现代电镀手册(上册)

序

前言

编者的话

总论

1 电镀和电镀工程的定义

1.1 电镀

1.2 电镀工程

2 电镀工程技术在国民经济中的作用

3 我国通用电镀的基本情况

4 我国通用电镀技术的发展现状和展望

4.1 除油

4.2 浸蚀

4.3 镀锌

4.3.1 碱性无氰镀锌

4.3.2 氯化钾镀锌

4.3.3 镀锌钝化工艺

4.4 镀铜

4.4.1 酸性光亮镀铜

4.4.2 无氰碱性镀铜

4.5 镀镍

4.6 镀铬

4.7 镀锡

4.8 高耐蚀锌合金电镀工艺

4.9 代铬工艺

4.9.1 锡-钴-锌代铬

4.9.2 镍（或铁）-钨-x代铬

4.10 仿金电镀工艺

4.11 黑色镀层电镀工艺

5 电子电镀

5.1 PCB电镀概况

5.2 直接电镀技术的出现和发展

5.3 PCB电镀技术的最新进展

5.4 电子元器件和接插件的电镀

5.5 微电子元器件的电镀

6 化学镀镍

7 电镀工程中的电镀设备

7.1 电镀自动生产线

7.2 高速电镀设备（板材、线材）和选择性电镀设备

7.3 电镀生产线周边主要辅助设备

7.3.1 电镀电源

7.3.2 电镀溶液过滤设备

7.3.3 超声波设备

7.3.4 加热与冷却设备

7.3.5 电镀溶液自动管理系统

8 环境保护与清洁生产

8.1 电镀废水处理技术现状

8.2 清洁生产势在必行

9 电镀工程技术未来的发展趋势

9.1 推广应用绿色环保工艺

9.2 高装饰防护性镀层组合体系仍然是电镀技术发展与应用的重要课题

9.3 按照电化学基本原理设计的多层镍-铬体系仍会继续应用和发展

9.4 功能性合金镀层和复合镀层的开发与应用

9.5 电镀工艺与涂装工艺的复合应用

9.6 面对电镀基材多样化的电镀新技术的开发

9.7 精密电铸技术的研发与应用

9.8 电镀环保新材料、新工艺、新设备的开发与应用

10 电镀工程技术发展展望

第1篇 电镀清洁生产

第1章 清洁生产概述

1 清洁生产的产生与发展

2 清洁生产的定义

3 推行清洁生产的意义

第2章 清洁生产审核

1 清洁生产审核的定义

2 清洁生产审核的目的

3 清洁生产审核应遵循的主要原则

4 清洁生产审核的工作程序

4.1 清洁生产审核工作程序的内容

4.2 清洁生产审核工作程序的三个阶段

4.3 清洁生产审核的核心工作

5 清洁生产审核思路

6 清洁生产审核的工作内容

第3章 电镀企业实现清洁生产的主要途径

1 替代电镀

2 采用逆流清洗技术

3 采用低毒无毒工艺

3.1 无氰电镀

3.2 三价铬镀铬

3.3 三价铬钝化

4 采用低浓度电镀工艺

5 优化工艺规范

6 加强现场管理

第4章 电镀行业清洁生产相关政策与法规要求

1 清洁生产促进法要求

2 “ROHS”和“WEEE”指令

3 电镀清洁生产标准

4 电镀清洁生产评价

4.1 指标体系结构

4.2 考核评分计算方法

4.3 电镀行业清洁生产评价指标的评价

基准值及权重值

参考文献

第2篇 电镀化学基础

第1章 化学基本概念

1 分子和原子

2 相对原子质量和相对分子质量

3 混合物和纯净物

4 单质和化合物

5 化学式和式量

6 物质的量和摩尔

6.1 物质的量及摩尔的概念

6.2 摩尔质量

6.3 关于物质的量的计算

第2章 溶液及溶液浓度的计算

1 水

1.1 水的性质

1.2 电镀生产中用水

2 溶液的一般概念

2.1 溶液

2.2 物质的溶解与结晶

2.2.1 物质的溶解

2.2.2 物质的结晶

3 溶液浓度及其计算

3.1 浓度表示方法

3.1.1 体积比浓度

3.1.2 质量浓度

3.1.3 质量分数浓度

3.1.4 物质的量浓度（摩尔浓度）

3.2 溶液浓度的换算

第3章 密度测量及电镀液的配制

1 密度测量

1.1 密度及其计算

1.2 质量密度测量

2 电镀溶液配制与计算

第4章 胶体

1 分散体系的概念

