荷的粒子(particles)称的为离子(ions)。放出电 子产生氧化反应的电极称的为阳极(anode)，得到电子产生还原化应 的电极称的为阴极(cathode)。整个反应过程称的为电解(electrolysis)。
2.4.4.1 电极电位(electrode potentials)
电位(electrode potential)为在电解池(electrolytic)中的导电体，电流 经由它流入或流出。 电极电位(electrode potential)是电极与电解液的间的电动势差， 单独电极电位不能测定需参考一些标准电极(standard electrode)。
例如氢标准电极(hydrogen standard electrode)以其为基准电位为0
电极电位的大小可由Nernst equation表示的:
E=E0+RT*ln(aMn+/aM)/nF
E=电极电位
E0=电极标准状态电位(volt)
R=气体常数(8.3143 J.K-1MOL-1)
T=绝对零度( K)
n=原子价的改变数(电子移转的数)
aMn+=金属离子的活度(activity)，若极稀薄的溶液，其活度就等于金属离子的浓度(concentration)C。一般则活度为浓度乘上活度系数，即a = r*c。金属电极的活度，若为纯金属即为1 。
F=法拉第常数
2.4.4.2 标准电极电位(standard electrode potential)
标准电极电位(standard electrode potential)是指金属电极的活度为 1(纯金属)及在金属离子活度为1时的电极电位。
氢的标准电位在任何温度下都定为0，做为其它电极的参考电极 (REFERENCE ELECTRODE)，以氢标准电极为基准0。排列在前头的金属如Li较易失去电子，易被氧化，易溶解，易腐蚀，称的为溅金属或金属(basic metal)。相反如Au金属不易失去电子.不易氧化.不易溶解.容易被还原称的为贵金属(noble metal)。
各种金属的电极电位
Li—Li+ -3.045
Co—Co+2 -0.277
Rb—Rb+ -2.93
Ni—Ni+2 -0.250
K—K+ -2.924
Sn—Sn+2 -0.136
Ba—Ba+2 -2.90
Pb—Pb+2 -0.126
Sr—Sr+2 -2.90
Fe—Fe+3 -0.04
Ca—Ca+2 -2.87
Pt/H2—H+ 0.000
Na—Na+ -2.715
Sb—Sb+3 +0.15
Mg—Mg+2 -2.37
Bi—Bi+3 +0.20
Al—Al+3 -1.67
As—As+3 +3
Mn—Mn+2 -1.18
Cu—Cu+2 +0.34
Zn—Zn+2 -0.762
Pt/OH-—O2 +0.40
Cr—Cr+3-0.74
Cu—Cu+ +0.52
Cr—Cr+2 -0.56
Hg—Hg2+2 +0.789
Fe—Fe+2 -0.441
Ag—Ag+ +0.799
Cd—Cd +3 -0.402
Pd—Pd+2 +0.987
In—In+3 -0.34
Au—Au+3 +0.150
Tl—Tl+ -0.336
Au—Au+ +1.68
2.4.4.3 Nernst 电位学说
金属含有该金属离子的溶液相接触，则在金属与溶液界面，会产生 电荷移动现象，此等电荷的移动，仍是由于金属与溶液的界面有电位势的差别称的为电位差所引起，此现象Nernst解说如下:
设驱使金属失去电子变为阳离子溶入溶液中的电离溶解液解压(electrolatic solution pressure)为p，而使溶液中的阳离子得到电子还原成金属渗透压(osmotic pressure)为Ｐ，则有三种情况发生:
(1) P>Ｐ时，金属被氧化，失去电子，溶解成金属离子于溶液中，因此金属电极本体接收电子而带负电。
(2) P<Ｐ时，金属阳离子得到电子被还原沉积于金属电极表面上，金属电极本身供给电子，因此金属电极带正电
(3) P=Ｐ时，没有产生任何变化
设金属与溶液的界面所形成的电极电位为E，当1 mole金属溶入于溶液中，则界面所通过的电量为nF ， n为金属阳离子的价数，即电子的转移数，F为法拉第常数，此时所作功等于nFE，也等于下式：nFE=RT/ln(P/Ｐ)，即金属阳离子的活度(activity)为aMn+，活度系数为K，则Ｐ=K(aMn+)，于是
E=-RT/nFln(p/KaMn+)
E=-RTln(P/K)/nF +RTln(aMn+)/nF
E在标准状态时，即aMn+=1，称为标准电极电位E ，即
E0=-RTln(P/K)/(nF) + RTln1/(nF)
=-RTln(P/K)/(nF)
所以纯金属的电极电位用上列式子表示:
非纯金属电位则为:
E=E0+RTln(aMn+/aM)/(nF)
式中为aM为不纯金属的活度
2.4.4.4电极电位在热力学的表示法
电极反应是由氧化反应及还原反应所组成。
例如Cu — Cu++＋2e- 还原状态 氧化状态可用下列二式表示的:
氧化反应：Cu → Cu++＋2e-
还原反应：Cu++＋2e- → Cu
例1: 氧电极反应的电位
(1/2)O2＋H2O＋2e- — 2OH-
E = E0 - RTln[(aOH-)^2/aO2^(1/2)]/(2F)
例2: 氯化汞电极反应的电位
Hg2+2＋2e- — 2Hg
E = E0 - RTln[aHg(s)/(aHg2+)^2]/(2F)
例3: 氢电极反应的电位
1/2H2(g) — H+＋e-
E = E0 + RTln[(aH+)/aH2^(1/2)]/F
2.4.4.5 电极电位的意义
可逆电极分类为四种:
(1)M/M+n，即金属含有该金属离子的相接触。有二种形式： A)金属与溶液间的水大于金属阳离子M+n与电子的结合力，则金属会溶解失去电子形式，金属阳离子与水结合成为M+n.xH2O，此时金属电极获得额外电子，故带负电，这类金属电极称的阴电性，如Mg.Zn.及Fe等浸入酸..盐类水溶液时。B)金属与溶液的水亲合力小于金属离子M+n与电子结合力时，金属离子会游向金属电极得到电子而沉积，在金属电极上，于是金属电极带正电，溶液带负电；
(2)金属M与难溶性的盐MX相接触，同时MX又与阴离子的KX相接触，即(M│MX,KX)如氯化汞电极(Hg2Cl2)；
(3)不溶性金属（如Pt）与含有氧化或还原系离子的溶液相接触，例如Pt│Fe+2,Fe+3或Pt│Cr+2，Cr+3等；
(4)吸附气体原子的不溶性金属（如Pt）与溶液中相应的离子达成平衡，例如Pt,H2│H+或Pt,O2│OH-等；
2.4.4.6 界面电性二重层
在金属与溶液的界面处带电粒子与表面电荷形成的吸附层， 偶极子的排列层以及扩散层等三层所组合的区域称的为界面电性二重层。
2.4.4.7 液间电位差（liquid junction potential）
又称的为扩散电位差(diffusion potential)，系由阴离子与阳离子的移动度不同而形成的电位差，通常溶液的浓度差愈大 ，阴阳离子移动度差愈大，则液间电位差愈大。
2.4.4.8 过电压（overvoltage)
当电流通过时，由于电极的溶解、离子化、放电、及扩散等过程中有一些阻碍，必须加额外的电压来克服，这些阻碍使电流通过，这种额外电压消除阻碍者称的为过电压。此种现象称的为极化(polarization)。此时阴极、阳极实际电 位与平衡电位的差即为阴极过电压、阳极过电压。
过电压可分下列四种：
1.活化能过电压（activiation overvoltage）（电化学过电位）
任何反应，不论吸热或放热反应皆有最低能障需克服 ，此能障称为活化能，在电解反应需要额外电压来克服活化能阻碍，此额外电压的活化能过电压，可用Tafel公式表示：
η=a + blog i
b为系数，i为电流，η为活化能过电压，其电流i愈大η愈大，电镀中η占很小一部份，几乎可以忽略，除非电流密度很大。
氢过电压（hydrogen overvoltage），在酸性水溶液中阴极反应产生 H2气体，此额外的电压称氢过电压，即ηH2 =Ei-Eeq，式中
η = 氢过电压
Ei = 实际电压
Eeq= 平衡电压
在电镀时由于氢过电压的原因使氢气较少产生，而使许多金属可以在水溶液中电镀。例如锌、镍、铬、铁、镉、锡、铅。
2.浓度过电压（concentration overvoltage）
当电流变大，电极表面附近反应物质的补充速度及反应生成物 逸散的速度不够快，必须加上额外的电压，以消除此阻碍，此额外电压称浓度过电压。在电镀时可增加温度即增加扩散速率，增加浓度，搅拌或阴极移动可减少浓度过电压，电流密度因而提高，电镀的速率也可增加。
3.溶液电阻过电压（solution resistance overvoltage）
溶液的电阻产生IR电压降，所以需要额外的电压IR来克服此电 阻使电流通过，此额外电压IR称的溶液电阻过电压。在电镀时可增加溶液导电度，提高温度以减少此电阻过电压，有时此IR形成热量太多会使镀液温度一直上升，造成镀液蒸发损失需冷却或补充液。
4.电极钝态膜过电压（passivity overvoltage）
电解过程，在电极表面会形成一层钝态膜，如Al的氧化物膜，错离子形成的阻力膜，此等膜具有电阻需要额外电压加以克服 ，此种额外电压称的为钝态膜过电压。
2.4.4.9 分解电压（decomposition potential）
电压愈大，电流愈大，反应速率也愈大，其电压与电流的关系如图所示。
E点的电压称的分解电压，亦称的实际分解电压(praticaldecomposition potential)，然而要产生电流I所需的电压为：
EI = E0 +ηtotal
ηtotal =ηc +ηa +ηconc. + IR
E0=Ec-Ea
式中:
E0=平衡电动势
Ec=阴极可逆电极电位
Ea=阳极可逆电极电位
ηc=阴极过电压
ηa=阳极过电压
ηconc.= 浓度过电压
I=电流强度
R=内电阻
例１:使用铜做阳极，硫酸铜溶液镀铜，其欲产生电流I所需的电压为：
EI = E0 + ηc + ηa + ηconc. + IR
∵Ec = Ea ∴E0 = 0
∴EI =ηc + ηa + ηconc+ IR
例２:硫酸锌镀锌使用锌做阳极，搅拌良好，则产生电流I所需的电压为
EI=E0+ηa+ηc+ηconc+IR
∵Ea=Ec ∴E0=0，又因搅拌良好，∴ηconc=0
∴EI=ηa+ηc+IR
例３:镍盐水溶液使用镍做阳极，电极面积10c㎡，以10 -2Amp/c㎡进行镀镍。
ηc ＝0.445＋0.065logI ηa ＝0.375＋0.045logI，内电阻R＝300Ω，搅拌良好所需的电压为若干？
解：EI =ηc +ηa + IR
= 0.445 + 0.65log(0.01*10) + 0.375 + 0.045log(0.01*10) + (0.01*10)*300 = 30.71V
2.4.5 界面物理化学
表面处理过程中，金属会与水或液体接触，例如水洗、酸浸、电镀、涂装等。要使金属与液体作用，需金属表面完全浸湿接触，若不能完全接触，则表面处理将不完全，无法达到表面处理的目的。所以金属与液体接触以接口物理化学性质对表面处理有十分重要的意义。
2.4.5.1 表面张力及界面张力
液体表面的分子在表面上方没有引力，处于不安定状态称的自由表面，故具有力，此力称的为表面张力。液体的表面张力大小因液体的种类和温度而异，温度愈高表面张力愈小，到沸点时因表面分子气化自由表面消失，故张力变为零。液体和固体与别的液体交接的面也有如表面张力的作用力，称的界面张力。
2.4.5.2 表面活性剂
溶液中加入某种物质，能使其表回张力立即减小，具有此种性质的物质称的为表面活性剂。表面处理过程如洗净、脱脂、酸洗等表面活性剂被广泛应用对表面处理的光泽化、平滑化，均一化都有相当帮助。
2.4.6 材料性质
表面处理工作人员必须对材料特性充份了解，表面处 理的材料大多是金属，所以首先要知道各种金属的一般 性质。例如色泽、比重、比热、溶点、降伏点、抗拉强度、延展性、硬度、导电度等。
2.5电镀基础
电镀的基本构成元素及设备
电镀使用的电流
电镀溶液
金属阳极与金属阴极
阳极袋
电镀架
电镀前的处理
电镀设备
电镀控制条件及影响因素
镀液净化
镀层要求项目
镀层缺陷
电镀技艺
金属腐蚀
2.5.1 电镀的基本构成元素
外部电路，包含有交流电源、整流器、导线、可变电阻、电流计、电压计。
