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电镀工艺基础理论一、电镀概述简单来说，电镀指借助外界直流电作用，在溶液中进行电解反应，使导电体比如金属表面沉积一金属或合金层。我们以硫酸铜电镀作例子:硫酸铜镀液关键有硫酸铜、硫酸和水，甚至也有其它添加剂。硫酸铜是铜离子(Cu2+)起源，当溶解于水中会离解出铜离子，铜离子会在阴极(工件)还原(得到电子)沈积成金属铜。这个沉积过程会受镀浴情况如铜离子浓度、酸碱度(pH)、温度、搅拌、电流、添加剂等影响。阴极关键反应 : Cu2+(aq) + 2e- Cu (s)电镀过程中铜离子浓度因消耗而下降，影响沉积过程。面对这个问题，能够两个方法处理：1.在浴中添加硫酸铜；2.用铜作阳极。添加硫酸铜方法比较麻烦，又要分析又要计算。用铜作阳极比较简单。阳极作用关键是导体，将电路回路接通。但铜作阳极还有另一功效，是氧化(失去电子)溶解成铜离子，补充铜离子消耗。阳极关键反应 : Cu (s) Cu2+(aq) + 2e- 因为整个镀液关键有水，也会发生水电解产生氢气(在阴极)和氧气(在阳极)副反应 阴极副反应 : 2H3O+(aq) + 2e- H2(g) + 2H2O(l)阳极副反应 : 6H2O(l) O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e-结果，工件表面上覆盖了一层金属铜。这是一个经典电镀机理，但实际情况十分复杂。 电镀为一个电解过程，提供镀层金属金属片作用有如阳极，电解液通常为镀着金属离子溶液，被镀物作用则有如阴极。阳极和阴极间输入电压后，吸引电解液中金属离子游至阴极，还原后即镀着其上。同时阳极金属再溶解，提供电解液更多金属离子。一些情况下使用不溶性阳极，电镀时需添加新群电解液补充镀着金属离子。电镀通常泛指以电解还原反应在物体上镀一层膜。其现在使用种类有：通常电镀法(electroplating)、复合电镀(composite plating)、合金电镀(alloy plating)、局部电镀(selective plating)、笔镀(pen plating)等等。因为电镀表面含有保护兼装饰效用；故广被应用。也有少部分电镀提供其它特征，诸如高导电性、高度光反射性或降低毒性， 最常使用电镀金属为镍、铬、锡、铜、银及金。点击观看电沉积原理Flash图二、电镀原理和概念2.1 电镀定义和目标电镀(electroplating)被定义为一个电沉积过程(electrode-position process)，是利用电极(electrode)经过电流，使金属附着于物体表面上，其目标是在改变物体表面之特征或尺寸。 电镀目标是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。比如给予金属光泽美观、物品防锈、预防磨耗、提升导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理之预防渗碳、氮化、尺寸错误或磨耗之另件之修补。 2.2电镀基础知识 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种金属可由水溶液进行电镀，由水溶液电镀金属有：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；有些必需由非水溶液电镀如锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La、Ti、Zr、Ge、Mo等；既可由水溶液又可由非水溶液电镀有铜、银、锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等金属。 电镀基础知识包含：溶液性质 ；物质反应；电化学；化学反应方程式；界面物理化学 ；材料性质等。电镀和其它镀覆方法电沉积过程比较2.2.1 溶液(solution) 被溶解之物质称为溶质(solute)，使溶质溶解之液体称之溶 剂(solute)。溶剂为水溶液称之水溶液(aqueous solution)。 表示溶质溶解于溶液中量为浓度(concentration)。 在一定量溶剂中，溶质能溶解之最大量值称为溶解度(solubility)。 达成溶解度值溶液称为饱和溶液(saturated solution)，反之为非饱和溶液(unsaturated solution)。 溶液浓度，在工厂及作业现场，使用易了解及便利重量百分率浓度(weight percentage)。另外常见莫耳浓度(molal concentration)。 