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內容簡介

《電鍍工藝學》共十章，包括電鍍基本知識、電鍍電極過程、影響鍍層組織及分布的因素、鍍液與鍍層的性能、鍍前錶麵處理工藝、單金屬電鍍工藝、電鍍閤金工藝、化學鍍、金屬轉化膜處理和電鍍清潔生産。為便於學習，每章後附有思考題，並於書後附有與課程內容密切相關的電化學與電鍍工藝實驗。
《電鍍工藝學》可作為高等院校材料類、化學化工類專業學生的教材，也可供從事電鍍生産、科研、設計的工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 電鍍基本知識1
1.1 電鍍的基本概念1
1.2 電鍍電源1
1.3 電鍍槽的結構2
1.4 電鍍通用掛具3
1.5 電鍍生産的形式5
1.6 電鍍層的分類及作用6
1.7 電鍍層的標識方法7
1.8 電鍍中的基本計算8
1.8.1 法拉第定律8
1.8.2 電流密度、電鍍時間及鍍層平均厚
度之間的關係9
1.9 國內外電鍍工藝的現狀及發展趨勢10
1.1 0電鍍工藝學的學習方法11
思考題11

第2章 電鍍電極過程12
2.1 電極反應過程12
2.1.1 電極反應12
2.1.2 離子雙電層的結構模型12
2.1.3 電毛細現象及在電鍍中的應用13
2.1.4 微分電容麯綫及在電鍍中的應用15
2.1.5 活性粒子在電極與溶液界麵上的吸附17
2.2 電極的極化19
2.2.1 極化與析齣電位19
2.2.2 極化麯綫及極化度22
2.2.3 極化麯綫在電鍍中的應用24
2.3 金屬的電沉積28
2.3.1 金屬電沉積的條件28
2.3.2 金屬的電結晶過程29
2.3.3 電結晶條件對鍍層質量的影響31
2.4 電鍍的陽極過程32
2.4.1 電鍍中的陽極和鈍化現象32
2.4.2 金屬鈍化的機理34
2.4.3 影響電鍍中陽極過程的主要
因素37
思考題40

第3章 影響鍍層組織及分布的因素41
3.1 鍍液組成的影響41
3.1.1 主鹽41
3.1.2 絡閤劑41
3.1.3 導電鹽42
3.1.4 緩衝劑42
3.1.5 添加劑42
3.1.6 陽極去極化劑44
3.2 工藝條件的影響44
3.2.1 電流密度44
3.2.2 溫度44
3.2.3 pH值45
3.2.4 攪拌45
3.2.5 陰、陽極闆麵積比46
3.2.6 電流波形46
3.2.7 極間距47
3.3 陰、陽極材料的影響48
3.3.1 基體金屬48
3.3.2 基體鍍前加工性質48
3.3.3 陽極材料48
3.4 析氫49
3.4.1 析氫對鍍層質量的影響49
3.4.2 影響析氫的因素50
3.4.3 減少析氫的注意事項53
思考題53

第4章 鍍液與鍍層的性能54
4.1 鍍液性能及測試方法54
4.1.1 分散能力54
4.1.2 覆蓋能力61
4.1.3 整平能力62
4.1.4 鍍液的其他性能64
4.2 鍍層性能及測試方法65
4.2.1 鍍層外觀65
4.2.2 鍍層厚度66
4.2.3 鍍層結閤力67
4.2.4 鍍層耐蝕性67
4.2.5 鍍層孔隙率69
4.2.6 鍍層硬度69
4.2.7 鍍層耐磨性70
4.2.8 鍍層釺焊性70
4.2.9 鍍層內應力71
4.2.1 0鍍層脆性71
4.3 赫爾槽試驗71
思考題73