阴极、或镀件(work)、挂具(rack)。
电镀液(bath solution)。
阳极(anode)。
镀槽( plating tank )
加热或是冷却器(heating or colling coil )。
2.5.1.1 镀槽构造，其典型镀槽见图:
2.5.1.2 电镀车间设备
一个电镀车间必须配备下列各项设备：
@防酸的地板及水沟。
@镀糟及预备糟。
@搅拌器。
@整流器或发电机。
@导电棒、阳极棒、阴极棒、挂具。
@安培表、伏特表、安培小时表、电阻表。
@泵、过滤器及橡皮管。
@电镀槽用的蒸气、电加热等加热设备。
@操作用的上下架桌子。
@检验、包装、输送工件等各项设备、仪器。
@通风及排气设备。
2.5.2 电镀使用的电流
在电镀中，一般都仅使用直流电流。交流电流 因在反向电流时金属沉积又再被溶解所以交流电流无法电沉积金属。直流电源是用直流发电机或交流电源经整流器产生。直流电流是电子向一个方向流通，所以可以电沉积金属。但在有些特殊情况会使用交流电流或其它种特殊电流，用来改 善阳极溶解消除钝态膜、镀层光层、降低镀层内应力、镀层分布、或是用于电解清洗等。
2.5.3 电镀溶液，又称镀液（plating bath）
电镀溶液是一种含有金属盐及其它化学物的导电溶液，用来电沉积金属。其主要类别可分酸性、中性及咸性电镀溶液。强酸镀液是pH值低于２的溶液 ，通常是金属盐加酸的溶液，例如硫酸铜溶液。弱酸 镀液是pH值在2～5.5的间镀液，例如镍镀液。咸性镀液其pH值超过７的溶液，例如氰化物镀液、锡酸盐的锡镀液及各种焦磷酸盐镀液。
2.5.3.1 镀液的成份及其功能
金属盐：提供金属离子的来源如硫酸铜。可分单盐、盐，及错盐。
例如：单盐：CuSO4；NiSO4
复盐：NiSO4；(NH4)2SO4
醋盐：Na2Cu(CN)3
导电盐：提供导电度，如硫酸盐、氯盐，可降低能量花费、镀液热蒸发损失，尤其是滚桶电镀更需优良导电溶液。
阳极溶解助剂：阳极有时会形成钝态膜，不易补充金属离，则需加阳极溶解助剂。例如镀镍时加氯盐。
缓冲剂，电镀条件通常有一定pH值范围，防止pH值变动加缓冲剂，尤其是中性镀液(pH5～8)，pH值控制更为重要。
络合剂，很多情况，络合盐的镀层比单盐的镀层优良，防止置换沉积，如铁上镀铜，则需用络合剂，或是合金电镀用络合剂使不同的合金属电位拉近才能同时沉积得到合金镀层。
稳定剂，镀液有些会因某些作用，产生金属盐沉淀，镀液寿命减短，为使镀液稳定所加的药品称的为稳定剂。
镀层性质改良添加剂，例如小孔防止剂、硬度调节剂、光泽剂等改变镀层的物理化学特性的添加剂。
润湿剂(wetting agent)，一般为界面活性剂又称去孔剂。
2.5.3.2 镀液的准备
@将所需的电镀化学品放入在预备糟内与水溶解。
@去除杂质。
@用过滤器清除浮悬固体，倒入一个清洁电镀槽内。
@镀液调整，如pH值、温度、表面张力、光泽剂等。
@用低电流电解法去除杂质。
2.5.3.3 镀液的维持
@定期的或经常的分析镀液成份，用化学分析法或Hull试验(Hull cell test)。
@维持镀液在操作范围成份，添加各种药品。
@去除镀液可能被污染的来源。
@定期净化镀液，去除累积杂质。
@用低电流密度电解法间歇的或连续的减低无机物污染。
@间歇或连续的过滤镀液浮悬杂质。
@经常检查镀件、查看缺点。
2.5.4 金属阳极
金属阳极分为溶解性及不溶解性阳极，溶解性阳极用于电镀上是为补充溶液中电镀所消耗的金属离子，是用一种金属或合金铸成、滚成、或冲制成不同形状装入阳极篮(anode basket)内。阳极电流密度必须适当，电流密 度太高会形成钝态膜，因而使阳极溶解太慢或停止溶解，形成不溶解阳极，产生氧气，消耗镀液金属离子而必 须补充金属盐。为了减小阳极电流密度，可多放些阳极， 或用波形阳极增加面积，或降低电压。在酸性镀液可以用增加搅拌、增高镀液温度、增加氯离子浓度、降低pH 来提高阳极容许电流密度。而碱性镀液可用增加搅拌、增加自由氰化物(free cyanide)的浓度，升高镀液温度或升高pH值，也可将某种物质加入阳极内以减少因高电流密度的阳极钝态形成。电镀使用不溶解阳极用来做传导电流，镀液金属离子需用金属盐来补充，如金镀液中用不溶解 的不锈钢作为阳极，以金氰化钾来补充。在镀铬中用不溶解 的铅阳极，以铬酸补充铬离子。不溶解阳极有二个条件，一 是良好的导电体，二是不受镀液的化学作用污染镀液及不受 侵蚀。不溶性阳极可用在控制金属离子过度积集在镀糟内，在贵金属电镀，如黄金电镀，用不锈钢做阳极，可以代替金 阳极，以减低投资成本或避免偷窃的困扰。不溶解阳极将引 起强力的氧化，形成腐蚀问题及氧化镀槽内物质，所以不能使用有机物添加剂。槽内的金属离子必须靠金属盐来补充。
2.5.5 阳极袋（anode bag）
阳极袋是一种有多细孔薄膜袋子，用来收集阳极不溶解金属与杂质阳极泥，以防止污染镀液，阻止粗糙镀层发生。阳极袋是用编织布缝成阳极形状宽大适中，长度要比阳极稍长，材料需扎得紧，足够收集阳极泥，不妨碍镀液流通，将阳极袋包住阳极并缚在阳极挂钩上。在放进电电镀液的前，阳极袋要用热水含润湿剂中洗去浆水及其它污物，然后再用水清洗，并浸泡与镀液相同的pH的水溶液中，使用前需再清洗。酸性镀液的阳极袋可用棉织物，也可使用人造纤维。在高温操作咸性镀液可用乙稀隆材料阳极袋。
2.5.6 金属阴极
金属阴极是镀液中的负电极，金属离子还原成金属形成镀层及其它的还原反应，如氢气的形成于金属阴极上。准备镀件做电镀需做下面各种步骤：研磨、拋光、电解研磨、洗净、除锈等。
2.5.7电镀的前处理
电镀前的处理，称的前处理(pretreatment)，包括下列过程：
除油：去除金属表面的油质、脂肪、研磨剂，及污泥。可用喷射除油、溶剂除油、浸没除油或电解除油。
清洗：用冷或热水洗净过程的残留洗净剂或污物。
酸浸：去除锈垢或其它氧化物膜，要注意防止基材被腐蚀或产生氢脆。可加抑制剂以避免过度酸浸。酸浸完后要充份清洗。
活化：促进镀层附着性，可用各种酸溶液使金属表面活化。
漂洗：电镀前立刻去除酸膜，然后电镀。
2.5.8 电镀挂架（rack）
电镀挂架是用在吊挂镀件及导引电流的挂架，其主要部份有：1.钩，使电流接触导电棒。2.脊骨，支持镀件并传导电流。3.舌尖，使电流接触镀件。4.挂架涂层，绝缘架框部份，限制及导引电流通向镀件。
电镀挂架需有足够的强度、尺寸、及导电性能通过的电流量足以维持电镀操作。其决定尺寸的条件有1.镀件重量，2.电镀的面积，3.每个挂架的镀件数，4.镀槽的尺寸，5.电镀操作所需的最大电流，镀架上的附属设备如绝缘罩或辅助电极，7.镀件及挂架最大重量。
电镀挂架基本型式有1.直脊骨型，是以垂直中央支持，用舌尖夹持镀件，适小镀件可用手来操作。2.混合脊骨型，经常用在自动电镀上，是用方型框架联合平行及垂直骨架所构成夹持小镀件。3.箱型，这种挂架可以处理许多镀件，需配备有自动输送机、起重机、吊车等设备。4.Ｔ型，系垂直中央支持，联结许多垂直的交叉棒，此种适合手动及自动操作。
选择电镀挂架的决定因素有1.电流量，2.强度，3.荷重限制，4.镀件位置安排，5.空间限制，6.制造难易，7.维持费用及成本。
电镀挂架的电流总量为全部镀件的有效面积乘于操作过程中的最大电流密度，有效面积系指要被电镀部份的面积。镀件应在不重要的部份如背面、孔洞、幽蔽处联接电流。挂架的镀件数目应依据设计的重量限制、镀槽尺寸、良好电流分布空间、直流电源的电量等决定。一般人力操作的镀架安全限制重量是251b。由尺寸、形状、移动距离可有所变动。舌尖必须具备足够的硬度、导电度、不发生烧焦、孤光、过热等现象。镀件重量能维持地心引力良好的接触，否则用弹簧联接。要能够容易迅速上下架，并确保电流接触。铜是最广泛应用的挂架材料，因有好的导电性，容易成型，有适当强度。钢与铜导电性比铜差，但较便宜。
铝挂架用在铝阳极处理(anodizing)，其优点是轻。镍镀架耐腐蚀，可做补助电极。磷铜因它具有良好导电性，易弯曲及易制造易焊接故广泛用做舌尖。电镀挂架的脊骨用较坚强材料制成如硬的拉铜。电镀架同时附带有补助阳极加强供应电流称的为双极镀架。除了补助阳极外，还有补助阴极，漏电装置、绝缘罩等附加在电镀挂架上以调整电流密度或引导电流进入低电流的隐蔽区域。电镀挂架在某些地方加以涂层绝缘，其目的有下列几项：
1.减少电镀金属的浪费。
2.限制电流进入要被电镀的区域，减少电能损失。
3.减少镀液污染。
4.改进金属披覆分布。
5.减少电镀时间。
6.延长镀架寿命，防止镀糟腐蚀。
镀架有下列涂层材料可应用：
压力胶带，容易使用，易松脱损坏，适合短时应用或临时使用。
乙稀塑料，良好粘性，可用于酸咸各种镀液。
尼奥普林，直接浸泡不需打底、热烘干、粘性好，可用任何镀液，尤其适合使用于铬电镀。
空气干燥塑料，不用涂底、浸泡或擦刷后空气干燥、粘性优良，适宜各种电镀液。
橡皮，除铬电镀外其它镀液均可使用。
蜡，不能使用于强咸及热镀液。
电镀操作过程镀架使用注意事项：
镀件需定位，与阳极保持相同距离，使电镀层均匀，防止镀液的带出(drag-out)损失及带入(drag-in)污染镀液。
镀件安排要适当，要使气泡容易逸出，稍倾斜放置镀件。
空间安排，避免镀件相互遮蔽。
坚固接触，防止发烧、孤光等现象发生。
防止高电流密度的形成，如尖、边缘、角等处必须适当应用绝缘罩或漏电装置。
使用阳极辅助装置或双极镀架，应小心调整以确保适当电流分布。
镀架应经常清洗，维持良好电流接触，去除舌尖附着的金属，涂层有损坏需的即修理、操作中随时注意漏电，镀液带出损失及带入污染等现象。
2.5.9 电镀控制条件及影响因素
18.电极材质及表面状况
19.槽电压
1. 镀液的组成：对镀层结构影响最大，例如氰化物镀液或复盐镀液的镀层，要比酸性单盐的镀层细致。其它如光泽剂等添加剂都影响很大。
2. 电流密度：电流密度提高某一限度时，氢气会大量析出，电流效率低，产生阴极极化作用，树枝状结晶将会形成。
3. 镀液温度：温度升高，极化作用下降，使镀层结晶粗大，可提高电流密度来抵消。
4. 搅拌：可防足氢气停滞件表面形成针孔，一般搅拌可得到较细致镀层，但镀液需过滤清洁，否则杂质因搅拌而染镀件表面产生结瘤或麻点等缺点。
5. 电流型式：应用交通电流，周期反向电流(PR)电流、脉冲电流等特殊电流可改进阳极溶解，移去极化作用的钝态膜，增强镀层光泽度、平滑度、降低镀层应力、或提高镀层均匀性。
6. 均匀性(throwing power)，或称的分散能力，好的均匀性是指镀层厚度分布均匀。均匀性的影响因素有：
a)几何形状，主要是指镀槽、阳极、镀件的形状。分布位置空间、阴阳极的距离、尖端放电、边缘效应等因素。
b)极化作用，提高极化作用可提高均匀性。
c)电流密度，提高电流密度可改进均匀性。
d)镀液导电性，导电生提高而不降低阴极极化作用太多则可提高均匀性。
e)电流效率，降低电流效率可提高均匀性。
所以要得到均匀镀层的方法有：
a)良好的镀液成份，改进配方有。
b)合理操作，表面活生化均匀。
c)合理镀装挂，以得到最佳电流均匀分布，防止析出气体累积于盲孔或低洼部分。
d)调节阴阳极间的距离及高度。
e)应用阳极形状善电流分布。
f)加设辅助电极、输电装置、绝缘屏障等改进电流分布。
g)应用冲击电流、在电镀前用较大电流进行短时间电镀。
7. 阴阳极形状、成份及表面状况影响很大，如铸铁和高硅钢的材料氢过电小，电镀时大量氢气析出，造成覆盖性差、起泡、脱皮等缺陷，不锈钢材料，铝、镁及合金类易氧化的材料，不易得附差性良好镀层。表面状况如有油污、锈皮等镀层不可能附着良好，表面粗糙也难得到光泽镀层。阳极与阴极形状也会影响镀层。
8. 过滤，如阳极泥、沉碴等杂质会影响镀层如麻点、结瘤、粗糙的表面，也会降低镀层的防蚀能力，所以必须经常过虑或连续性过虑固体粒子。
9. pH值会影响镀液性质，如氢气的析出、电流效率、镀层硬度及内应力，添加剂的吸收，错合离子的浓度都有相当的影响。
10.时间为控制镀层厚度的主要因素，电流效率高，电流密度大所需电镀时间就少。
11.极化(polarization)电镀时电极电位发生变化产生一逆电动势，阻碍电流叫做极化作用，克服极化作用的逆电动势所需增加电压称的过电压。
极化作用对电镀的影响：
a)有利于镀层细致化。
b)有利于改进均匀性，使镀层厚度均匀分布。
c)氢气析出增加，降低电流效率和镀层的附着力，会产生起泡、脱皮现象。
d)不利阳极溶解，消耗电力、液温增高、镀液不安定。