2.2.2 物质反应(reaction of matter) 在电镀处理过程中，有物理改变及化学改变，比如研磨、干燥等为物理反应，电解过程有化学反应，我们必需充份了解在处里过程中多种物理及化学反应及其相互间关系和影响。 2.2.3 电镀常见之方程式(chemical formular) 见附录一。 2.2.4 电化学(electrochemistry) 电镀是一个电沉积( electrodeposition )过程，利用电解体electrolysis)在电极(electrode)沉积金属，它是属于电化学应用一类。电化学是研究相关电能和化学能交互改变作用及转换过程。 电解质(electrolyte)例子NaCl,也就是其溶液含有电解性质溶液(electrolytic solution)它含有部份离子(ions),经由这些离子移动(movement)而能导电。带负电荷朝向阳极(anode)移动称为阴离子(anion),带正电荷朝向阴极(cathode)移动(migrate)者称为阳离子cations)。这些带电荷粒子(particles)称之为离子(ions)。放出电子产生氧化反应电极称为阳极(anode)，得到电子产生还原反应电极称为阴极(cathode)。整个反应过程称为电解(electrolysis)。2.2.4.1 电极电位(electrode potentials) 电位(electrode potential)为在电解池(electrolytic)中导电体，电流经由它流入或流出。电极电位(electrode potential)是电极和电解液之间电动势差，单独电极电位不能测定需参考部分标准电极(standard electrode)。 2.2.4.2 标准电极电位(standard electrode potential) 标准电极电位(standard electrode potential)是指金属电极活度为1(纯金属)及在金属离子活度为1时电极电位。氢标准电位在任何温度下全部定为0，作为其它电极参考电极(REFERENCE ELECTRODE)，以氢标准电极为基准0,多种金属标准电位不一样。排列在前头金属如Li较易失去电子，易被氧化、溶解、腐蚀，可称为溅金属或金属(basic metal)。相反如Au金属不易失去电子，不易氧化，不易溶解，轻易被还原称为贵金属(noble/precious metal)。2.2.4.3 Nernst 电位学说 金属含有该金属离子溶液相接触，则在金属和溶液界面会产生电荷移动现象。这种电荷移动,仍是因为金属和溶液界面有电位势差即电位差所引发，此现象Nernst解释以下: 设驱使金属失去电子变为阳离子溶入溶液中电离溶解液解压 (electrolatic solution pressure)为Ps，而使溶液中阳离子得到电子还元成金属渗透压(osmotic pressure)为Po，则有三种情况发生: (1) PsPo时，金属被氧化，失去电子，溶解成金属离子于溶液中，所以金属电极本体接收电子而带负电；(2) PsPo时，金属阳离子得到电子被还原并沉积于金属电极表面上，金属电极本身供给电子，所以金属电极带正电 ；(3) Ps=Po时，没有产生任何改变。2.2.4.4电极电位在热力学表示法 电极反应是由氧化反应及还原反应所组成。比如Cu ? Cu+2e- 还原状态 氧化状态 可用下列二式表示 : Cu? Cu+2e- 氧化反应 Cu? Cu+2e- 还原反应 例1: 氧电极反应电位 1/2O2+H2O+2e-? 2OH- 例2: 氯化汞电极反应电位 Hg2+2+2e-? 2 Hg E=E0- RT/nF ln aHg(s) /aHg2+2 例3: 氢电极反应电位 1/2H2(g) ? H+e- E=E0-RT/F ln aH+/aH21/2(g) 2.2.4.5 电极电位意义 (1)电解电位分类为三种: M/M+n即金属含有该金属离子相接触有二种形式: (1)金属和溶液间水结协力大于金属阳离子M+n和电子结协力,则金属会溶解失去电子形式金属阳离子和水结合成为M+n?xH2O,此时金属电极取得额外电子,故带负电。这类金属电极称为阴电性，如Mg、Zn及Fe等浸入酸、盐类水溶液时，就会产生这种电极电位。即Mt M(aq)+n+ ne-。金属和溶液水结协力小于金属离子M+n和电子结协力时，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和难溶性盐MX相接触，同时MX又和阴离子KX相接触，即(M x MX,KX) 如氯化汞电极(Hg2Cl2)。(3)不溶性金属如Pt，和含有氧化或还原系离子溶液相接触，比如Pt x Fe+ 、FE+或Pt x Cr+2、Cr+3等。