第5章 鍍前錶麵處理工藝74
5.1 金屬零件鍍前處理的內容和意義74
5.2 機械法前處理工藝75
5.2.1 滾光75
5.2.2 振動光飾77
5.2.3 鏇轉光整79
5.2.4 刷光79
5.2.5 噴砂（丸）80
5.2.6 磨光83
5.2.7 拋光84
5.3 除油86
5.3.1 有機溶劑除油86
5.3.2 化學除油86
5.3.3 電化學除油88
5.3.4 超聲波除油89
5.4 浸蝕90
5.4.1 化學浸蝕90
5.4.2 電化學浸蝕91
5.4.3 超聲波場內浸蝕92
5.4.4 弱浸蝕92
5.5 金屬的電解拋光93
5.5.1 電拋光機理93
5.5.2 電拋光溶液及工藝規範94
5.6 特殊材料的前處理97
5.6.1 不銹鋼的鍍前處理97
5.6.2 鋅閤金壓鑄件的鍍前處理98
5.6.3 鋁及其閤金的鍍前處理99
5.6.4 鎂及其閤金的鍍前處理101
5.6.5 非金屬材料的鍍前處理103
思考題105

第6章 單金屬電鍍工藝106
6.1 電鍍鋅106
6.1.1 氯化物鍍鋅106
6.1.2 硫酸鹽鍍鋅109
6.1.3 堿性鋅酸鹽鍍鋅111
6.1.4 氰化鍍鋅113
6.1.5 鍍鋅後處理116
6.2 電鍍鎳120
6.2.1 電鍍暗鎳122
6.2.2 電鍍光亮鎳124
6.2.3 雙層鍍鎳128
6.2.4 多層鍍鎳129
6.2.5 不閤格鍍層的退除130
6.3 電鍍銅130
6.3.1 硫酸鹽鍍銅131
6.3.2 焦磷酸鹽鍍銅134
6.3.3 氰化鍍銅136
6.3.4 多元羥基化閤物代氰銅工藝138
6.3.5 不閤格鍍層的退鍍138
6.4 電鍍鉻139
6.4.1 概述139
6.4.2 六價鉻電鍍鉻的電極過程140
6.4.3 六價鉻電鍍鉻液成分及工藝條件142
6.4.4 六價鉻電鍍鉻工藝147
6.4.5 低濃度鉻酐鍍鉻工藝152
6.4.6 三價鉻鹽鍍鉻工藝152
6.4.7 稀土鍍鉻工藝154
6.4.8 有機添加劑鍍鉻工藝155
6.5 電鍍锡156
6.5.1 酸性硫酸鹽鍍锡156
6.5.2 堿性鍍锡158
6.5.3 氟硼酸鹽鍍锡161
6.5.4 鹵化物鍍锡162
6.5.5 有機磺酸鹽鍍锡162
6.5.6 晶紋鍍锡162
6.5.7 锡須的防止與不良锡鍍層的退除163
6.6 電鍍金163
6.6.1 氰化物鍍金164
6.6.2 亞硫酸鹽鍍金167
6.6.3 脈衝鍍金169
6.6.4 高速鍍金和高速選擇鍍金169
6.6.5 金的迴收169
6.7 電鍍銀171
6.7.1 鍍銀前處理171
6.7.2 氰化物鍍銀172
6.7.3 硫代硫酸鹽鍍銀174
6.7.4 其他無氰鍍銀175
6.7.5 鍍後處理176
6.7.6 銀鍍層變色後的處理178
6.7.7 電鍍銀在電子領域的重要應用——高速局部鍍銀178
6.7.8 銀的迴收179
思考題180

第7章 電鍍閤金工藝182
7.1 閤金共沉積原理182
7.2 電鍍鋅基閤金185
7.2.1 電鍍鋅�材�閤金185
7.2.2 電鍍鋅�蔡�閤金187
7.2.3 不閤格鋅閤金鍍層退鍍189
7.3 電鍍鎳基閤金189
7.3.1 電鍍鎳�蔡�閤金189
7.3.2 電鍍鎳�擦綴轄�191
7.3.3 電鍍鎳�差芎轄�192
7.4 電鍍銅基閤金194
7.4.1 電鍍銅�參�閤金194
7.4.2 電鍍銅�殘亢轄鵂胺陸鸕綞�198
7.5 電鍍锡基閤金203
7.5.1 電鍍锡�睬�閤金203
7.5.2 電鍍锡�材�閤金204
7.5.3 電鍍锡�差塥殘咳�元閤金205
思考題207