影响极化作用的因素有：
a)电镀液组成，如氰化物镀液的极化作用大，低浓度的镀液极化作用较大。
b)电流密度，电流密度愈大极化作用愈大。
c)温度愈高，极化作用愈小。
d)搅拌使离子活性增大而降低极化作用。
12.覆盖性是指在低电流密度下仍能镀上的能力，好的覆盖性，在镀件低凹处仍能镀上金属。它与均匀性意义不同，但一般好的均匀性则也有好的覆盖性，而覆盖性不好的则均匀性一定也不好。
a)导电度，提高镀液导电度有利于均匀性，镀液的电流系由带电离子输送，金属导体是由自由电子输送电流，二者方式不相同，电解液的导电性比金属导体差，其影响因素有：
b)电解质的电离度、离子的活度，电离度愈大其导电性愈好，强酸强咸电离度 都大；所以导电性好，简单离子如盐梭根离子较复杂离子如磷酸根离子活度大，所以导电性较佳。
c)电解液浓度，电解质浓度低于电离度时，浓度增加可提高导电度，如浓度已大于电离度时，浓度增加反而导电性会降低。例如硫酸的水溶液在15～30％时导电度最高。
d)温度，金属的导电度与温度成反比，但是电解液的导电度与温度成正比，因温度升高了离子的活度使导电性变好，同时温度也可提高电离度，因可提高导电度，所以电镀时常提高温度来增加镀液的导电度以增高电流效率。
13.电流效率，电镀时实际溶解或析出的重量与理论上应液解或析出的重量的百分比数为电流效率。可分为阳极电流效率及阴极电流效率。电流密度太高，阳极产生极化，使阳极电流效率降低。若阴极电流密度太大也会产出氢气减低电流效率。
14.氢过电压，电镀金属中，锌、镍、铬、铁、镉、锡、铅的电位都比氢的电位要负，因此在电镀时，氢气会优先析出而无法电镀出这些金属，但由于氢过电压很大，所以才能电镀这些金属。然而某些基材如铸铁或高硅钢等的氢过电压很小，也就较难镀上，需先用铜镀层打底而后再镀上这些金属。氢气的产生也会造成氢脆的危害，同时电流效率也较差，氢气也会形成针孔，所以氢气的析出对电镀都是不利的，应设法提高氢过电压。
15.电流分布，为了提高均匀性，电流分布将设法改善。如用相似阴极形状的阳极，管子的中间插入阳极，将阳极伸入电流不易到达的地方，使用双极(bipolar)电极将电流分布到死角深凹处，使难镀到地方也能镀上。在高电流密度区如尖角、边缘则可用遮板，输电装置避免镀得太厚浪费或烧焦镀层缺陷。
16.金属电位；通常电位越负则化学活性愈大，电位负的金属可把电位正的金属置换析出，如铁、锌可以把铜从硫酸铜液液析出置换出来产生没有附差性的沉积层。在电镀液中若同时有几种金属离子，则电位正的金属离子先被还原析出。相反地电位负的金属先溶解。
17.电极材质及表面状况对氢过电压影响很大，光滑表面的过电压较大，不同材质有不同氢过电压，金属铂的氢过电压最小。
18.槽电压，依镀液组成，极面积及形状、极距、搅拌、温度、电流浓度等而不同。一般在9～12Ｖ，有高到15Ｖ。
2.5.10 镀液净化
由于杂质污染，操作过久杂质累积，故必须经常净化镀液，其主要的方法有：
1.利用过滤材去除固体杂质。
2.应用活性炭去除有机物。
3.用弱电解方法去除金属杂质。
4.可用置换、沉淀、pH调整等化学方法去除特殊杂质。
2.5.11 镀层要求项目
依电镀的目的镀层必须具备某些特定的性质，镀层的基本要求有下列几项：
a)密着性(adhesion)，系指镀层与基材的间结合力，密着性不佳则镀层会有脱离现象，其原因有：
(1)表面前处理不良，有油污、镀层无法与基材结合。
(2)底材表面结晶构造不良。
(3)底材表面产生置换反应如铜在锌或铁表面析出。
b)致密性(cohesion)，系指镀层金属本身间的结合力，晶粒细小，无杂质则有很好的致密性。其影响的因素有：(1)镀液成份，(2)电流密度，(3)杂质。一般低浓度液，低电流密度可得到晶粒细而致密。
c)连续性(continuity)，系指镀层有否孔隙(pore)，对美观及腐蚀影响很大。虽镀层均厚可减少孔隙，但不经济，镀层要连续，孔率要小。
d)均匀性(uniformity)，是指电镀液能使镀件表面沉积均匀厚度的镀层的能力。好的均匀性可在凹处难镀到地方亦能镀上，对美观、耐腐蚀性很重要。试验镀液的均匀性有Haring电解槽试验法、阴极弯曲试验法、Hull槽试验法。
e)美观性(appearence)，镀件要具有美感，必须无斑点，气胀缺陷，表面需保持光泽、光滑。可应用操作条件或光泽剂改良光泽度及粗糙度，也有由后处理的磨光加工达到镀件物品的美观提高产品附加价值。
f)应力(stress)，镀层形成过程会残留应力，会引起镀层裂开或剥离，应力形成的原因有：
(1)晶体生长不正常。
(2)杂质混入。
(3)前处理使基材表面变质妨碍结晶生长。
g)物理、化学机械特性，如硬度、延性、强度、导电性、传热性、反射性、耐腐蚀性、颜色等。
2.5.12 镀层缺陷
镀层的缺陷主要有：
(1)密着性不好，(2)光泽和平滑性不佳，(3)均匀性不良，(4)变色，(5)斑点，(6)粗糙，(7)小孔。
缺陷产生的原因有：
(1)材质不良，(2)电镀管理不好，(3)电镀工程不完全，(4)电镀过程的水洗、干燥不良，(5)前处理不完善。
2.5.13 电镀技艺
电镀技艺，必须具备化学、物理、电化、电机、机械的相关技能，要能了解材料性质，表面性质与状况，熟悉电镀操作规范，对日常作业发生的现象及对策详加整理牢记在心，以便迅速正确地做异常处理。平时要注意电镀工场管理规则，尤其前后处理工程的每一步骤都不能疏忽，否则前功尽弃。
2.5.14 金属腐蚀
金属腐蚀，是由于化学及电化学作用的结果，可分为化学腐蚀与电化学腐蚀，按腐蚀还境可分为高温气体腐蚀、土壤腐蚀等。又依腐蚀破坏情形可分为全面腐蚀及局部腐蚀。局部腐蚀又可分为斑状腐蚀、陷坏腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀、表面下腐蚀、和选择性腐蚀，如黄铜脆锌。
影响腐蚀的因素有：(1)金属的本性，(2)温度，(3)腐蚀介质。
防止金属腐蚀的方法有：(1)正确选用材料，(2)合理设计金属结构，(3)耐蚀合金，(4)临时油封包装，(5)去除腐蚀介质，(6)电化保护，(7)覆层保护。
2.6 电镀有关的计算
电镀有关的计算，兹用一些范例或公式表示的：
(1)温度的换算：
0C=5/9*(0F-32)
0F=1.80C+32
0K=0C+273
(2)密度：
D=M/V M=质量 ， V=体积
(3)比重：
S.G=物质密度/水在40℃时密度
波美(baume')
Be’=145-145/比重
比重=145/145-Be’
例 20％H2SO4的溶液，在20℃时其Be'值为17，求比重多少？
比重=145/145-17=145/128=1.13
(5)合成物的水分比
例 NiSO4.7H2O中含水多少？
解 NiSO4.7H2O=280.87
7H2O=126
H2O%=(126/280.87)*100%=44.9%
(6)比率
例 铬镀槽有400升的溶液含500kg铬酸，问同样的浓度100升镀槽需含多少铬酸？
400/500=100/X
x=125
∴ 需125kg铬酸
(7)溶液的重量换成容积
例 98％的H2SO4，比重1.84，求配制1L标准硫酸溶液，需多少ml 98％H2SO4？
（设1L标准酸液的硫酸重量49克）
49克/(1.84克/0.98)=27.17ml
(8)中和
例1 用14.4ml的1N的HC1溶液中和310ml的NaOH溶液，
求NaOH溶液的当量浓度
解 14.4ml×1N＝10ml×xN
x＝1.44
∴ 比N.OH的当量浓度为1.44N
例2 1.1738N的HC1溶液来中和10ml的1.1034NNaOH溶液，
求需HC1溶液多少ml？
解 x ml×1.1788N＝10ml×1.1034N
x＝9.4
∴ 需9.4ml的1.1738NHC1溶液
(9)法拉第定律(Faraday's Law)
例1. 计算以I=5安培电流经过T=5小时，求铜沉积重量，其电流放率CE为100％
沉积重量W=(原子量A/(原子价n*96500))*(电流I*时间t*电流效率CE)
W=(A/(n*96500))*(I*t*CE)
=(63.54/(2*96500))*(5*5*60*60*100%)=31.8(g)
∴可沉积31.8g的铜
例2. 要在t=10分钟镀W =2.5g的镍在NiSO4镀液需多大电流？其电流效率CE为100％。
I=( (n*96500)/(A))*((W)/(t*CE))
=((2*96500)/(58.69))*((2.5)/(10*60*100%))=13.7
∴需电流13.7安培
例3. 镀件的表面积为1000cm2，在硫酸铜镀液中通过15安培电流，电流效率CE为100％，求镀铜5um所需要的时间。已知铜密度为8.93g/cm3
t = ((n*96500*D)/(A))*((area*d)/(I*CE))
=((2*96500*8.93)/(63.54))*((1000*5*10^(-4))/(15*100%))
=900(秒)=15(分)
∴所需电镀时间为15分钟
例4. 镀件总面积为1.5㎡，平均电流为1500安培，15分钟镀得平均锌镀层25 um，已知锌的密度为7.14g/cm3，锌的原子量为65.38，求电流效率CE
CE=WAct/WThen*100%
=((1.5*25*7.14)/(((65.38)/(2*96500))*1500*15*60))*100%
=59%
∴其电流效率为59%
例5. 酸性锡镀液做连续性铁片镀锡，铁片宽0.9m，铁片进行速度500m/min，电流密度5000A/㎡，上下二面欲镀上4um锡厚，电流效率100％，已知锡的密度为7.31g/cm3，原子量为118.7，求电镀槽需多少m长？
槽长L=((n*96500*D)/(A))*((S*d)/(DI*CE))
=((2*96500*7.31g/cm3)/(118.7))*((500m/min*0.4um)/(5000A/m2*100%))
=8( M )
∴所需镀长8M。
例6. 使用不溶性阳极镀铬，电流效率为18％，通过电量为1000安培小时，不考虑带出损失求需补充多少CrO3，以维持镀液中的铬浓度，已知铬原子量为52，氧原子量为16。
W=((A/(n*96500))*(I*t*CE)
=((52)/(6*96500))*(1000*18%)
WCrO3=58.1*CrO3/Cr=58.1*100/52
=112( g )
∴需补充CrO3 112 g
例7. 15安培电流过通硫酸铜镀液10分钟，镀件面积为1500cm2，电流效率100％，铜的密度为8.93g/cm3，原子量为63.54，求镀层平均厚度多少um？
镀层厚度d=((A)/(n*96500*D))*((I*t*CE)/(area))
=((63.54)/(2*96500*893g/cm3))*((15*10*60*100%)/(1500cm2))
=0.00022(cm)
=2.2um
∴铜镀层平均厚度为2.2um
(10)镀液组成配制
例 100加仑瓦特镍铍槽，作业标准组成是300g/1 NiSO4，30 g/1NiCl2及40 g/ H3BO3.目前镀液经分析得220g/1NiSO4，25g/1 NiCl2及32g/1 H3BO3，求要补充多少药品？
NiSO4 =((300-220)g/1*100gal *3.785 1/gal) = 30.28kg
NiCl2 =(30-25)g/1*100gal*3.785 1/gal = 1.89kg
H3BO3 =(40-32) g/1*100gal*3.785 1/gal = 3.03kg
(11)电极电位
E=E0+ RTln[(aM+n)/aM]/(nF)
例1 求0.5MCu(CN)3-2溶液中的铜电极电位，若铜电极活度＝１，温度为25℃。
Cu(CN)3--(R) — Cu+ ＋ 3CN-
(0.5-X) X 3X
Kdiss =[Cu+][CN-]3/[Cu(CN)3--]=5.6*10^-28
X*(3X)^3/(0.5-X) = 5.6*10^-28
[Cu+] = X = 5*10^-8
aCu+ = [Cu+] = 5*10^-8（稀溶液的化学浓度）
Ecu = E0Cu ＋ 8.3144*(273+25)*ln(5*10^-8/1)/(1*96500)
例2. 搅拌良好的镍盐镀液，有缓冲液pH＝5，电极面积1cm2，以0.01安培/cm2进行电镀。若ηc ＝0.445＋0.065logI ηa＝0.375＋0.045logI，内电阻＝100Ω，则分解电压需多少？