2 胶体的稳定性和聚沉

2.1 溶胶的稳定性

2.2 溶胶的聚沉

3 胶体在电镀中的应用

第5章 化学元素周期表

1 化学元素周期表的结构

1.1 周期

1.2 族

2 周期表中元素性质的递变规律

2.1 元素的电负性

2.2 元素的化合价

3 元素周期表的应用

第6章 化学键

1 离子键

2 共价键

2.1 共价键的形成

2.2 共价键的特点

2.3 共价键的极性

3 配位键和配位化合物

4 金属键

第7章 电解质溶液

1 电解质及其电离

1.1 强电解质和弱电解质

1.2 强电解质电离

1.3 弱电解质的电离平衡

1.3.1 电离平衡与电离常数

1.3.2 电离度

1.4 酸、碱在水溶液中的电离

1.4.1 酸和碱的概念

1.4.2 酸的电离及[H+]的计算

1.4.3 碱的电离及溶液中[OH-]的计算

2 同离子效应与盐效应

2.1 同离子效应

2.2 盐效应v

3 溶度积

3.1 多相离子平衡和溶度积

3.2 溶度积原理

4 离子互换反应与离子方程式

5 水的电离及溶液的pH值

5.1 水的电离和离子积常数

5.2 溶液的酸碱性和pH值

6 缓冲溶液

6.1 缓冲溶液的概念及缓冲原理

6.2 缓冲溶液pH值计算及缓冲溶液的选择

7 盐类的水解

7.1 盐溶液的酸碱性

7.1.1 弱酸强碱盐

7.1.2 弱碱强酸盐

7.1.3 弱酸弱碱盐

7.1.4 强酸强碱盐

7.1.5 多元弱酸（弱碱）盐水解

7.2 影响盐类水解的因素

第8章 表面活性剂

1 表面活性剂及在电镀中的应用

2 表面张力及其产生原因

3 表面活性剂溶液的表面活性

3.1 润湿作用

3.2 乳化作用

3.3 增溶作用

3.4 泡沫作用

4 表面活性剂的分类

4.1 阴离子型表面活性剂

4.2 阳离子型表面活性剂

4.3 非离子型表面活性剂

5 表面活性剂在电镀中的应用

5.1 表面活性剂在去除镀件油污方面旮应用

5.2 表面活性剂的活性在改变电极（镀件）的表面性质方面的应用

第9章 配位化合物

1 配位化合物

2 配位化合物的结构和命名

2.1 配位化合物的结构

2.1.1 中心离子或原子

2.1.2 配位体

2.1.3 配位数

2.1.4 配合单元的电荷数

2.2 配位化合物的命名

2.2.1 习惯命名法

2.2.2 一般命名法

3 配位化合物中化学键的本性

4 鳌合物

5 电镀常用配位化合物的稳定常数

6 配位化合物在电镀中的应用

第3篇 电镀电化学基础

第1章 电镀溶液导电过程与电极反应基本知识

1 两类导电体

2 电极反应

3 法拉第定律

3.1 法拉第第一定律

3.2 法拉第第二定律

4 电流效率

5 电镀基本运算

5.1 电流密度、电镀时间及镀层平均厚度间的关系式

5.2 沉积速度的计算

6 电镀溶液的电导

6.1 电解质

6.2 溶液的浓度

6.3 温度

7 当量电导

8 离子迁移与电极反应

9 电镀生产中的“双极性电极”现象

9.1 “双极性电极”现象

9.2 双极性电极对产品质量的直接影响

9.3 双极性电极对产品质量的间接影响

9.4 双极性电极损坏电镀设备

第2章 电极电位

1 铜锌原电池

2 原电池电动势

3 电极电位的产生

4 零电荷电位、液体接界电位与氧化还原电位

5 液体接界电位（扩散电位）

6 氧化还原电位

7 可逆电池与可逆电极

8 平衡电位的计算公式与标准电化序

8.1 平衡电位的计算公式——能斯特方程式

8.2 标准电化序

9 离子选择性电极

9.1 离子选择性电极的分类

9.1.1 玻璃电极

9.1.2 汞／EDTA电极

9.1.3 固体膜电极

9.1.4 液体膜电极

9.1.5 敏化电极

9.1.6 离子选择性电极的响应特性

10 不可逆电极

10.1 不可逆电极的分类

10.2 稳定电位及其在电镀中的应用举例

11 电极电位的测定