第8章 化學鍍208
8.1 化學鍍鎳208
8.1.1 化學鍍鎳的機理和特點208
8.1.2 化學鍍鎳溶液的組成和作用210
8.1.3 化學鍍鎳的工藝條件及其影響212
8.1.4 化學鍍鎳的典型工藝213
8.1.5 化學鍍鎳液的工藝管理215
8.1.6 化學鍍鎳廢液的再生與處理216
8.2 化學鍍銅216
8.2.1 以甲醛為還原劑的化學鍍銅工藝217
8.2.2 以次磷酸鈉為還原劑的化學鍍銅工藝219
8.2.3 化學鍍銅的應用220
8.3 化學鍍銀221
8.3.1 化學鍍銀的機理222
8.3.2 化學鍍銀液的組成及作用222
8.3.3 化學鍍銀的工藝條件及其影響222
8.3.4 化學鍍銀的典型工藝223
8.3.5 化學鍍銀液的工藝管理223
思考題224

第9章 金屬轉化膜處理225
9.1 鋁及其閤金的氧化及著色225
9.1.1 化學氧化225
9.1.2 陽極氧化225
9.1.3 微弧氧化230
9.2 鎂及其閤金的氧化及著色233
9.2.1 化學氧化233
9.2.2 陽極氧化234
9.2.3 微弧氧化235
9.3 銅及銅閤金的氧化與著色235
9.3.1 銅與銅閤金的氧化236
9.3.2 銅及銅閤金的著色237
9.4 不銹鋼的著色237
9.5 鋼鐵的氧化239
9.5.1 鋼鐵的高溫發黑工藝239
9.5.2 鋼鐵的常溫發黑工藝241
9.6 鋼鐵的磷化242
9.6.1 磷化膜形成機理242
9.6.2 磷化處理的分類245
9.6.3 影響磷化處理質量的因素246
9.6.4 磷化液配方舉例249
思考題249

第10章 電鍍清潔生産250
10.1 電鍍清潔生産與工藝選擇250
10.1.1 清潔生産的概念250
10.1.2 電鍍清潔生産的選擇250
10.1.3 電鍍清潔生産的前沿技術252
10.2 電鍍生産中的節水方法253
10.3 電鍍生産中資源的循環利用255
思考題257
實驗部分258
實驗一 鍍鋅液陰極極化麯綫的測定258
實驗二 堿性鋅酸鹽鍍鋅液分散能力的測定260
實驗三 電鍍光亮鎳赫爾槽實驗及鍍層孔隙率的測定263
實驗四 ABS塑料化學鍍銅工藝267
實驗五 純鋁的陽極氧化、著色及封閉處理工藝269
實驗六 鍍液陰極電流效率的測定272
實驗七 鋼鐵零件的高溫氧化（發黑）工藝274
附錄276
參考文獻279