2.2.4.6 界面电性二重层 在金属和溶液界面处带电粒子和表面电荷形成吸附层，偶极子排列层和扩散层等三层所组合区域称为界面性二重层。 2.2.4.7液间电位差（liquid junction potential） 又称为扩散电位差(diffusion potential)，系由阴离子和阳离子移动度不一样而形成电位差，通常溶液浓度差愈大，阴阳离子移动度差愈大，则液间电位差愈大。 2.2.4.8过电压（overvoltage) 当电流经过时，因为电极溶解、离子化、放电、及扩散等过程中有部分阻碍，必需加额外电压来克服，这些阻碍使电流经过，这种额外电压消除阻碍者称为过电压。此种现象称之为极化(polarization)。此时阴极、阳极实际电位和平衡电位之差即为阴极过电压、阳极过电压。 过电压可分下列四种： 1.活化能过电压（activiation overvoltage） 任何反应，不管吸热或放热反应皆需克服最低能量障，该能障称为活化能，在电解反应需要额外电压来克服活化能阻碍，这个额外电压活化能过电压，其电流i愈大，g act愈大，电镀中gact占很小一部份，几乎能够忽略，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，这个额外电压称为氢过电压，即gH2=Ei-Eeq 式中gH2=氢过电压Ei=实际电压，Eeq=平衡电压。在电镀时因为氢过电压原因使氢气较少产生，而使很多金属能够在水溶液中电镀。比如锌、镍、铬、铁、镉、锡、铅。2.浓度过电压（concentration overvoltage） 当电流变大，电极表面周围反应物质补充速度及反应生成物逸散之速度不够快，必需加上额外电压，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，搅拌或阴极移动可降低浓度过电压，电流密度所以提升，电镀速率也可增加。 3.溶液电阻过电压（solution resistance overvoltage） 溶液电阻产生IR电压降，所以需要额外电压IR来克服此电阻使电流经过，此额外电压IR称之溶液电阻过电压。在电镀时可增加溶液导电度，提升温度以降低此电阻过电压，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氧化物膜、络合离子形成阻力膜，这些膜含有电阻，需要额外电压加以克服，该额外电压称为钝态膜过电压。 2.2.4.9分解电压（decomposition potential） 电压愈大，电流愈大，反应速率也愈大，其电压和电流关系图所表示。E点之电压称之分解电压，亦称实际分解电压(praticaldecomposition potential)，然而要产生电流I所需之电压为： EI=E0+g TOTAL g TOTAL= g c + g a + g conc. + 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 g c=阴极过电压 g a=阳极过电压 g conc.= 浓度过电压 I=电流强度 R=电阻 例:使用铜做阳极，硫酸铜溶液镀铜，其欲产生电流I所需电压为： EI=E0+g c+g a+g conc.+IR EI=g c+g a+g conc+IR 因Ec=Ea Ea=0 例:硫酸锌镀锌使用锌做阳极，搅拌良好，则产生电流I所需电压为 EI=E0+g a+g c+g conc+IR EI=g a+g c+IR 因Ea=Ec ? E0=0 又因搅拌良好 ? gconc=0 例:镍盐水溶液使用镍做阳极，电极面积10c，以10 -2Amp/c进行镀镍。 g c 0.4450.065logI ga0.3750.045logI，内电阻R300，搅拌良好所需电压为多少？ 解： EI=g c+g a+IR =0.445+0.65log(0.01*10)+0.375+0.045log(0.01*10)+(0.01*10)*300 =30.71volt 2.2.5 界面物理化学 表面处理过程中，金属会和水或液体接触，比如水洗、酸浸、电镀、涂装、珐琅等。要使金属和液体作用，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，无法达成表面处理目标。所以金属和液体接接口物理化学性质对表面处理有十分关键意义。2.2.5.1表面张力及界面张力 液体表面分子在表面上方没有引力，处于不安定状态称为自由表面，故含有力。此力称为表面张力。液体表面张力大小因液体种类和温度而异，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。