E0 = Ec- Ea = Eni – Eni = 0
ηconc=0 (因搅拌良好)
I= 0.01 A/cm2*1cm2
分解电压EI=E0 + ηa + ηc + ηconc + IR
=0 + 0.375 + 0.045log0.01 + 0.445 + 0.065log0.01 + 0+ 0.01*100
=1.6 ( V )
三、前处理
3.1前处理的意义
一般前处理过程为研磨，洗净，水洗，电解脱脂，酸浸，活化，中和等。
3.1.1 前处理的目的
前处理的目的是为了得到良好的镀层，由于镀件在制造、加工搬运、保存期间会有油酯、氧化物锈皮、氢氧化物、灰尘等污物附着于镀件表面上，若不去除这些污物而进行电镀将得不到良好的镀层。镀件品质，前处理占很重要的地位。
3.1.2 前处理不良所造成的镀层缺陷
前处理不良所造成的镀层缺陷，有下列几项：(1)剥离，(2)气胀，(3)污点，(4)光泽不均，(5)凹凸不平，(7)小孔，(8)降低耐蚀性，(9)脆化。电镀的不良，前处理占很大的原因。
3.1.3 污物的种类
污物的种类，可分为有机物及无机物。有机物污物主要是动物性油酯，植物性油酯及矿物性油酯，无机物污物是金属氧化物、盐类、尘埃、及砂土。另外由有机物和无机物污物的物如研磨屑、研磨材料。动物性及植物性油酯可被化缄剂皂去除。矿物性油污无法被缄剂皂去除需用三菉乙烯、汽油、石油溶剂乳化剂等去除。无机物污物可被酸或缄溶解，利用酸、缄浸渍、化学或电解方法去除及机械研磨方法去除。无机、有机混合污物，去除较困难，除了利用化学方法，亦须用电解，机械研磨等方法联合应用去除。
3.1.4 电镀前处理去除的典型污物
(1) 润滑油
(2) 切削油
(3) 研磨油
(4) 热斑
(5) 锈及腐蚀物
(6) 淬火残留物
(7) 热处理盐
(8) 热处理盐
(9) 污迹
(10) 油漆及油墨
3.1.5 表面清洁测定
表面清洁度测定，在工场最实用的方法是用水冲(water-beaktest)，检查表面水是否均匀润湿，如果是均匀润湿则为清洁表面，反的则不清洁。其它方法有，Nielson method，Atomizertest，Fluoresent method，weight of residual soil，wip-ing method，residual patlern method 及 Radioisotopetracer technique。
3.1.6 选择清洁方法及清洁材料的影响因素：
(1) 被清洁表面的特性
(2) 被去除污物的特性
(3) 清洁要求程度
(4）应用的方法
(5) 水质
(6) 手续、另件、设备人员的安全
(7) 成本
(8) 清洁剂的浓度
(9) 清洁剂的温度
(10)应用时间
(11)经验
(12)搅拌次数
(13)污染的程度
(14)下一步处理
(15)废物的处理
3.1.7 清洁处理的注意事项
(1) 眼睛、皮肤、衣服等避免接触清洁剂，并要戴防护衣及眼罩。
(2) 防止长时间吸入有毒气体，须供应适当的通风。
(3) 使用会挥发性清洁剂时，温度必低于燃着点，在使用的区域严禁烟火及有火光或研磨的作业。
(4) 调制重碱性清洁剂时，要慢慢的加入冷水，避免产生剧烈反应，必须先在冷水中溶解而后再加热。
(5) 酸性材料调制时，不能将水加入酸中必须慢慢的将酸加入水中。
(6) 存放酸性溶剂的溶器，必须用防酸材料制成，防止损坏地板及附近设备，必须遵守药品使用的说明。
(7) 防止清洁剂损坏镀件机材，可添加抑制剂，使在所有污物去除后形成保护层。
(8) 清洁剂浓度增加，清洁时间可以减少但有一定限度，超过此限度反而不利。
(9) 温度增加对清洁时间可以减少。
(10)清洁需要一段时间，不是立即就可移去污物。
(11)清洁过程中或的后，清洗是很重要的。
3.1.8 清洁剂去除污物的原理
(1) 溶解力作用，如水可溶解盐，酸可溶解金属锈皮，汽油可溶解油脂。
(2) 碱化作用。
(3) 浸湿作用，将硫水性变亲水性。
(4) 乳化作用，使油与水混合在一起。
(5) 反凝作用，即为悬浮作用。
3.1.9 去除氧化物及锈皮的方法
基本方法有:1.喷砂除锈(abrasive blasting)，2.滚筒除锈(tumbling)，3.刷光除锈(brushing)，4.酸浸渍(acid pic-king)，5.盐液除锈(salt bath descaling)，6.碱剂除锈(al-kline descaling)，7.酸洗(acid cleaning)。
3.1.10 选择除锈方法的因素
选择除锈方法的因素有:1.锈皮的厚度，2.基材的性质，3.镀件制造及处理过程，4.容许基材损耗大小，5.表面光度要求，6.镀件的形状及大小，7.产量要求，8.可被应用的设备，9.成本，10.氢脆性。
3.2.1 净化的方法
净化的方法有:1.碱剂洗净(alkaline cleaning)，2.溶剂洗净(solvent cleaning)，3.乳化洗净(emulsion cleaning)，4.电解碱洗净(electrolytic alkaline cleaning)，5.酸洗净(acid cleaning)，6.蒸气脱脂(vapor degreasing)，7.喷砂洗净(abrasive blast cleaning)，8.滚筒洗净(tumb-ling)，9.刷洗净(brushing)，10.酸浸渍(picking)，11.电解酸浸(electrolytic picking)，12.盐液去锈(salt bathdescaling)，13.碱剂去锈(alka;ine descaling)，14.超音波洗净(ultrasonic cleaning)，15.去漆(paint stri-pping)，16.珠击法(glass bead cleaning)。
3.9.7 银及银合金的酸浸溶液配方
（注oz为盎司，gal为加仑。1oz=28.35g，1gal =3.785L。下同）
Nitric acid 66 vol %
Temperature room to 160 F
Sulfuric acid 78 vol %
Nitric acid 22 vol %
Temperature room
Sodium cyanide 3 ～ 4 oz/gal
Sodium carbonate 1 ～ 2 oz/gal
Sodium aluminum sulfate 6 oz/gal
Sodium potassium tattrate 6 oz/gal
Temperature 180 ～ 210 F
也可用4～6 Volt阴极处理30秒至1分钟于室温下电解。
3.9.8 锌及锌合金的酸浸溶液配方
Chromic acid 30 ～ 40 oz/gal
Sodium sulfate 2 ～ 4 oz/gal
Temperature room
Time 5 ～ 30 sec
若水洗后有黄色膜则用1% 硫酸浸泡脱色。
Chromic acid 30 ～ 40 oz/gal
Hydrochloride 12 oz/gal
Temperature room
Time 1 min
水洗完后再用40 oz/gal 铬酸水溶液浸泡。
3.9.9 镍及钴合金的酸浸溶液配方
(1) AISI 661，670，680，688 合金 ：
Hydrofluoric acid 48 ～ 58 oz/gal
Nitric acid 7 ～ 10 oz gal
Temperature room
Sodium hydric 1 ～ 2 wt %
Sodium hydroxide 98 ～ 99 wt %
Temperature 680 ～ 720 F
(2) 纯镍
Hydrochloride acid 50 ～ 75 vol %
Temperature room
(3) 出光 ( bright dipping )
Sulfuric acid 5 vol %
Ferric sulfate 24 oz/gal
Temperature 180 F
Hydrochloride acid 25 vol %
Ferric sulfate 13 oz/gal
Temperature 160 ～ 180 F
3.9.10 钢铁酸浸溶液配方
商业抑制剂(commercial inhibitors) ， 氨类(amines)及硝酸盐(nitrates )通常用来防止过度浸蚀(overetching)及针孔(pitting)。其配方有 ：
Hydrochloric acid 55 vol %
Inhibitor (optional) 需要量
Temperature room
Time 1/2 ～ 1 min
可溶解含 Fe 至 5 oz/gal；Cu 0.5 oz/gal 最多。
Sulfuric acid 25 vol %
Inhibitor ( optional ) as required
Temperature room
Time upto 10 min
槽及加热管需用铅被覆 (lead - lined )。
(3) 钢 400 系列及pH 钢除锈配方有：
Ferric sulfate anhydrous 8.5 ～ 13.5 oz/gal
Hydrofluoric acid 1.5 ～ 2.5 oz/gal
Temperature 125 ～ 135 F
Time 1 ～ 5 min
Sodium chloride 2 ～ 4 oz/gal
Sulfuric acid 12 ～ 27 oz/gal
Temperature 160 ～ 180 F
Time min
Sulfuric acid 2 ～ 3 oz/gal
Potassium nitrate 2 ～ 3 oz/gal
Temperature 160 F
Time 5 ～15 min
松脱锈垢 ( loosen heavy )
Potassium permanganate 8 ～ 12 oz/gal
Sodium hydroxide 8 ～ 12 oz/gal
Temperature 160 F to 沸点
Time 30 min
此溶液处理后需再用溶液(1)或(2)除锈。
(4) 铸铁除锈配方 ：
Sulfuric acid 10 ～ 15 oz/gal
或 25 ～ 30 oz/gal
Nitric acid 4 ～ 5 oz/gal
Hydrofluoric 12 ～ 15 oz/gal
(5) 出光 ( bright dips ) 配方有 ：
Citric acid 10 ～ 12 oz/gal
ammonia pH 65 ～ 7
Oxalic acid 1 ～ 2 oz/gal
Hydrogen 0.5 oz/gal
Sulfate as brightener 微量
高电流密度电解拋光。
3.9.11 铜及铜合金的酸浸溶液配方
(1) 去除厚垢 ( heavy scale ) 配方 ：
Sulfuric acid 55 ～ 80 oz/gal
Nitric acid 10 ～ 15 oz/gal
Temperature room
铜溶解含量最多到 3 oz/gal。
(2) 去除普通锈皮 ( moderate scales ) 配方 ：
Sulfutic acid 20 ～ 30 oz/gal
Chromic acid 或 3 ～ 4 oz/gal
Sodium dichromate 45 ～ 6 oz/gal
Temperature room
铜溶解最多含量到 2 oz/gal。
(3) 去除轻微锈皮 ( light scales ) 配方 ：
Sulfuric acid 19 ～ 26 oz/gal
Temperature room ～ 125 F
铜溶解量最多到 4 oz/gal。
(4) 含 0.7 % Pb以上的铜合金酸浸配方 ：
Fluboric acid 15 ～ 24 oz/gal
Temperature room
铜溶解含量最多到 1.5 oz/gal。
焊接对象另加5 %过氧化氢 hydrogen peroxide。
(5) 印刷电路板 ( circuit board ) 酸浸配方有 ：
Ammomium persulfate 32 vol %
Temperature room to 100 F
Nitric acid 30 ～ 36 oz/gal