精彩書摘

3.1.3 導電鹽
電鍍溶液中，除瞭主要鹽外，還常加入某些堿金屬、堿土金屬或銨鹽類，稱為導電鹽（conducting salt）。導電鹽的作用是提高鍍液的導電性，改善鍍液的分散能力。在總電流一定時，鍍液導電性越好，槽電壓越低，越節能。如鉀鹽鍍鋅中加入的氯化鉀。
研究中還發現，附加鹽對提高陰極極化有一定的影響作用，主要因為外來離子的加入，使離子強度增大，沉積金屬離子的活度降低，從而提高瞭陰極極化。例如硫酸鹽鍍鎳液中加入硫酸鈉和硫酸鎂，既增加溶液的電導率，又能使鍍層更加細緻均勻。目前的理論不足以預測一種導電鹽對提高陰極極化的效果，因為有些導電金屬離子的水化能力特彆強，使主鹽離子去水化而容易放電，從而減低瞭陰極極化的作用，因此隻能通過試驗來確定。
導電鹽中除陽離子外，陰離子也起一定作用，如焦磷酸鹽鍍銅锡閤金中使用的硝酸鉀或硝酸銨，就是利用其中的硝酸根來擴大陰極電流密度範圍；又如鍍鎳中的氯化鈉，利用其中的氯離子來促進陽極正常溶解。
導電鹽的選擇不僅要考慮導電效果，而且要考慮導電鹽電離齣的陰、陽離子是否對鍍液、鍍層有副作用。一般而言，鉀鹽比鈉鹽的導電效果好，堿性條件下不宜用銨鹽。由於K+、NH纔會增加鍍鎳層的硬度和脆性，所以一般鍍鎳宜加入鈉鹽，專門鍍硬鎳可加入氯化銨；而焦磷酸鹽鍍銅則隻能用鉀鹽，因為焦磷酸鈉溶解度很小，會損失焦磷酸根。
導電鹽的加入量也並非越多越好，根據工藝的不同，導電鹽用量有一個最佳值。超過最佳含量，電導率反而下降。當導電鹽多時還會有其他副作用，如鉀鹽鍍鋅中，氯化鉀過多，鹽析現象會降低添加劑中錶麵活性物質的溶解度及其濁點，導緻添加劑呈油狀浮齣。酸性鍍鎳中如氯化鈉含量過高，過多的氯離子會加速陽極溶解，使陽極呈粉狀脫落，鍍液中鎳離子含量過高。
3.1.4 緩衝劑
鍍液中加入pH緩衝劑（buffering agent）的目的是穩定溶液的pH值，特彆是陰極錶麵附近的pH值，並對提高陰極極化有一定作用，也有利於提高鍍液的分散能力和鍍層質量。
根據鍍液pH值的不同，電鍍生産中常用的添加劑有硼酸、乙酸一乙酸鹽、氨水一銨鹽等弱電解質，如鍍鎳溶液中的H3803和焦磷酸鹽鍍液中的Naz HPOt等。
任何一種緩衝劑都隻能在一定的範圍內具有較好的緩衝作用，超過這一範圍其緩衝作用將不明顯或完全沒有緩衝作用，過多的緩衝劑既無必要，還有可能降低電流效率或産生其他副作用。
由於緩衝劑可以減緩陰極錶麵因析氫而造成的局部pH值的升高，並能將其控製在最佳值範圍內，所以對提高陰極極化有一定作用，也有利於提高鍍液的分散能力和鍍層質量。

前言/序言

電鍍作為一種重要的錶麵處理技術，在材料防護、精飾和獲得功能鍍層等方麵具有重要的應用。《電鍍工藝學》也是材料類、化工類專業中錶麵工程領域重要的專業課程之一。
為瞭滿足高等院校相關專業本、專科教學需要及電鍍技術領域的需求，我們編寫瞭《電鍍工藝學》。編寫過程力求遵循認知規律，注重內容的連續性和邏輯性，使大傢能對電鍍原理、電鍍工藝和電鍍質量管理形成完整的概念。在簡要介紹電鍍電極過程、影響鍍層組織及分布的因素等基本理論的基礎上，重點介紹瞭電鍍前處理工藝、單金屬電鍍、閤金電鍍、化學鍍及不同材料的轉化膜處理工藝，簡單介紹瞭鍍液及鍍層性能測試方法、電鍍清潔生産的基本知識。工藝部分力求內容的實用性，可操作性。在介紹工藝配方、工藝條件的同時，對鍍液成分、電沉積條件、鍍液中雜質成分對鍍層質量的影響作瞭較詳盡的分析，為讀者全麵掌握電鍍工藝、解決電鍍過程齣現的問題拓展瞭思路。因此，本書對從事電鍍生産、科研、設計的工程技術人員也很有參考價值。《電鍍工藝學》是一門以實驗為基礎、實踐性很強的課程，為此，在書後列齣瞭與本課程教學內容密切相關的七個實驗，供選用。
全書內容分為十章。第1章、第5章、6��4、6��5、7��3、7��5、8��1、9��6由馮立明編寫，第2章～第4章、6��1、6��3、7��1、7��4、8��2、9��1、9��5和實驗部分由王玥編寫，6��2、9��2～9��4和第10章由蔡元興編寫，7��2、8��3由郭曉斐編寫，6��6、6��7由張華平、劉春霞編寫。王續建、龍傑州等電鍍技術人員提供瞭相關技術資料，石磊、魏雪、劉艷等參與瞭部分文字的整理工作。全書由馮立明、王玥主編，石金生、劉靜萍對書稿提齣瞭許多建議。
本書編寫過程中，參考瞭國內外專傢和同行的大量著作和文獻，藉鑒瞭一些企業的工藝資料，在此錶示誠摯的感謝！
由於編者水平所限，疏漏及不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

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