液体和固体和别液体交接面也有如表面张力之作用力，称之界面张力。2.2.5.2界面活性剂 溶液中加入某种物质，能使其表回张力立即减小，含有此种性质物质称为界面活性剂。表面处理过程如洗净、脱脂、酸洗等界面活性剂被广泛应用对表面处理光泽化、平滑化，均一化全部有相当帮助。2.2.6材料性质 表面处理工作人员必需对材料特征充份了解，表面处理材料大多是金属，所以首先要知道多种金属通常性质。比如色泽、比重、比热、溶点、降伏点、抗拉强度、延展性、硬度、导电度等。2.3电镀基础 电镀基础组成元素及工场设备/电镀使用电流电镀溶液、金属阳极和金属阴极、阳极袋 电镀架电镀前处理 电镀工场设备电镀控制条件及影响原因 镀浴净化镀层要求项目 镀层缺点电镀技艺 金属腐蚀2.3.1电镀基础组成元素 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 )。 2.3.1.1 电镀工作设备 一个电镀工作间必需配置下列各项设备： 防酸地板及水沟。 电镀糟及预备糟。 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。 电镀槽用蒸气、电器或煤气/天然气加热设备。 操作用上下架桌子。 检验、包装、输送工件等各项设备、仪器。 通风及排气设备。2.3.2电镀使用电流 在电镀中，通常全部仅使用直流电流。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，所以能够电沉积金属。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。2.3.3电镀溶液，又称镀液或镀浴（plating bath） 电镀溶液是一个含有金属盐及其它化学物导电溶液，用来电沉积金属。其关键类别可分酸性、中性及咸性电镀溶液。强酸镀液是pH值低于溶液，通常是金属盐加上酸溶液，比如硫酸铜溶液。弱酸镀液是pH值在25.5之间镀浴，比如镍镀浴。碱性镀液为pH值超出溶液，比如氰化物镀浴、锡酸盐锡镀浴及多种焦磷酸盐镀浴。 2.3.3.1镀浴成份及其功效 金属盐：提供金属离子起源，如硫酸铜。可分单盐、盐，及错盐（络合盐）。 比如：单盐：CuSO4，NiSO4 复盐：NiSO4：(NH4)2SO4 错盐/络合盐：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。比如镀镍时加氯盐。 缓冲剂：电镀条件通常有一定pH值范围，预防pH值变动加缓冲剂，尤其是中性镀浴(pH58)，pH值控制更为关键。 络合剂：很多情况下络合盐镀层比单盐镀层优良，可预防置换沉积，如铁上镀铜，则需用络合剂，或是合金电镀用络合剂以使不一样金属电位拉近，才能同时沉积得到合金镀层。安定剂：镀液有些会因一些作用，产生金属盐沉淀，镀浴寿命减短，为使镀浴安定所加药品称为安定剂。 镀层性质改良添加剂：比如小孔预防剂、硬度调整剂、泽剂等改变镀层物理化学特征添加剂。 润湿剂(wetting agent)：通常为界面活性剂又称去孔剂。 2.3.3.2镀浴准备 将所需电镀化学品放入在预备糟内和水溶解。去除杂质。用过滤器清除浮悬固体，倒入一个清洁电镀槽内。镀浴调整，如pH值、温度、表面张力、光泽剂等。用低电流电解法去除杂质。 2.3.3.3镀浴维持 定时或常常分析镀浴成份，用化学分析法或Hull试验(Hull cell test)。 维持镀浴在操作范围成份，添加多种药品。 去除镀浴可能被污染起源。 定时净化镀液，去除累积杂质。 用低电流密度电解法间歇或连续减低无机物污染。 间歇或连续过滤镀浴浮悬杂质。 常常检验镀件、查看缺点。 2.3.4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金属离子，是用一个金属或合金铸成、滚成、或冲制成不一样形状装入阳极篮(anode basket)内。阳极电流密度必需合适，电流密度太高会形成钝态膜，所以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需补充金属盐。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。在酸性镀液可用增加搅拌、增高镀浴温度、增加氯离子浓度、降低pH来提升阳极许可电流密度。 而碱性镀液可用增加搅拌、增加自由氰化物(free cyanide)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降低因高电流密度阳极钝态形成。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不锈钢作为阳极，以金氰化钾来补充。