第3章 电极与溶液界面的性质

1 离子双电层的结构模型

1.1 双电层结构模型发展概况

1.1.1 紧密双电层模型

1.1.2 分散双电层模型

1.1.3 斯特恩（Stern）双电层模型

1.1.4 吸附溶剂的双电层模型

1.2 斯特恩双电层模型简介

1.3 吸附溶剂的双电层模型简介

2 双电层微分电容

第4章 电极的极化

1 极化发生的原因

1.1 浓度极化

1.2 电化学极化

2 极化曲线

2.1 极化曲线与极化度

2.2 原电池与电解池极化的区别

3 极化曲线在电镀中的应用

3.1 镀液性能的比较及选择

3.2 添加剂的影响作用

3.3 附加盐的影响作用

3.4 pH与温度的影响作用

3.5 合金极化曲线的简单分析

3.6 探讨电镀时的阴极过程

4 析出电位

第5章 金属腐蚀

1 腐蚀的分类

2 金属的防护方法

2.1 保护层防蚀

2.1.1 金属保护层

2.1.2 非金属保护层

2.1.3 非金属膜

2.2 阴极保护

2.3 腐蚀介质的处理

第6章 阴极析氢对电镀质量的影响

1 “氢脆”现象

2 镀层产生针孔和麻点

3 镀层鼓泡

4 氢过电位的测量

第7章 电镀的阴极过程

1 简单金属离子的阴极还原

1.1 金属离子阴极还原的基本事实

1.2 简单金属离子的阴极还原

2 金属配离子的阴极还原

3 在电极上直接放电的离子

3.1 配离子解离理论

3.2 配离子直接还原理论

4 表面活性物质对金属离子还原过程的影响

5 金属的电结晶过程

……

第4篇 普通金属电镀

第5篇 镀贵金属和贵金属合金

第6篇 特种材料上电镀

第7篇 电镀合金

第8篇 复合电镀

附录

电镀是金属表面处理工程中的重要内容之一，是制造产业链中不可或缺的重要环节。电镀层具有耐腐蚀、装饰和修复等性能，对减少金属损耗和美化金属表面起着重要作用。但电镀行业是一个重污染行业，所产生的废水、废气多，耗能、特别是耗水量大。如何要做到“既要马儿跑又要马儿不吃草”？这里是大有文章可做的。随着我国科学技术突飞猛进及先进制造业的高速发展，对电镀技术提出了更高更新的要求。在科学发展观的指导下，电镀行业与大专院校相结合，不断推出新工艺、新技术、新材料和新设备。在各方面的关心和重视下，各地普遍对电镀行业进行了技术改造，如建立电镀工业园区，规范标准厂房，对废水、废气进行集中治理和采用自动线生产等，为节能减排、减轻污染、改善环境和提高劳动生产率创造了必要的条件。

在我担任中国表面工程协会理事长的20年间，通过走访电镀厂和参加电镀学术研讨会，发现电镀涉及的知识面非常广泛，是一个值得关注的行业，从这部《现代电镀手册》的内容中我们也可见一斑。

参加这部手册编写的作者，都是行业中资深的电镀工程技术人员和教授，他们大多有数十年工作经验，有的终生在这一行业中奋斗，积累了丰富的经验。各人编写的章节，都是在这一领域有特长和较深造诣的专家，他们除了有扎实的理论基础外，还有丰富的实践经验。知识就是力量，希望通过对本手册的推广，使我国电镀行业的技术更上一层楼。写书是个很繁重的工作，对他们的辛勤劳动所获得的成果我表示由衷的祝贺，并向他们表示感谢！

现在我国已是一个电镀大国，但还不是一个电镀强国；所以每次行业协会活动时，我总是表达我这一思想，以此来激励电镀界的朋友们。我们不要满足于做电镀大国，而要力争去做电镀强国。电镀本身产值占GDP的比例极小，但它是制造业产业链中的末道工序，大至卫星、兵舰、飞机、大炮、汽车，中至摩托车、自行车、仪器仪表、灯具和家用电器，小至螺钉螺母、眼镜、打火机、手饰和服装五金件等都离不开电镀，所以它间接带动GDP的份额不容低估。对电镀所产生的污染是不容忽视的，我们要从工艺革命的源头着手，节能减排，化废为宝，综合利用，使污染降到最低点，走循环经济发展之路。

《现代电镀手册》内容翔实，既有较先进的电镀工艺和镀前、镀后处理工艺，又有电镀机械、电器设备，还有废水、废气治理的技术方案，我相信这部手册将是推动我国电镀行业向电镀强国发展的一个助推剂。

