電鍍合金技術及應用

第1 章 合金電鍍基礎———金屬的結構、成鍵與能帶模型　　001
1.1　金屬結構與金屬鍵　　　　　　　　　　　　 001
1.1.1 金屬結構　　　　　　　　　　　　　 001
1.1.2 金屬鍵　　　　　　　　　　　　　007
1.2　合金熱力學　　　　　　　　　　　　　010
1.2.1 合金熱力學模型　　　　　　　　　　　010
1.2.2 合金熱力學計算　　　　　　　　　　　021
1.3　金屬的費米能級與鍍層表面電子轉移　　　　　　　　 039
1.3.1 電子躍遷的隧道效應　　　　　　　　　　040
1.3.2 弗蘭克-康登(Frank-Condon)原理　　　　　　　　 043
1.3.3 金屬和溶液中電子能級的分布　　　　　　　　043
1.3.4 電極/溶液界面的電子躍遷　　　　　　　　　046
1.3.5 平衡電位下和電極極化時的電子躍遷　　　　　　　 048
第2章 合金沉積的電極電位　　　　　　　　　 051
2.1　金屬沉積的電極電位與電流　　　　　　　　　　 051
2.1.1 “孤立相”的幾種電位　　　　　　　　　　051
2.1.2 離子與溶劑的相互作用　　　　　　　　　　 055
2.2　合金組織對沉積電位的影響　　　　　　　　　　 057
2.2.1 單金屬沉積電極電位　　　　　　　　　　057
2.2.2 合金電鍍的電極電位　　　　　　　　　　059
2.2.3 合金熱力學對電極電位的一種推算方法　　　　　　067
2.2.4 合金共沉積的條件　　　　　　　　　　　 070
2.2.5 合金共沉積分類　　　　　　　　　　　071
2.3　配離子的平衡電位　　　　　　　　　　　　 073
2.4　在不同金屬基底上的電沉積　　　　　　　　　　 076
第3 章 合金沉積的傳質過程　　　　　　　　　 078
3.1　電沉積的三種傳質過程　　　　　　　　　　　 078
3.1.1 三種傳質方式　　　　　　　　　　　　 078
3.1.2 三種傳質方式電荷傳遞　　　　　　　　　　 080
3.2　擴散傳質對合金沉積電極電位及電流密度的影響　　　　　082
3.2.1 單金屬沉積的擴散傳質　　　　　　　　　　 082
3.2.2 單金屬沉積的電極電位　　　　　　　　　　 083
3.2.3 合金沉積的電流密度　　　　　　　　　　085
3.2.4 合金沉積的電極電位　　　　　　　　　　086
3.3　電荷傳遞步驟和傳質聯(lián)合控制下的穩(wěn)態(tài)伏安曲線　　　　　087
3.4　擴散控制下電沉積隨時間的變化過程　　　　　　　　 092
3.4.1 電流隨時間的變化　　　　　　　　　　　 092
3.4.2 電位隨時間的變化關系　　　　　　　　　　 096
3.5　擴散研究的新方法　　　　　　　　　　　　 097
3.5.1 Maxwel-l Stefan 方程　　　　　　　　　　098
3.5.2 多組分體型的普遍化Maxwel-l Stefan 方程　　　　　　 100
3.5.3 電解質溶液　　　　　　　　　　　　102
第4 章 合金電沉積過程中電子轉移動力學過程　　　　　 105
4.1　電極上的化學反應　　　　　　　　　　　　 105
4.2　單金屬沉積的電子轉移動力學過程　　　　　　　　106
4.3　高過電位下的電化學極化規(guī)律　　　　　　　　　113
4.4　低過電位下的電化學極化規(guī)律　　　　　　　　　116
4.5　電極多電子轉移步驟　　　　　　　　　　　118
4.6　合金沉積的電子轉移動力學過程　　　　　　　　　 121
4.7　合金電沉積行為的理論解釋　　　　　　　　　　 126
4.8　電沉積合金的微結構　　　　　　　　　　　131
第5 章 合金沉積的結晶　　　　　　　　　　 133
5.1　金屬電沉積的基本歷程和特點　　　　　　　　　133
5.1.1 金屬電沉積的基本歷程　　　　　　　　　　 133
5.1.2 金屬電沉積過程的特點　　　　　　　　　　 134
5.2　金屬的陰極還原過程　　　　　　　　　　　135
5.2.1 金屬離子從水溶液中陰極還原的可能性　　　　　　135
5.2.2 簡單金屬離子的陰極還原　　　　　　　　　137
5.2.3 金屬絡離子的陰極還原　　　　　　　　　　 137
5.3　金屬電結晶過程　　　　　　　　　　　　139
5.3.1 沉積表面的吸附原子　　　　　　　　　　140
5.3.2 合金電沉積　　　　　　　　　　　　145
5.3.3 電結晶形核過程　　　　　　　　　　　150
5.3.4 在已有晶面上的延續(xù)生長　　　　　　　　　157