在镀铬中用不溶解铅阳极，以铬酸补充铬离子。不溶解阳极有二个条件，一是良好导电体，二是不受镀液化学作用、不污染镀液及不受侵蚀。不溶性阳极可用来控制金属离子过分积集在镀糟内，在贵金属电镀中，如金电镀，用不锈钢做阳极，能够替换金阳极，以减低投资成本或避免偷窃困扰。不溶解阳极将引发强力氧化，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。槽内金属离子必需靠金属盐来补充。 2.3.5阳极袋（anode bag） 阳极袋是一个有多细孔薄膜袋子，用来搜集阳极不溶解金属和杂质阳极泥，以预防污染镀浴，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，足够搜集阳极泥，不妨碍镀液流通，将阳极袋包住阳极并缚在阳极挂钩上。在放进电镀液之前，阳极袋要用含润湿剂热水，洗去浆水及其它污物，然后再用水清洗，并浸泡和镀液相同pH水溶液中，使用前需再清洗。酸性镀液阳极袋可用棉织物，也可使用人造纤维。高温操作碱性镀液可用乙烯材料阳极袋。 2.3.6 金属阴极 金属阴极是镀液中负极，金属离子还原成金属形成镀层及其它还原反应如氢气形成，全部发生于金属阴极上。准备镀件做电镀需做下面多种步骤：研磨、拋光、电解研磨、洗净、除锈等。 2.3.7电镀前处理 电镀前处理，称前处理(pretreatment)，包含下列过程： 1.洗净：去除金属表面油质、脂肪、研磨剂，及污泥。可用喷射洗净、溶剂洗净、浸没洗净或电解洗净。 2.清洗：用冷或热水洗净过程之残留洗净剂或污物。 3.酸浸：去除锈垢或其它氧化物膜，要注意预防基材被腐蚀或产生氢脆。可加抑制剂以避免过分酸浸。酸浸完后要充份清洗。 4.活化：促进镀层附着性，可用多种酸溶液使金属表面活化。 5.清洗：电镀前立即去除酸膜，然后电镀。2.3.8电镀挂架（rack） 电镀挂架是用在吊挂镀件及导引电流之挂架，其关键部份有：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。电镀挂架需有足够强度、尺寸、及导电性能经过电流量足以维持电镀操作。 其决定尺寸条件有1.镀件重量，2.电镀面积，3.每个挂架镀件数，4.镀槽尺寸，5.电镀操作所需之最大电流，6. 镀架上之隶属设备如绝缘罩或辅助电极，7.镀件及挂架最大重量。电镀挂架基础型式有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，常常见在自动电镀上，是用方型框架联合平行及垂直骨架所组成夹持小镀件。3.箱型，这种挂架能够处理很多镀件，需配置有自动输送机、起重机、吊车等设备。4.型 ，系垂直中央支持，联结很多垂直交叉棒，此种适合手动及自动操作。 选择电镀挂架决定原因有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。电镀挂架之电流总量为全部镀件有效面积乘于操作过程中最大电流密度，有效面积系指要被电镀部份面积。镀件应在不关键部份如后面、孔洞、幽蔽处联接电流。挂架上镀件数目应依据设计重量限制、镀槽尺寸、良好电流分布空间、直流电源之电量等决定。通常人力操作镀架安全限制重量是25磅。尺寸、形状、移动距离可有所变动。 舌尖必需含有足够硬度、导电度、不发生烧焦、孤光、过热等现象。镀件自重应能维持良好接触，不然用弹簧联接。要能够轻易快速上下，并确保电流接触。铜是最广泛应用挂架材料，因有好导电性，轻易成型，有合适强度。钢和铜导电性比铜差，但较廉价。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。磷铜因它含有良好导电性，易弯曲及易制造易焊接故广泛用做舌尖。 电镀挂架之脊骨用较坚强材料制成如硬拉铜。电镀架同时附带有补助阳极加强供给电流称之为双极镀架。除了补助阳极外，还有补助阴极，漏电装置、绝缘罩等附电镀挂架上以调整电流密度或引导电流进入低电流之隐蔽区域。电镀挂架在一些地方加以涂层绝缘，其目标有下列几项：1.降低电镀金属之浪费。 2.限制电流进入要被电镀之区域，降低电能损失。 3.降低镀浴污染。 4.改善金属披覆分布。 5.降低电镀时间。 6.延长镀架寿命，预防镀糟腐蚀。 镀架有下列涂层材料可应用： 1.压力胶带，轻易使用，易松脱损坏，适合短时应用或临时使用。2.乙稀塑料，良好黏性，可用于酸咸多种镀液。 3.尼奥普林，直接浸泡不需打底、热烘干、黏性好可用任何镀浴，尤其适合使用于铬电镀。4.空气干燥塑料，不用涂底、浸泡或擦刷后空气干燥、黏性优良，适宜多种电镀浴。5.橡皮，除铬电镀外其它镀浴均可使用。 6.蜡，不能使用于强咸及热镀浴。 电镀操作过程镀架使用注意事项： 1.