《现代电镀手册(上册)》：作者队伍精：作者是一批来自企业、高校、研究所的具有各方面电镀专长的专家和教授。正是这支权威的作者队伍使本手册内容翔实、指导性强。

技术工艺新：内容新颖、实用，在继承原有技术的基础上增加了新工艺、新方法，能够反映当前国内外的先进工艺水平。

实用性能强：能对电镀技术人员和现场操作工人从原理到实践，深入浅出地起到参考和指导作用，尤如一位“咨询师”常伴随在读者身旁。

涵盖内容广：内容全面，涵盖面广，镀种和各种金属(包括某些非金属)的表面处理方法齐全。不仅包括电镀工程中设备、工艺配方和废水治理等所有内容，还涉及以往出版书籍中没有提到或很少提到过的镁合金、钕铁硼材料等的电镀工艺，以及电子电镀、合金电镀、稀土在表面处理中的应用、清洁生产、电铸、刷镀、机械镀、锌铬膜、锌铝膜、热镀锌等相关内容。

沈品华，上海永生助剂厂厂长，高级工程师，现兼任全国金属与涂饰标准委员会委员，中国表面工程协会常务理事和电镀分会哥，特种涂层专业委员会常务副理事长，电镀老专家工作委员会副主任，《材料保护》和《腐蚀与防护》杂志编蚕。

电镀历程与成就：从事电镀工作55年，是无氰电镀工艺的创导者，至今未退休。工人出身的技术人员，每次都被破格提拔，直到晋升为高级工程师。1969年在国内最早投产氯化铵镀锌，1974年又率先投产镀锌层低铬钝化，拥有上百项科研成果，最近又试验成功了我国电镀助剂行业的软肋——硫酸镀铜光亮剂，性能可与国外最佳同类光亮剂媲美。参与4本书的编写，发表论文90多篇，翻译过20多万字的技术资料。上海市三学状元。三次被评为上海市劳动模范。荣获全国五一劳动奖章。享受政府特殊津贴。被慧聪网评为表面处理行业十大新闻人物。

对于压板平移式环行生产线则阳极应分段设置：工件入槽初始阶段单接一台电流调得较大使电流密度能达，的整流器进行冲击镀，工件运行到冲击镀后，进入另一电流密度调得适当的整流器进入加厚镀阶段。手工操作则比较麻烦：必须整槽工件转入下道工序后，迅速将新人槽满槽工件后立即凭经验掌握好冲击电流与时间，再转入正常镀。而滚镀因混合周期的影响，实现冲击镀有困难。

总之，利用电位活化理论来指导工业化生产，除非镀铜工艺本身有很宽的光亮允许电流密度范围，保证复杂工件深凹处既能达到活化电流密度。工件尖角等突出部分又不致于烧焦，否则用于工业生产要解决的问题太多。

另外，低电流效率下的冲击镀，对于渗氢敏感的弹簧件、薄壁件、高强度钢，应预先试验考察有无氢脆危险。

3）预镀：硫酸盐光亮酸性镀铜因其突出的优点，已成为无氰镀铜的主流工艺。但钢铁件一放人该镀液中，很快生成疏松置换铜层而失去起码的结合力，因而不能直接酸性镀铜。工业上实际应用的多为预镀氰化镀铜及预镀暗镍。

①预镀暗镍。这是最可靠的无氰预镀方法。预镀暗镍具有的优点是：其一，无剧毒成分（对废水中的镍应处理达标）；其二，不含配位剂。因在形成双电层时其交换电流密度；。本身就很小，无需配位剂就具有较好的分散能力与深镀能力。镀层结晶细致。相对于配位化合物电镀，废水处理时无需破络而简单些；其三，正常工作时，只要镀前处理认真，镀亮铜后结合力良好，烘烤（如镀后喷塑料）不会起泡、脱皮：其四，在微酸性条件下电镀，对于镀前脱脂去污要求，相对比在碱性条件下电镀的要求要低些。缺点是镍价高，一次投资较大。

沈品华主编的《现代电镀手册》分上下两册，共27篇。上册除总论外，有8篇:电镀清洁生产、电镀化学基础、电镀电化学基础、普通金属电镀(包括镀前处理、电镀挂具、8种单金属电镀工艺和刷镀工艺)、镀贵金属和贵金属合金、特种材料上电镀、电镀合金以及复合电镀，还有相关资料附录。下册19篇:电子电镀、化学镀、稀土添加剂在表面处理中的应用、电铸、铝和铝合金的表面氧化处理、金属表面的花色处理、金属的化学氧化和磷化、机械镀、达克罗涂覆层和烧结锌涂层、热浸镀、电泳涂装、电镀溶液性能测试、镀层性能测试、转化膜性能测试、现代检测仪器的应用、电镀溶液分析方法、电镀车间设计、电镀纯水的制备、电镀废水、废渣和废气的处理等。