Phosphoric acid 20 ～ 25 oz/gal
Temperature room to 100 F
(6) 出光 ( bright dipping ) 配方有 ：
Sulfuric acid 90 ～ 110 oz/gal
Nitric acid 20 ～ 25 oz / agl
water 33 vol %
Sodium chloride 0.25 oz/gal
绿化钠帮助出光，但过量会产生斑点 ( spotting )。
Phosphoric acid ( 85 % ) 55 vol %
Nitric acid ( 40 Be^-1 ) 20 vol %
Acetic acid ( 98 % ) 25 vol %
Temperature 130 ～ 75 F
Sodium cyanide 4 ～ 6 oz /gal
Temperature 120 ～ 150 F
也可在较低温度下阳极处理
3.9.12 不锈钢酸浸
盐酸会产生晶界侵蚀，残留绿离子会引起应力腐蚀，所以不被推荐使用。不锈钢锈皮有时不易与酸起作用，若强制除去则会过度酸浸刻蚀基材 (substrate )及产生针孔，所以必需先作脱锈 ( scale loosening )，其配方如下：
(1) 脱锈 ( scale loosening ) 配方：
Sodium hydroxide NaOH 20 ～ 25 oz / agl
Sodium carbonate ( anhydrous ) 25 oz/gal
Potassium permanganate 6 ～ 8 oz / agl
Temperature 190 F 到沸点
Sodium carbonate 20 oz/gal
Sodium hydroxide 5 oz/gal
Potassium permanganate 12 oz/gal
Temperature 190 F 到沸点
Sulfuric acid 10 vol %
Temperature 180 F
(2) 除锈酸浸 ( pickling ) 配方：
Nitric acid 30 ～ 65 oz/gal
Hydrofluoric acid 或 4 vol %
Ammonium bifluoride 6.7 oz/gal
Temperature 120 ～ 140 F
Time 不超过 30 min
Dissolved metal Fe 最多到 3 oz/gal
(3) 冷加工对象除锈酸浸配方有：
Sulfuric acid 6.25 vol %
Hydrofluoric acid 6.25 vol %
Chromic acid 8 oz/gal
Temperature 到 180 F
Ferric sulfate 9 ～ 13 oz/gal
Hydrofluoric acid 1.7 vol %
Temperature 125 ～ 135 F
Sulfuric acid 10 oz/gal
Ferric sulfate 0.25 oz/gal
Temperature 160 ～ 180 F
Nitric acid 45 ～ 70 oz/gal
Molybdic acid 0.35 ～ 0.5 oz / agl
此溶液可去除金属杂质 ( foreign metals )
3.10 超音波洗净
超音波如果正确使用，对清洁工作很有帮助，它可节省时间，金钱及增加清洁度(clearness)，工作可小至螺丝而大到超过300磅重.是利用涡流(cavitation)作用及破裂(implosion) 作用去除表面污物，它对复杂工件或细孔的工件都有效。
3.10.1 超音波洗净的影响因素
(1) 温度:一般温度愈高，超音波洗净愈好，但不要越过沸点以下10℃。
(2) 气体:继续法使溶液气体易于浮出，或加热使溶液减少，加润湿剂(wetting agent)，使气体能迅速离开表面。
(3) 表面张力(surface tension)愈大则涡流作用密度(cavitation density)愈小。
(4) 粘度(viscosity)愈大则须较大的能量起涡流作用。
(5) 超音波能量(ultrasonic power)要适当，太大或太小都不好。
(6) 苹律(frequency)愈大需高能量来产生相同的涡流作用，一般在21～45kHz。
(7) 工件的曝露(part exposure)，工件里面必需接触到超音波洗净液，通过错误有：1.工件放置不适当形成空气袋(gaspockets).有时需要翻动工件，2.篮子内小工件太多，负荷过多，宁可少量多次不要多量多次，3.篮子及挂架(baskets orfixtures for holding parts)阻碍音波。
(8) 污点(contaminants)种类:
1.可溶性污物(soluble contaminamts)。
2.不溶性由可溶性粘合污物(non-soluble，held by solublebinder contaminanys)如切削屑粘附在油指物上.)。
3.不溶性污物(non-soluble contaminants)。
(9) 洗净液化学成份(cleaning chemical)。
(10) 设备(equipments)。
3.10.2 超音波洗净的原理及优点
原理:超音波洗净的作用，是以超过人类听觉声苹以上的波动在液体中传 导 ，当音波在洗净剂中传导，由于声波是一种纵波，纵波推动介质的作用会使液体中压力变化而产生无数微小真空泡，称的为<空洞现象>(cavitation)。当气泡受压爆破时，会产生强大的冲击能，可将固着在对象死角内的污垢打散，并增加洗净剂的洗净效果.由于超音波苹率高波长短，穿透力强，因此对有隐蔽细缝或复杂结构的洗净物，可以达到完全洗净的惊人效果。
优点:
(1)节省人力及时间:降低人工成本，不必将物品拆开和用手刷洗，大量节省人力及时间。
(2)完全清洗:精密零件及昂贵物品，均可完全清洗而不伤材质。
(3)复杂物的清洗:能将复杂形状的物品，死角及隐蔽孔洞的污垢完全清洗，解除一般清洗法无法克服的难题。
(4)操作简单:免去物料流程的担误，减少在制品瓶颈，增加产量。
(5)可配合洗剂:可使用性质温和的溶剂，达成更加的洗净效果，免除危险性。
3.11 水洗 (Water Rinsing)
水洗需不影响产品品质.镀件的活性，不产生化学物于镀件表面，干燥后不发生变色或侵蚀作用。
(1)水洗方程式(rinsing equation)
D*Ct=F*Cr
D=带入量(dragin)
Ct=带入量浓度(concentration of dragin)
F=水洗槽流量(flow throufgh the rinsingtank)
Cr=水洗浓度(concentration in the rinse)
水洗方程式表示带入溶质的量等于水洗流出的溶质的量，如盐进入量(salt in)=盐流出量(salt out)。
(2)水洗效率(effectivity of the rinse)E，E=(F*Cr)/(D*Ct)
(3)水洗浓度比值(rinsing concentration ratio)Rc，Rc=Ct/Cr
(4)污物极值(concentration limit)
水洗允许化学物浓度的最大值。
(5)水洗流量(flow of water throught a rining tan)
F=D*Ct/Cr
F=Rc*D
(6)水洗体积比值(volume rining ratio)Rv，Rv=F/D=====> E=Rv/Rc
(7)多段式水洗(multiple rining)，两段式水洗可省水而三段式可更省水，三段以上省水则不确定，但为了回收化学物则用三段以上水洗。
(8)水洗槽设计。
(9)水洗自动控制(automatic control)，利用导电度(conductivity)控制器(controller)或称的水洗槽控制器(rinse tankcontroller)来维持一定水洗浓度水平，控制水的流量F，水的流量为带入量乘一个设定长数K值，F=K*D。
(10)水洗中水的杂质如石灰或镁的化合物等所产生的硬质会影响清洁力，所以需加以软化，其方法有:
1. 用碳酸盐或磷酸盐再加苏打灰使硬水中的盐分沉淀。
2.添加无机多磷酸盐或有机螯合剂使硬水中的盐份不起作用。
3.利用泡氟石或离子交换树指软化硬水。
3.12 电解研磨
电解研磨是类似电镀，须直流电.电解液，但工作放在阳极，利用秃出金属部份电流集中，及凹处极化较大的作用将工件磨平，磨光，也使表面成钝化更耐磨蚀.电解研磨去除很少量的金属表面，较深的刻痕记号及非金属杂质不能去除 . 电解研磨的时间很短约2～12分钟，除非表面起初就粗慥，或为了去除相当量的金属如尺寸控制，毛边去除就需较长时间.电解研磨优于机械研磨的是没有变形，没有刷痕 ，没有方向性，及能表现出真实金属颜色.电解研磨的控制因素有温度.电流密度，时间，电解液，搅拌等，要有好的电解液效果基材的结晶要细致是很重要的，通长效果不佳的原因有:1.结晶太粗大 2.不均匀结构 3.非金属杂质 4.冷札方向性的痕迹 5.盐类或锈污染物 6.过度酸浸 7.不当或过度冷抽加工。
3.14.4 拋光(buffing)的形式
(1)硬拋光(hard buffing)
(2)色泽拋光(color buffing)
(3)接触拋光(contact buffing)
(4)Mush buffing。
3.14.5 拋光轮(buffing wheels)
拋光轮有下列形式:
(1)Bish buff
(2)Finger buff
(3)Full-disk buff
(4)Peced buff
(5)Finnel and sisal buffs
3.14.6 拋光化合物(buffing componds)
(1)Tripoli compound:用于非经铁金属
(2)Bobbing compounds:用于铝及银合金
(3)Cut or cutdown compounds:非铁金属
(4)Cut and color compounds。
(5)Cut or color compounds。
(6)Stainless stell buffing compounds。
(7)Stell buffing compounds。
(8)Chromium buffing compounds。
(9)Rough compounds。
(10)Emery paste。
(11)Greaseless compounds。
(12)Liquid buffing compounds。
3.14.7 研磨及拋光自动化机器
(1)Rotary automatic machines。
(2)Straight-line machines。
(3)Reciprocating straight-line machines。
(4)Horizontal return straight-line machines。
(5)Oversal or modular rectangular type straight-line equipment。
3.14.8 研磨及拋光自动化(automation of polishing and buffing)
电镀工程中研磨及拋光占大部份人工成本且高度尘埃，噪音及振动的恶劣工作环境及公害，还有因个人技术差异使品质不均匀等问题其解决有赖于半自动化或全自动化.自动化可行性的决定因素有(1)工作形状，(2)工作材质，(3)加工精度，(4)产量，(5)工作尺寸大小，(6)成本
现代自动化可自动送料，下料，换位置，移位等利用程序化控制(program-mable controller)或机器人(robots)操作。
3.15 整体研磨(Mass Finishing)
(1) 优点:
1.成本低
2.操作简单
3.各种金属及非金属均可
4.镀件尺寸及行状限制少
5.加工程度弹性大
6.零件全部的表面，边缘及角都可作用到
(2) 缺点:
1.角的研磨作用比表面大
2.孔洞或深凹处作用较表面小
3.15.1 整体研磨的方法
(1)滚筒研磨(barrel finishing)
(2)振动研磨(vibratory finishing)
(3)Centrifugal Disc finishing
(4)Centrifugal Barrel finishing
(5) Spindle finishing
3.15.2 整体研磨的应用