镀件需定位，和阳极保持相同距离，使电镀层均匀，预防镀液之带出(drag-out)损失及带入(drag-in)污染镀液。2.镀件安排要合适，要使气泡轻易逸出，稍倾斜放置镀件。 3.空间安排，避免镀件相互遮蔽。 4.坚固接触，预防发烧、孤光等现象发生。 5.预防高电流密度形成，如尖、边缘、角等处必需合适应用绝缘罩或漏电装置。6.使用阳极辅助装置或双极镀架，应小心调整以确保合适电流分布。 7.镀架应常常清洗，维持良好电流接触，去除舌尖附着之金属。涂层有损坏需之即修理、操作中随时注意漏电，镀浴带出损失及带入污染等现象。2.3.9电镀控制条件及影响原因 1.镀液组成。2.电流密度。3.镀液温度。4.搅拌。5.电流波形。6.均一性。7.阳极形状成份。8.过滤。9.pH值。10.时间。 11.极化。12.覆盖性。13.导电度。14.电流效率。15.氢过电压。16.电流分布。17.金属电位。18.电极材质及表面情况。19.浴电压。1.镀液组成：对镀层结构影响最大，比如氰化物镀液或复盐镀液镀层，要比酸性单盐镀层细致。其它如光泽剂等添加剂全部影响很大。 电流密度：电流密度提升某一程度时，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。 镀液温度：温度升高，极化作用下降，使镀层结晶粗大，可提升电流密度来抵消。 搅拌：可防足氢气停滞件表面形成针孔，通常搅拌可得到较细致镀层，但镀浴需过滤清洁，不然杂质因搅拌而染镀件表面产生结瘤或麻点等缺点 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善阳极溶解，移去极化作用钝态膜，增强镀层光泽度、平滑度、降低镀层内应力、或提升镀层均一性。 均一性(throwing power)，或称之投掷力，好均一性是指镀层厚度分布均匀。均一性影响原因有：几何形状，关键是指镀槽、阳极、镀件形状。分布位置空间、阴阳极距离、尖端放电、边缘效应等原因。 2.极化作用：提升极化作用可提升均一性。 3.电流密度：提升电流密度可改善均一性。 4. 镀浴导电性：导电生提升而不降低阴极极化作用太多则可提升均一性。5.电流效率：降低电流效率可提升均一性。 所以，要得到均匀镀层方法有： 1.良好镀液成份，备有改善配方。 2.合理操作，表面活化均匀。3. 合理镀装挂，以得到最好电流均匀分布，预防析出气体累积于盲孔或低洼部分。4.调整阴阳极间距离及高度。 5.应用阳极形状善电流分布。 6.加设辅助电极、输电装置、绝缘屏障等改善电流分布。 7.应用冲击电流、在电镀前用较大电流进行短时间电镀。阴阳极形状、成份及表面情况影响很大，表面情况如有油污、锈皮等镀层不可能附着良好，表面粗糙也难得到光泽镀层。阳极和阴极形状也会影响镀层。 过滤，如阳极泥、沉碴等杂质会影响镀层如麻点、结瘤、粗糙表面，也会降低镀层之防蚀能力，所以必需常常过虑或连续性过虑固体粒子。pH值会影响镀浴性质，如氢气析出、电流效率、镀层硬度及内应力，添加剂吸收，络合离子浓度全部有相当影响。时间为控制镀层厚度关键原因，电流效率高，电流密度大所需电镀时间就少。极化(polarization)电镀时电极电位发生改变产生一逆电动势，阻碍电流叫做极化作用，克服极化作用逆电动势所需增加电压称之过电压。极化作用对电镀影响：1.有利于镀层细致化。 2.有利于改善均匀性，使镀层厚度均匀分布。 3. 氢气析出增加，降低电流效率和镀层之附着力，会产生起泡、 脱皮现象。4.不利阳极溶解，消耗电力、液温增高、镀液不安定。 影响极化作用原因有： 1. 电镀浴组成，如氰化物镀液之极化作用大，低浓度之镀液极化作用较大。2.电流密度，电流密度愈大极化作用愈大。 3.温度愈高，极化作用愈小。 4.搅拌使离子活性增大而降低极化作用。 覆盖性是指在低电流密度下仍能镀上之能力，好覆盖性，在镀件低凹处仍能镀上金属。它和均一性意义不一样，但通常好均一性则也有好覆盖性，而覆盖性不好则均一性一定也不好。 导电度，提升镀液导电度有利于均一性，镀液电流由离子输送，金属导体是由自由电子输送电流，二者方法不相同，电解液导电性比金属导体差，其影响原因有： 电解质电离度、离子活度，电离度愈大其导电性愈好，强酸强咸电离度全部大；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。 电解液浓度，电解质浓度低于电离度时，浓度增加可提升导电度，如浓度已大于电离度时，浓度增加反而导电性会降低。比如硫酸溶液在1530时导电度最高。 温度，金属导电度和温度成反比，不过电解液导电度和温度成正比，因温度升高了离子活度使导电性变好，同时温度也可提升电离度，因可提升导电度，所以电镀时常提升温度来增加镀液导电度以增高电流效率。 