5.4　不同基體上電沉積的動力學探討　　　　　　　　　 160
第6 章 合金電沉積的研究方法　　　　　　　　　 161
6.1　極譜分析方法　　　　　　　　　　　　　 161
6.2　伏安方法　　　　　　　　　　　　　　 167
6.2.1 線性掃描伏安方法　　　　　　　　　　　 168
6.2.2 循環(huán)伏安方法　　　　　　　　　　　　 174
6.3　阻抗分析方法　　　　　　　　　　　　　 177
6.3.1 阻抗分析方法原理　　　　　　　　　　　 177
6.3.2 由阻抗求動力學參數(shù)　　　　　　　　　　183
6.3.3 混合電位下的交流阻抗　　　　　　　　　　 187
6.4　流體動力學方法　　　　　　　　　　　　194
6.5　數(shù)值模擬的方法　　　　　　　　　　　　197
第7 章 合金鍍層的陽極　　　　　　　　　　 198
7.1　金屬陽極溶解過程的一般特點　　　　　　　　　198
7.2　金屬鈍化的理論解釋　　　　　　　　　　　202
7.2.1 金屬鈍化的原因　　　　　　　　　　　202
7.2.2 成相膜理論　　　　　　　　　　　　203
7.2.3 吸附理論　　　　　　　　　　　　　 204
7.3　影響金屬陽極過程的主要因素　　　　　　　　　205
7.3.1 金屬本性的影響　　　　　　　　　　　205
7.3.2 溶液組成的影響　　　　　　　　　　　206
7.4　鈍態(tài)金屬的活化　　　　　　　　　　　　209
7.5　合金鍍層的陽極　　　　　　　　　　　　210
第8 章 合金鍍層的腐蝕與防護　　　　　　　　212
8.1　金屬的腐蝕　　　　　　　　　　　　　212
8.1.1 電化學腐蝕原理　　　　　　　　　　　212
8.1.2 金屬的穩(wěn)定性　　　　　　　　　　　　 222
8.2　金屬防腐蝕　　　　　　　　　　　　　225
8.2.1 材料的表面處理　　　　　　　　　　　225
8.2.2 電化學保護　　　　　　　　　　　　227
8.2.3 緩蝕劑的防腐蝕作用　　　　　　　　　　228
第9 章 鋅基合金電鍍工藝　　　　　　　　　230
9.1　仿金電鍍　　　　　　　　　　　　　　 230
9.1.1 工藝規(guī)范　　　　　　　　　　　　　 231
9.1.2 溶液的配制方法　　　　　　　　　　　231
9.1.3 成分和工藝條件的影響　　　　　　　　　　 231
9.1.4 無氰仿金電鍍　　　　　　　　　　　　 233
9.1.5 鍍后處理　　　　　　　　　　　　　 233
9.1.6 注意事項　　　　　　　　　　　　　 233
9.1.7 合金鍍層故障處理　　　　　　　　　　　 233
9.1.8 不合格鍍層退除　　　　　　　　　　　234
9.2　電鍍鋅鐵合金　　　　　　　　　　　　　 235
9.2.1 硫酸鹽及氯化物鍍鋅鐵合金　　　　　　　　　 235
9.2.2 焦磷酸鹽鍍鋅鐵合金　　　　　　　　　　238
9.2.3 鋅酸鹽鍍鋅鐵合金　　　　　　　　　　　 241
9.2.4 鋅鐵合金鍍層的電鍍后處理　　　　　　　　　 243
9.3　電鍍鋅鎳合金　　　　　　　　　　　　　 246
9.3.1 氯化物體系電鍍鋅鎳合金　　　　　　　　　247
9.3.2 硫酸鹽體系電鍍鋅鎳合金　　　　　　　　　252
9.3.3 硫酸鹽-氯化物鍍液電鍍鋅鎳合金　　　　　　　　 254
9.3.4 鋅酸鹽電鍍鋅鎳合金　　　　　　　　　　255
9.3.5 鋅鎳合金鍍層的鈍化處理　　　　　　　　　257
9.3.6 鋅鎳合金鍍層的除氫處理　　　　　　　　　260
9.3.7 不合格鋅鎳合金鍍層的去除　　　　　　　　　 260
9.4　電鍍鋅鈷合金　　　　　　　　　　　　　 260
9.4.1 氯化物電鍍鋅鈷合金　　　　　　　　　　260
9.4.2 鋅酸鹽電鍍鋅鈷合金　　　　　　　　　　262
9.4.3 硫酸鹽體系電鍍鋅鈷合金　　　　　　　　　263
第10 章 錫基合金電鍍工藝　　　　　　　　　267
10.1　銅錫合金　　　　　　　　　　　　　267
10.1.1 銅錫合金的分類、特性與用途　　　　　　　　267
10.1.2 氰化鍍銅錫合金　　　　　　　　　　　 268
10.1.3 無氰鍍銅錫合金工藝　　　　　　　　　　 271
10.2　錫鎳合金電鍍　　　　　　　　　　　　272
10.2.1 錫鎳合金的特性與用途　　　　　　　　　272
10.2.2 氟化物鍍錫鎳合金工藝與應用　　　　　　　　 273
10.2.3 其他錫鎳合金電鍍工藝　　　　　　　　　274
10.2.4 裝飾性黑色(槍色)錫鎳合金和黑錫鎳銅合金　　　　　276