(1)清洁，除锈，脱脂
(2)去毛边
(3)边及角的圆滑化
(4)改变表面状况如表面应力
(5)去除粗糙面(磨平)
(6)光亮化(磨光)
(7)抑制腐蚀
(8)干燥
3.15.3 滚桶研磨的形式
(1)Open-end， tilting
(2)Bottienecked
(3)Horizontal actagonal
(4)Triple-action，polygonal
(5)Multiple drums
(6)Multi-compartment
(7)Endtoading
(8)Submerged
滚桶研磨性质(media)与工作的比率决定因素有:
(1)工作尺寸及复杂性(complexity)
(2)研磨性质堆积性(possibility of media lodging)
(3)工件重迭性(possibility of parts nesting)
(4)加工品质
3.15.4 整体研磨设备的选择因素
(1) 产品的要求:
1.工件的尺寸及结构
2.批量(batch size)
3.工件的要求
4.工件的控制性(variety of parts)
5.每小时的工作量
6.每年的产量
(2) 品质的要求:
1.工件处理前的品质
2.工件处理后的品质
3. 表面加工程度
4.边缘状况
5.工件清洁度
6.边及表面的均匀性
7.工件与工件间的均匀性
(3) 制程的变化
1.与其它制程的关系
2.自动化的需要
3.处理时间
4.投资金额
5.操作及维护成本
6.消耗物料
7.能源
8.水及废液排放处理
9.保养及修护
10.场地空间
11.库存需求
12.人力
13.品管
14.目前及未来需求
3.15.5 整体研磨剂(mass finishing compounds)
(1) 功能:
1.促进及维持工件的清洁度
2.控制ph值，泡沫及水的硬度
3.润湿表面
4.乳化表面油污
5.去除锈皮及变色(tarnish)
6.控制工件的颜色
7.悬浮污物
8.控制润滑性(lubricity)
9.防止腐蚀
10.冷却做用
11.确保废液排放符合环境保护公害的规范
(2) 使用方式:研磨剂有固体粉末及液体粉末二种，其使用方式有:
1.批次式(batch)
2.循环式(recirculation)
3.流入式(flow-through)
3.15.6 整体研磨的介质(finishing media)
介质的功能有:
1.磨擦(abrade)，
2.磨光(burnish)，
3.分离(separate)。
介质材料有下列几种：
1.天然介质（naturaumedia）：砂石
2.农产物（agricultural)：木屑，玉米的穗轴，胡桃壳
3.合成介质(synthetic media):氧化铝
4.陶瓷介质(ceramic media)
5.塑料结合介质(resin-boned media)
6.钢介质(steeumedia)
(1) 介质的选用考虑下列因素:
1.毛的去除
2.工件的表面及边缘加工均匀性
3.塞入孔洞或深凹处
4.处理时间要短
(2) 介质的供应及成本:
1.供货商的可靠性
2.单位重量或容积的价格
3.品质的可靠性
(3) 介质的能力及多功能性:
1.可处理广范的产品
2.少磨耗性
3.少分列性(reclassificatiopn)
4.少裂开(break)
5.工件间的压制作用(cushioning action)
3.15.7 整体研磨的故障原因
(1)工件表面过度影响(excessive impingement)
1.介质使用量不足
2.工件太大
3.速率及频率太大
4.溶液水平或流量太低
5.研磨削不足
6.研磨削对
7.不正确方法
8.介质不对
(2)工件的边缘、角及毛边过度研磨:
1.研磨作用太慢
2.介质粒子太大
3.介质使用不对
4.速率及频率太大
5.负荷过大
6.水位不正确
(3)介质堆积在工件孔洞及深凹处:
1.介质尺寸不对
2.介质形状不当
3.介质过度磨耗折损
4.介质分级不良
1）操作不当中断
2）水洗及净化不足
3）不正确研磨剂
4）产生腐蚀
5）介质太活跃
6）另件相互影响
3.16 喷射研磨洗净(abrasive blast cleaning)
它是将研磨粒子以干式或液体方式喷射在工件表面上去除污物，锈皮等作调节(conditjoning)表面以便做进一步的处理。其主要用在:
(1)去除尘埃、锈皮、磨砂、或漆
(2)粗化表面以便油漆及其它被覆处理
(3)去除毛边
(4)消光处理(matte surface treatment)
(5)去除对象余料(flash)
(6)玻璃或陶瓷刻蚀
其它方法可分为干式喷射洗净(dry blast cleaning)及湿式喷射洗净(wet blast cleaning)
3.16.1 干式喷射研磨洗净(dry blast cleaning)的研磨材料
其使用研磨材料为:
1.金属粒子(metallic grit)
2.金属珠(metallic shot)
3.砂粒(sand)
4.玻璃(glass)
5.农产物(agricultural products)如胡桃壳、稻壳、木屑
3.16.2 干式喷射研磨洗净机器
其所使用的机器设备有:
(1)Cabinet mechine
(2)Continuous-flow mechines
(3)Blasting-tumbling mechines
(4)Portable Equipments
(5)Microabrasive Blasting machines
3.16.3 湿式喷射研磨洗净(wet blast cleaning)的使用
主要用于:
(1)去除精密工件的毛边(burrs)
(2)消光表面处理(matle surface treatment)
(3)检查研磨、硬化的工件
(4)去除硬工件上的工件记号(tooumarks)
(5)去除轻微锈皮
(6)电子另件及印刷电路板去除氧化物以备焊接
(7)去除焊接锈皮(welding scale)
3.16.4 湿式喷射研磨洗净研磨材料(Abrasives)
有许多种类及尺寸的研磨材料被使用，尺寸由20-mesh到500-mesh，研磨的材料有:1.有机物或农产物，如胡核桃，2.无机物如砂、石英、氧化铝等。
3.16.5 湿式喷射洗净的流体介物(liquid carrier)
(1) 研磨材料
(2) 防腐蚀剂
(3) 润湿剂
(4) 防止阻塞剂(anticlogging)
(5) 防(止沉淀剂(antisettling)
(6) 水
3.16.6 湿式喷射洗净的设备
(1) Cabinet-type mechines
(2) Horizpntal-plane turntable mechines
(3) Vertical wheel-type mechines
(4) Chain or belt conveyor mechines
(5) Shutte-type cabinets with cars and rail extensions
3.16.7 喷射洗净的安全与卫生
如果有良好的预防则对人身是安全的，其危害身体的部份主要是肺，由于长期吸入粉粒会形成硅肺病，所以工做人员在起初和每年都照x-光经专门医师检查肺部x光片。工做人员必需戴头盔附有空气供给，特殊的手套，围巾，及鞋罩。工作室要充份通风，保持空气干燥，没有污染气体，没有嗅味。
3.17 前处理标准与规范
(1) ASTM A380 Descaling and Cleaning of StainlrssSteel surfaces。
(2) ASTM B183 Preparation of Low CarbonSteel for Electroplating。
(3) ASTM B242 Preparation of High-CarbonStell for Electroplating。
(4) ASTM B252 Preparation of zinc-baseddie castings for Electroplating。
(5) ASTM B253 Preparation of and Electro-plating on Aluminum alloys。
(6) ASTM B254 Preparation of and Electro-plating on Stainless Steel。
(7) ASTM B281 Preparation of Copper andCopper-Based Alloys for Electroplating。
(8) ASTM B319 Preparation of Lead andLead Alloys for Electroplating。
(9) ASTM B480 Preparation of Magnesiumand Magnesium Alloys for Electroplating。
(10)ASTM B322 Cleaning Metals beforeElectroplating。
四、镀铜
4.1 铜的性质
*色泽：玫瑰红色
*原子量：63.54
*原子序：29
*电子组态：1S22S22P63d104S1
*比重：8.94
*熔点：1083℃
*沸点：2582℃
*Brinell硬度43-103
*电阻：1.673lmΩ.m，20℃
*抗拉强度：220～420MPa
标准电位：Cu++e- →Cu为＋0.52Ｖ；
Cu++ ＋2e-→Cu为＋0.34V。
质软而韧，延展性好，易塑 性加工 导电性及导热性优良，良好的拋旋旋光性，易氧化，尤其是加热更易氧化，不能做防护性镀层；会和空气中的硫作用生成褐色硫化铜，会和空气中二氧化碳作用形成铜绿；会和空气中氯形成氯化铜粉末
铜镀层具有良好均匀性、致密性、附着性及拋旋旋光性等所以 可做其它电镀金属的底镀镀层。
镀层可做为防止渗碳氮化铜 唯一可实用于锌铸件电镀打底用
铜的来源充足，铜容易电镀，容易控制
铜的电镀量仅次于镍
4.2 铜镀液配方的种类
可分为二大类：
1.酸性铜电镀液：
优点有：
成份简单 毒性小，废液处理容易
镀液安定，不需加热 电流效率高
价廉、设备费低 高电流密度，生产速率高
缺点有：
镀层结晶粗大 不能直接镀在钢铁上
均匀性差
2.氰化铜电镀液配方：
优点有：镀层细致，均匀性良好，可直接镀在钢铁上
缺点有：毒性强，废液处理麻烦，电流效率低，价格贵，设备费高，电流密度小，生产效率低，镀液较不安定，需加热
P.S 配合以上二种配方优点，一般采用氰化铜镀液打底后，再用酸性铜镀液镀铜，尤其是镀层厚度需较厚的镀件。
4.3 硫酸铜镀液(Copper Sulfate Baths)
硫酸铜镀液的配制(prepare)、操作(operate)及废液处理都很经济，可应用于印刷电路(printed circuits)、电子(electronics) 、印刷板(photogravure)、电铸(electroforming)、装饰(decorative) 及塑料电镀(plating on plastics)。
其化学成份简单，含硫酸铜及硫酸，镀液有良好导电性，均匀性差但目前有特殊配方及添加剂可以改善。钢铁镀件必须先用氰化铜镀液先打底或用镍先打底(strike)，以避免置换镀层(replacement diposits)及低附着性形成。
锌铸件及其它酸性敏感金属要充份打底，以防止被硫酸浸蚀。镀液都在室温下操作，阳极必须高纯度压轧铜，没有氧化物及磷化(0.02到0.08wt％P) ，阳极铜块(copper anode nuggets)可装入钛篮(titanium baskets)使用， 阳极必须加阳极袋(anode bag)，阳极与阴极面积比应2：1，其阳极与阴极电流效率可达100％，不电镀时阳极铜要取出。
4.3.1 硫酸铜镀液(standard acid copper plating)
(1)一般性配方(general formulation)：
Copper sulfate 195-248 g/l
Sulfuric acid 30-75 g/l
Chloride 50-120 ppm
Current density 20-100 ASF
(2)半光泽(semibright plating)：Clifton-Phillips 配方
Copper Sulfate 248 g/l
Sulfuric acid 11 g/l
Chloride 50-120 ppm
Thiourea 0.00075 g/l