电流效率，电镀时实际溶解或析出重量和理论上应浴解或析出重量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。 氢过电压，电镀金属中，锌、镍、铬、铁、镉、锡、铅电位全部比氢电位要负，所以在电镀时，氢气会优先析出而无法电镀出这些金属，但因为氢过电压很大，所以才能电镀这些金属。然而一些基材如铸铁或高硅钢等之氢过电压很小，也就较难镀上，需先用铜镀层打底以后再镀上这些金属。氢气产生也会造成氢脆危害，同时电流效率也较差，氢气也会形成针孔，所以氢气析出对电镀全部是不利，应设法提升氢过电压。 电流分布，为了提升均一性，电流分布将设法改善。如用相同阴极形状阳极，管子中间插入阳极，将阳极伸入电流不易抵达地方，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点。 金属电位；通常电位越负则化学活性愈大，电位负金属可把电位正金属置换析出，如铁、锌能够把铜从硫酸铜液液析出置换出来，产生没有附差性沉积层。在电镀浴中若同时有多个金属离子，则电位正金属离子先被还元析出。相反地电位负金属先溶解。 电极材质及表面情况对氢过电压影响很大，光滑表面过电压较大 ，不一样材质有不一样氢过电压，金属铂氢过电压最小。 镀液电压，依镀浴组成、极面积及形状、极距、搅拌、温度、电流浓度等而不一样。通常在912，有高到15。 2.3.10镀浴净化 因为杂质污染，操作过久杂质累积，故必需常常净化镀浴，其关键方法有： 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。 2.3.11镀层要求项目 依电镀目标镀层必需含有一些特定性质，镀层基础要求有下列几项：密着性(adhesion)，系指镀层和基材之间结协力，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、镀层无法和基材结合。 (2)底材表面结晶结构不良。 (3)底材表面产生置换反应如铜在锌或铁表面析出。 致密性(cohesion)，系指镀层金属本身间之结协力，晶粒细小，无杂质则有很好致密性。其影响原因有：(1)镀浴成份，电流密度，(3)杂质，通常低浓度浴，低电流密度可得到晶粒细而致密。 连续性(continuity)，系指镀层有否孔隙(pore)，对美观及腐蚀影响很大。虽镀层均厚可降低孔隙，但不经济，镀层要连续，孔率要小。 均一性(uniformity)，是指电镀浴能使镀件表面沉积均匀厚度镀层之能力。好均一性可在凹处难镀到地方亦能镀上，对美观、耐腐蚀性很关键。试验电镀均一性有Haring电解槽试验法、阴极弯曲试验法、Hull槽试验法。 美观性(appearence)，镀件要含有美感，必需无斑点，气胀缺点，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，也有由后处理之磨光加工达成镀件物品之美观提升产品附加价值。 应力(stress)，镀层形成过程会残留应力，会引发镀层裂开或剥离，应力形成原因有：(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。 物理、化学机械特征如硬度、延性、强度、导电性、传热性、反射性、耐腐蚀性、颜色等。 2.3.12镀层缺点 镀层缺点关键有：(1)密着性不好，(2)光泽和平滑性不佳，(3)均一性不良，(4)变色，(5)斑点，(6)粗糙，(7)小孔。缺点产生原因有：(1)材质不良，(2)电镀管理不好，(3)电镀工程不完全，(4)电镀过程水洗、干燥不良，(5)前处理不完善。 2.3.13电镀技艺 电镀技艺，必需含有化学、物理、电化、电机、机械相关技能，要能了解材料性质，表面性质和情况，熟悉电镀操作规范，对日常作业发生现象及对策详加整理切记在心，方便快速正确地做异常处理。平时要注意电镀工场管理规则，尤其前后处理工程每一步骤全部不能疏忽，不然前功尽弃。 2.3.14金属腐蚀 金属腐蚀，是因为化学及电化学作用结果，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，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方面腐蚀及局部腐蚀。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。 影响腐蚀原因有：(1)金属本性，(2)温度，(3)腐蚀介质。预防金属腐蚀方法有：(1)正确选择材料，(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。