10.3　錫鈷合金電鍍　　　　　　　　　　　　280
10.3.1 鍍液的成分及工藝條件　　　　　　　　　280
10.3.2 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 282
10.3.3 工藝流程和鍍后處理　　　　　　　　　　 282
10.3.4 操作注意與鍍液的維護　　　　　　　　　282
10.4　鉛錫合金電鍍　　　　　　　　　　　　283
10.4.1 鉛錫合金的特性　　　　　　　　　　　 283
10.4.2 電鍍工藝與應用　　　　　　　　　　　 284
10.4.3 鍍液成分與作用　　　　　　　　　　　 286
10.4.4 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 287
10.4.5 鍍液的管理與維護　　　　　　　　　　287
10.4.6 鉛錫合金常見故障　　　　　　　　　　288
10.4.7 不良鍍層的退除　　　　　　　　　　　 290
10.5　錫鋅合金電鍍　　　　　　　　　　　　290
10.5.1 氰化物電鍍錫鋅合金　　　　　　　　　　 291
10.5.2 檸檬酸鹽電鍍錫鋅合金　　　　　　　　　293
10.5.3 焦磷酸鹽電鍍錫鋅合金　　　　　　　　　295
10.5.4 氟硼酸鹽電鍍錫鋅合金　　　　　　　　　296
10.5.5 錫鋅合金鍍層的鈍化處理　　　　　　　　　 296
10.5.6 錫鋅合金鍍層的退除　　　　　　　　　　 298
第11 章 鎳基合金及其他二元合金電鍍工藝　　　　　　 299
11.1　鎳鐵合金電鍍　　　　　　　　　　　　299
11.1.1 成分及工藝條件　　　　　　　　　　　 300
11.1.2 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 301
11.1.3 鍍液成分作用及維護　　　　　　　　　　 301
11.1.4 故障及其排除方法　　　　　　　　　　303
11.2　鎳磷合金電鍍　　　　　　　　　　　　305
11.2.1 鍍液成分及工藝條件　　　　　　　　　　 306
11.2.2 鍍液的配制和維護　　　　　　　　　　306
11.2.3 主要成分和工藝參數(shù)的影響　　　　　　　　307
11.3　鎳鈀合金電鍍　　　　　　　　　　　　308
11.3.1 鍍液成分及工藝條件　　　　　　　　　　 308
11.3.2 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 310
11.3.3 鍍液成分及工藝參數(shù)的影響　　　　　　　　310
11.4　鎳鎢合金電鍍　　　　　　　　　　　　312
11.4.1 性質與用途　　　　　　　　　　　　 312
11.4.2 鍍液成分及工藝條件　　　　　　　　　　 313
11.4.3 鍍液成分及工藝參數(shù)的影響　　　　　　　　313
11.5　其他二元合金電鍍　　　　　　　　　　　315
11.5.1 鎘鈦合金電鍍　　　　　　　　　　　315
11.5.2 鋅鉻合金電鍍　　　　　　　　　　　315
第12章 多元合金電鍍工藝　　　　　　　　　317
12.1　鍍鋅鎳鐵合金　　　　　　　　　　　　317
12.1.1 鋅鎳鐵合金的特性與用途　　　　　　　　　 317
12.1.2 鍍液的成分及工藝條件　　　　　　　　　317
12.1.3 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 318
12.1.4 鍍液的維護與控制　　　　　　　　　　318
12.1.5 不良鋅鎳鐵合金層的退除　　　　　　　　　 319
12.2　滾鍍光亮鋅鐵鈷合金　　　　　　　　　　　 319
12.2.1 電鍍鋅鐵鈷合金的性質和用途　　　　　　　　 319
12.2.2 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 320
12.2.3 鍍液的維護　　　　　　　　　　　　 320
12.2.4 滾鍍鋅鐵鈷合金常見故障及對策　　　　　　　320
12.3　電鍍錫鈷鋅合金　　　　　　　　　　　　 320
12.3.1 電鍍錫鈷鋅工藝規(guī)范　　　　　　　　　　 321
12.3.2 鍍液的配制　　　　　　　　　　　　 321
12.3.3 鍍液成分作用及其維護管理注意事項　　　　　321
12.3.4 故障處理　　　　　　　　　　　　322
12.3.5 鈍化　　　　　　　　　　　　　322
參考文獻　　　　　　　　　　　　　323