Wetting agent 0.2 g/l
(3)光泽镀铬(bright plating)：beaver 配方
Copper sulfate 210 g/l
Sulfuric 60 g/l
Chloride 50-120 ppm
Thiourea 0.1 g/l
Dextrin 糊精 0.01 g/l
(4)光泽电镀(bright plating)：Clifton-Phillips 配方
Copper sulfate 199 g/l
Sulfuric acid 30 g/l
Chloride 50-120 ppm
Thiourea 0.375 g/l
Wolasses 糖密 0.75 g/l
4.3.2 高均匀性酸性铜镀液配方(High Throw Bath)
用于印刷电路，滚桶电镀及其它需高均匀性的电镀应用。
Copper sulfate 60-90 g/l
Sulfuric acid 172-217 g/l
Chloride 50-100 ppm
Proprietary additive 专利商品添加剂 按指示量
4.3.3 酸性铜镀液的维护及控制(Maintenance and Control)
组成：硫酸铜是溶液中铜离子的来源，由于阴极及阳极电流效率正常情况接近100％，所以阳极铜补充铜离子是相当安定的。硫酸增进溶液导电度及减小阳极及阴极的极化作用polarization)并防止盐类沉淀和提高均匀性(throwing power)。高均匀性镀液中铜与硫酸比率要保持1：10。硫酸含量超过11vol％则电流效率下降。氯离子在高均匀性及光泽镀液中，可减少极化作用及消除高电流密度的条纹沉积(striated deposits)。
# 温度：太部份镀液在室温下操作，如果温度过低则电流效率及电镀范围(plating range)将会减少。如果光泽性不需要 ，则可将镀液温度提升到50℃以提高电镀范围，应用于电铸(electroforming)，印刷电路或印刷板等。
# 搅拌：可用空气、机械、溶液喷射(solution jet)或移动镀件等方法搅拌，搅拌愈好则容许电流密度(allowable currentdensity)愈大。
# 杂质:有机杂质是酸性镀液最常见的、其来源有光泽剂(brighteners)的分解生成物，槽衬、阳极袋未过滤到物质、电镀阻止物(stopoffs)、防锈物质(resists)及酸和盐的不纯物。镀液变绿色表示相当量的有机物污染，必需用活性碳处理去除有机物杂质，有时过氧化氢及过锰酸钾(potassium permanganate)有助于活性碳去除有机杂质，纤维过滤器(cellulose filter)不能被使用。
金属杂质及其作用如下：
锑(antimony)：10-80 g/l，粗糙及脆化镀层，加胶(gelatin)或单柠酸(tannin)可抑制锑共同析出(codeposition)。
砷(arsenic)20-100 ppm：同锑。
铋(bismuth)：同锑。
镉(cadmium)＞500ppm：会引起浸镀沉积
(immersion deposit)及阳极极化作用，能用氯子控制。
镍＞1000 ppm：同铁。
铁＞1000 ppm：减低均匀性及导电度。
锡500-1500ppm：同镉。
锌＞500ppm：同镉。
4.3.4 酸性铜镀液的故障及原因
1.烧灼在高电流密度区：
铜含量太少 有机物污染
温度太低 氯离子太少
搅拌不够
2.失去光泽：
光泽剂太少 温度太高
有机物污染 铜含量太少
低氯离子浓度
3.精糙镀层：
固体粒子污染 阳极铜品质不佳
阳极袋破裂 氯离子含量不足
4.针孔：
有机物污染 氯离子太少
阳极袋腐烂
5.电流太低：
有机物污染 氯含量太多
硫酸含量不够 电流密度太小
添加剂不足 温度过高
6.阳极极化作用：
锡、金污染 氯含量太多
温度太低 硫酸含量过多
阳极铜品质不好 硫酸铜含量不足
4.3.5 酸性铜镀液的添加剂
有很多添加剂如胶、糊精、硫 、界面活性剂、染料、尿素等，其主要目的有：
平滑镀层，减少树枝状结晶，提高电流密度，光泽，硬度改变，防止针孔等
4.4 氰化镀铜液(Copper Cyanide Baths)
氰化镀铜带给人体健康危害及废物处理问题，在厚镀层已减少使用但在打底电镀仍大量使用。氰化镀铜镀液的化学组成最重要的是自由氰化物(free cyanide)及全氰化物(total cyanide)含量，其计算方程式如下：
K2Cu(CN)3全氰化钾量＝氰化亚铜需要量×1.45＋自由氰化钾 需要量
K2Cu(CN)3全氰化钠量＝氰化亚铜需要量×1.1＋自由氰化钠需要量
例:镀液需2.0g/l的氰亚化铜及0.5g/l自由氰化钾，求需多少氰化钾？
解 需氰化钾量＝2.0×1.45＋0.5＝3.4g/l
阳极铜须用没有氧化物的纯铜，它可以用铜板或铜块并装入钢篮内须阳极袋包住。钢阳极板用来调节铜的含量。阴极与阳极面积比应1：1～1：2
4.4.1 化铜低浓度液配方(打底镀液配方)
氰化亚铜(coprous cyanide)CuCN 20g/l
氰化钠(sodium cyanide)NaCN 30g/l
碳酸钠(sodium carbonate)Na2CO3 15g/l
pH值 11.5
温度 40℃
电流效率 30～60％
电流密度 0.5～1A/cm2
4.4.2 化铜中浓度液配方
氰化亚铜(coprous cyanide)CuCN 60g/l
氰化钠(sodium cyanide)NaCN 70g/l
苛性钠(sodium hydroxide)NaOH 10～20g/l
自由氰化钠(free cyanide) 5～15g/l
pH值 12.4
温度 60～70℃
电流密度 1～2A/dm2
电流效率 80～90％
4.4.3氰化铜高浓度液配方
氰化亚铜CuCN 120g/l
氰化钠NaCN 135g/l
苛性钠NaOH 42g/l
光泽剂Brightener 15g/l
自由氰化钠free sodium cyanide) 3.75～11.25g/l
pH值 12.4～12.6
温度 78～85℃
电流密度 1.2～11A/dm2
电流效率 90～99％
4.4.4 氰化镀铜全钾液配方
氰化亚铜CuCN 60g/l
氰化钾KCN 94g/l
碳酸钾 15g/l
氢氧化钾KOH 40g/l
自由氰化钾 5～15g/l
pH值 ＜13
液温 78～85℃
电流密度 3～7A/dm2
电流效率 95％
4.4.5 氰化镀铜全钾液的优点和缺点
高电流密度也可得光泽镀层，导电度高，光泽范围广，带出损失量少，光泽好，平滑作用佳，但药品较贵
4.4.6 酒石酸钾钠氰化镀铜液配方(Rochelle cyanide Buths)
氰化亚铜CuCN 26g/l
氰化钠NaCN 35g/l
碳酸钠Na2CO3 30g/l
酒石酸钾钠NaKC4H4O6‧6H2O 45g/l
自由氰化纳 5～10g/l
pH值 12.4～12.8
液温 60～70℃
电流密度 1.5～6A/d㎡
电流效率 50～70％
4.4.7 氰化镀铜液各成份的作用及影响
1.主盐：NaCu(CN)2和Na2Cu(CN)3二种形式存在，其作用有：
CuCN＋NaCN ＝ NaCu(CN)2
CuCN＋2NaCN ＝ Na2Cu(CN)3
Na2Cu(CN)3 — 2Na+ ＋Cu(CN)3-
Na2Cu(CN)3 — 2Na+ ＋Cu(CN)3-
Cu(CN)3- — Cu+ ＋3CN-
Cu(CN)2- — Cu+ ＋2CN-
由于铜的错离子Cu(CN)2- 及Cu(CN)3- 的电离常数非常小，使阴极的极化作用很大，使铜不易置换析出，所以可直接在钢铁上镀铜，但使电流效率降低，有氢气产生，电镀产量降低。主盐对阴极极化作用影响很大，主盐浓度提高则可降低阴极极化作用，帮助阳极溶解，防止阳极钝态形成。
2.自由氰化物，NaCN，KCN，帮助阳极溶解，防止错盐沈淀，安定镀液。含量太多会加深极化作用产生大量氢气使电流效率降低。
3.碳酸钠，防止氰化钠水解，降低阳极极化作用，帮助阳极溶解。过量的碳酸钠可用冷冻方沉淀去除的，或用氧化钙、氢氧化钙、硫酸 沉淀去除的。
4.苛性钠，降低氢离子浓度，增加导电度，提高电流效率及使用的电 流密度。
5.酒石酸钾钠，可提高阳极钝化开始的电流密度。
6.亚硫酸盐或次亚硫酸盐，可防止氰化钠与空气中的氧作用而分解，稳定亚铜离子Cu 并有光泽作用，但含量过多则生成硫化铜，使镀层变脆变黑。
7.铅杂质，少量时使镀层变亮，超过0.002g/l则变脆。
8.银杂质，使结晶粗大，含量大于0.005g/l时镀层呈海绵状和树枝状结 晶。
9.有机物杂质会使镀层不均匀，变暗色，精糙或针孔，阳极亦会被极化，通常以活性碳处理去除的。
10.六价铬杂质会使低电流密度区的镀层起泡或不均匀，防止六价铬的 危害的最好方法是阻止它的来源或者用一些专利还原剂加以还原成三价铬。
11.锌杂质，会使镀层不均匀及黄铜颜色出现，可用低电流密度(0.2～0.4A/d㎡)电解去除。
12.硫及硫化合物，使镀层变暗色，在低电流密度区出现红色镀层， 此现象在新的镀液容易发生，其原因是不纯的氰化物及槽衬。
13.其它金属杂质会使镀层粗糙，可用过滤或弱电镀去除的。
4.4.8 氰化镀铜液的配制
(1)用冷水溶解所需的氰化钠。将所需的氰化亚铜缓慢加入氰化钠水溶解中，此过程为放热 反应，不能过度加热。
(2)加入其它添加剂，搅拌均匀，取样分析。
(3)根据分析结果，补充和校正各成份。
(4)低电流密度下弱电解去除杂质约数小时。
4.4.9 氰化镀铜的缺陷及其原因
1.镀层呈暗红色，发黑，氢氧剧烈析出，其原因为：
电流密度太高，液温太低，铜盐太少，氰化砷太多
2.镀层不均匀，有些没镀上，其原因为：
装挂不当，电流太小，氰化物太多
3.镀层起泡、起皮、附着性不佳，其原因有：
表面前处理不完全，有油膜，氧化物膜，液温太低，电流太大
4.镀层有白色膜层，出现蓝色结晶、电镀液变蓝色，其原因有：
阳极面积小，酒石酸钾钠不足，氰化钠不足
4.4.10 氰化滚桶镀铜配方
(1)钠液
氰化钠 NaCN 65～89g/l
氰化亚铜CuCN 45～60g/l
碳酸钠Na2CO3 15g/l
氢氧化钠 NaOH 7.5～22.5g/l
酒石酸钾钠(rochelle salt) 45g/l
自由氰化钠 15～22.5g/l
液温 60～70℃
(2)全钾液
氰化钾 KCN 80～110g/l
氰化亚铜 CuCN 45～60g/l
碳酸钾K2CO3 15g/l
氢氧化钾 KOH 7.5～22.5g/l
酒石酸钠钾(rochelle salt) 45g/l
自由氰化钠 12～22.5g/l
液温 60～70℃
4.4.11 光泽氰化镀铜
1.添加光泽剂：
(1)铅：用碳酸铅或醋酸铅溶于水 0.015～0.03g/l
(2)硫代硫酸钠：用海波溶于水 1.9～2g/l
(3)硫：用亚硫酸钠溶于水 0.1～0.5g/l
(4)砷：用亚砷酸溶于NaOH 0.05～0.1g/l
(5)硒：用亚硒酸溶于NaOH 1～1.5g/l
(6)硫氰化钾：硫氰化钾溶于水 3～10g/l
2.用电流波形
(1)PR电流：
a.平滑化：阴极35秒，阳极15秒。
b.光泽化：阴极15秒，阳极5秒。
(2)交直流合用：
a.平滑化：直流25秒，交流10秒。
b.光泽化：直流20秒，交流6秒，交流的周期为1.25～10cycle。
(3)直流中断：瞬间中断电流再行恢复电流。
4.5 焦磷酸铜镀液
它需较多的控制及维护，但溶液较氰化铜镀液毒性小，其主要应用在印刷电路塑料电镀及电铸。钢铁及锌铸件会产生置换镀层，附着性不良，必须先用氰化镀铜液或P2O7:Cu为10:1的低焦磷酸铜镀液先打底(strike)。
4.5.1 焦磷酸铜打底镀液配方(Strike Bath)
焦磷酸铜盐Cu2P2O7‧3H2O 25～30g/l
焦磷酸钾K2P2O7 95.7～176g/l
醋酸钾 potassium nitrate 1.5～3g/l
氢氧化铵 Ammonium Hydroxide 1/2～1ml/l
pH值 8～8.5
液温 22～30℃
电流密度 0.6～1.5A/d㎡
搅拌 机械或空气
过滤 连续式
铜含量 9～10.7g/l
焦磷酸盐 63～107g/l
P2O7/Cu比值 7～10.1
4.5.2 印刷电路镀液(Printed Circuit Bath)配方
焦磷酸铜Cu2P2O7‧3H2O 57.8～73.3g/l
焦磷酸钾K2P2O7 231～316.5g/l
醋酸钾 8.2～15.8g/l
氢氧化铵 2.7～7.5m1/1
添加剂（改良镀层延性及均匀性）依指示量
pH值 8～8.4
液温 49～54
电流密度 2.5～6A/d㎡
搅拌 机械式或空气
4.5.3 焦磷酸铜镀液的维护与控制
1.成份：
(1)氨水(ammonia)，帮助阳极溶解，使结晶细致，每天需补充蒸发损失。
(2)醋酸盐(nitrate)，增加电流密度操作范围及去除阴极极化作用。
(3)pH值由焦磷酸或氢氧化钾来调节控制。
2.温度：温度超过60℃会使焦磷酸盐水解成磷酸盐(ortho phosphate)。
3.搅拌：需充足的搅拌，普通用空气搅拌或机械式搅拌，也可用超音波及溶液喷射方法。
4.杂质：对有机物杂质很敏感如油及有机添加剂的分解物，会使镀层变暗色及不均匀，操作范围变小氰化物及铅杂质也会使镀层不均匀及操 作范 围变小。有机物杂质用活性碳处理。处理前先加过氧化氢或过锰 酸钾可去除氰化物。铅可用弱电解去除的。
5.磷酸盐：温度太高，pH值太低会使磷酸盐快速增加。
4.6 硼氟酸铜镀液(Copper Fluoborate Bath)
由于硼氟酸铜盐可大量溶于水，其溶解度很大，所以可用较高电流密度增加电镀速率(plating speed)。其缺点是腐蚀性，使用材料限制用硬橡胶(hard rubber)，polypropylene 及PVC塑料或碳。
4.6.1 硼氟酸铜镀液配方
焦磷酸铜Cu2P2O7‧3H2O 57.8～73.3g/l
焦磷酸钾K2P2O7 231～316.5g/l
醋酸钾 8.2～15.8g/l
氢氧化铵 2.7～7.5m1/1
添加剂（改良镀层延性及均匀性）依指示量
pH值 8～8.4
液温 49～54
电流密度 2.5～6A/d㎡
搅拌 机械式或空气
有机物杂质会影响镀层外观，均匀性及机械性质，特别是延性。
此镀液需连续式活性碳过滤。
添加剂通常不用有机物，糖蜜会使镀层变硬及减少边缘效应(edge effects)。有些硫酸铜镀液添加剂可被使用。
4.6.2 硼氟酸铜镀液的优点
容许高电流密度 平滑镀层，外观良好
镀层柔软易研磨 可用添加剂增加镀层硬度及强度
阴极电流效率近100％ 低阳极极化作用
槽内不结晶 配镀液容易
镀液稳定、易控制、高速率电镀许可
镀铜一般性流程:
镀前检验(R) 溶剂洗净(R) 装挂(R) 化学脱脂 (R) 热水洗(R) 冷水洗(R) 酸浸(R) 冷水洗(R) 电解脱脂(R) 热水洗(R) 活化(R) 中和(R) 冷水洗(R) 氰化镀层(R) 冷水洗(R) 酸性 镀铜(R) 冷水洗(R) 出光(R) 冷水洗(R) 吹干(R) 卸架(R) 烘干(R) 检验
4.7 不锈钢镀铜流程
4.8 铜镀层的退除
(1)化学法：
铬CrO3 200～300g/l
硫酸铵(NH4)2SO4 80～100g/l
液温 室温
(2)电解法：
硝酸钠NaNO3 800～100g/l
电流密度 2～4A/d㎡
液温 室温
4.9 镀铜专利文献资料(美国专利)
(1)氰化铜镀液：
1863869 3084112 2287654 2347448
2255057 2451340 2451341 2680710
2854389 2774728 3021266 3030282
3111465 3179577 3219560 3216913
3269925 3309292 3296101 2701234
2861927 2861928 2885331 3532610
(2)酸性铜镀液：
2525943 2853443 2954331 2799634
2294053 2391289 2842488 2798040
3000800 2563360 2455554 2882209
2733198 3051634 2462870 2840518
2871173 2972572 3288690 2317350
2852450 2363973 2400518 2482350
3267010
(3)焦磷酸镀液：
2081121 2250556 2437865 2493092
3157586 3161575 2871171 3660251
4.10 镀铜有关的期刊论文
金属表面技术杂志
编号 论 文 题 目 期 页
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1. 蚀铜溶液 43 18～18
2. 黄铜的电镀 72 30～65
3. 黄铜电镀 35 12～17
4. 黄铜镀液的化验 49 35～40
5. 化学镀铜的稳定剂研究 49 76～77
6. 非电解镀铜溶液的安定性问题 62 26～28
7. 青铜的电镀 79 42～70
8. 铜材的氯化铁浸蚀液 80 36～39
9. 镀铜的问题 84 72～74
10. 无电解镀铜––穿孔电镀法 44 29～31
五、镀镍
5.1镍的性质
(1) 色泽:银白色，发黄
(2) 结晶构造:FCC
(3) 比重:8.908
(4) 原子量:58.69
(5) 原子序:28
(6) 电子组态:1S^2 2S^2 2P^6 3S^2 3P^6 3d^8 4S^2
(7) 熔点:1457 ℃
(8) 沸点:2730 ℃
(9) 电阻:6.844mΩ.m
(10) 抗拉强度:317 Mpa
(11) 电解镍有较高硬度
(12) 大气中化学性安定不易变色，在600 C以上才被氧化
(13) 液中不被溶解
(14) 镍抗蚀性比铜强，铜制品宜镀上镍
(15) 镍易溶于稀硝酸，但在浓硝酸形成钝态不易溶解
(16) 镍在硫酸、盐酸中溶解比在稀硝酸溶解慢
(17) 镍的标准电位-0.25伏特，比铁正，对钢铁是属于阴极性镀层只有完全覆盖镍才能保护防止生锈
(18) 镍易于拋光可做为电镀中间层
(19) 当镍缺乏时可用铜锡合金代替
5.2镀镍工程
镍镀层的性质及外观能被控制而且操作范围很广，所以广泛被应用于装饰性工程性电镀及电铸
(1) 装镜面光泽的特性
工程性镀镍用于防腐蚀、耐磨、焊接性、磁性及其它特兴其镀层为纯的镍镍电铸是用电镀的方法制造全镍质的零件及物品，如镍工具、模具、铸模、唱片压板(record stampers)，无缝管、染印网(printing screens)电镀反应为Ni+2e-Ni，其中Ni是由水溶液中镍盐提供而由阳极镍来补充、阳极效率近100% ，大于阴极电流效率所以镀液的Ni离子及pH会曾加，虽带出 (drag-out)可抵消Ni的增加，但有时仍不足须加水及其它成份调节镀液成份，并加酸来保持pH值镀镍一般可分为全光泽镍、半光泽镍、双重镍、三重镍、工程镍、犁 地镍、电镀镍及镀黑镍
5.3装饰镍电镀
其各种镀液配方(见5.4)，其主要成份为硫酸镍(nickel sulfate)、氯化镍(nickel chloride)及硼酸(boric acid)。硫酸镍主要是提供Ni的来源，氯化镍是帮助阳极镍溶解及导电性，硼酸是帮助镀层平滑及更具延性。 针孔防止剂(anti-pitting)或润湿剂(wetting agent)可防止氢气泡停滞而形成针孔镀层，不起泡沫的润湿剂可用空气搅拌减低表面张力。大部份的镍镀液都属专利商业配方，必须依照厂商提供的资料操作，典型的配方为瓦特镀液(wattsath)。
5.4装饰性镍镀液配方
另外一种是平滑剂(leveling agent)如formaldehyde， comarin， ethylenecyanohydrin及butynediol。这二种添加剂混合使用可得到光泽平滑镍镀层，其光泽作用主要是硫共同析出(codeposition)的结果。锌、镉，及硒(selenium)有光泽作用，半光泽镍只加平滑性添加剂所以不含硫，它很容易拋光而得到光泽表面，但一省去拋光而直接再镀一层全光泽即为二种镍(duplex nickel)更耐腐蚀。通常双重镍与半光泽镍镀层厚度比为1:3。另外在全光泽镍与半光泽镍间再镀上很薄(10％全部厚度)，一层含高硫份(0.15％)的镍即为三重镍(triple layer nickel)，其耐蚀性更加。
5.5 工程性镀镍(Engineering Nickel Plating)
镍具有优良的物理、机械及化学特性所以在工程或工业上应用很多，如防止腐蚀、硬度、耐磨及磁性等。其镀层需无缺陷(defect-free)光泽性在这里不很重要。其镀层的主要机械性质有：1.强度(tensile strength)， 2.延展性(elongation)，3.硬度(hardness)， 4.内应力(internal)， 5.疲劳限度(fatigue life)，6. 氢脆性(hydrogen embrittlement)， 镍镀层常被应用于化学、石油、食品及饮 料工业上防止腐蚀，防止产品污染及保持产品纯洁。通常镍在氧化气氛下容易腐蚀，而还原性下不易腐蚀，但镍本身会形成氧化物钝态膜保护。当其氧化物保护膜被氯化物容液侵入则会形成针孔状腐蚀。一般镍镀层在中性或碱性溶液可以保护住，但太多数矿物则会被腐蚀。
5.6 工程镍镀液配方
(1) 瓦特液(watts bath)
硫酸镍 NiSO4.7H2O 300g/l
氯化镍 NiCl2.6H2O 60g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
液温 60℃
电流密度 430A/m^2
(2) 全氯液(all-chloride bath)
氯化镍(NiCl2.6H2O) 300g/l
硼酸 H3BO3 37.5g/l
pH值 3
电流密度 430A/m^2
(3) Sulfamate液（氨基磺酸镍）
Nickel Sulfamate Ni(H2NSO3)2 400g/l
硼酸 30g/l
pH值 4.5
液温 57℃
电流密度 430A/m^2
5.7 瓦特镀液镍镀层机械性质的影响因素
抗拉强度(tensile strength):随镍离子浓度增加而增加，操作范围内与液温，pH值，电流密度比较没有关连。
延展性(elongation):随镍离子浓度增加而减少，温度增加至55℃则增加，超过55℃则下降，与pH无关。
硬度(hardness):随镍离子增加而增加，温度上升至55℃则减小，超过55℃则增加。
内应力(internal stress):随镍离子增加而增加，氯化物增加则剧烈增加，电流密度增加由减少变成增加。
六、镀铬
6.1. 铬的性质
(1) 色泽 : 银白色，略带蓝色。
(2) 原子量 : 51.996 。
(3) 比重 : 7.2。
(4) 熔点 : 1900℃
(5) 硬度 : 800～10OOHB 。
(6) 标准电位 : 为一0.71 伏特。
(7) 在潮湿大气中很安定，能长久保持颜色。
(8) 硝酸，硫化物，碳酸塭及有机酸中很安定。
(9) 易溶于塭酸及热浓硫酸。
(10)苛性钠溶液中铬阳极易溶解。
(11)铬镀层耐热性佳，在480℃以下不变色，50O℃以上才开始氧化，700℃则硬度下降。
(12)铬镀层优点为硬度高、耐磨性好、光反射性强。
(13)铬镀层缺点为太硬易脆、易脱落。
(14)铬的电位比铁负，钢铁镀铬是属于阳极性保护镀层，而铬本身于大气中易形成极薄的钝态膜，所以耐腐蚀。
(15)铬镀层具多孔性，所以对钢铁腐蚀性不很理想，所以一般先镀铜，再镀镍最后再镀一层铬才能达到防腐蚀及装饰的目的
(16)铬镀层广泛应用在提高零件的耐腐蚀性、耐磨性、尺寸修补、反射光，及装饰等用途。
6.2 铬电镀的种类
1.传统式铬酸镀铬
2.催化物铬酸镀铬
3.自动催化铬酸镀铬
5.熙色铬箪镀
6.滚桶镀铬
7.多孔铬电镀
8.微裂铬电镀
9.无裂铬电镀
6．3 镀铬的特性
(1)须严格控制液温、电流密度、极距等操作条件
(2)均匀性差，对复杂形状镀件需适当处理。
(3)电流效率很低，须较大电流密度。
(4)阳极采用不溶解性阳极，铬须用铬酸补充。
(5)电镀过程中不许中断
(6)形状不同镀件不宜同槽处理，须用不同的挂具‥
(7)镀件预热与液温一致，附着性才会好。
(8)镀件要彻底活化，要带电入槽，附着性才艮好‥
(9)需用冲击电流(大于正常50-100% ) 在开始电镀较复杂形状镀件约2-3分钟而后慢慢降至正常电流密度范围内。
6．4 镀铬的影响因素
(l) CrO3浓度与导电度关系
(2) 温度兴导电度的关系
(3) CrO3浓度与电流效率的关系
(4) 硫酸浓度的影响
浓度低时，低电流密度下电流效率高，反 |