电镀合金技术及应用

　　《电镀合金技术及应用》在介绍金属结构及合金热力学基础上，全面阐述了合金沉积（电镀合金）的电极电位计算、合金沉积的电结晶过程、合金沉积的传质过程及其对合金沉积的影响，对合金沉积电化学分析方法与研究方法、合金沉积的阳极、合金覆盖层的腐蚀及若干常见合金沉积工艺也进行了深入介绍。本书适合电镀、电化学加工、应用电化学等专业大专院校师生、相关研究人员，及其他对合金电镀有兴趣且具有一定电化学基础的技术人员阅读。

　　陈治良，重庆长安工业（集团）有限责任公司高级工程师，主要进行生产技术工作，解决表面处理等车间日常生产中出现的问题，从事涂料、磷化、镀铬及合金电镀等工艺的开发工作。主编《现代涂装手册》、《简明电镀手册》等图书。

第1 章 合金电镀基础———金属的结构、成键与能带模型　　001
1.1　金属结构与金属键　　　　　　　　　　　　 001
1.1.1 金属结构　　　　　　　　　　　　　 001
1.1.2 金属键　　　　　　　　　　　　　007
1.2　合金热力学　　　　　　　　　　　　　010
1.2.1 合金热力学模型　　　　　　　　　　　010
1.2.2 合金热力学计算　　　　　　　　　　　021
1.3　金属的费米能级与镀层表面电子转移　　　　　　　　 039
1.3.1 电子跃迁的隧道效应　　　　　　　　　　040
1.3.2 弗兰克-康登(Frank-Condon)原理　　　　　　　　 043
1.3.3 金属和溶液中电子能级的分布　　　　　　　　043
1.3.4 电极/溶液界面的电子跃迁　　　　　　　　　046
1.3.5 平衡电位下和电极极化时的电子跃迁　　　　　　　 048
第2章 合金沉积的电极电位　　　　　　　　　 051
2.1　金属沉积的电极电位与电流　　　　　　　　　　 051
2.1.1 “孤立相”的几种电位　　　　　　　　　　051
2.1.2 离子与溶剂的相互作用　　　　　　　　　　 055
2.2　合金组织对沉积电位的影响　　　　　　　　　　 057
2.2.1 单金属沉积电极电位　　　　　　　　　　057
2.2.2 合金电镀的电极电位　　　　　　　　　　059
2.2.3 合金热力学对电极电位的一种推算方法　　　　　　067
2.2.4 合金共沉积的条件　　　　　　　　　　　 070
2.2.5 合金共沉积分类　　　　　　　　　　　071
2.3　配离子的平衡电位　　　　　　　　　　　　 073
2.4　在不同金属基底上的电沉积　　　　　　　　　　 076
第3 章 合金沉积的传质过程　　　　　　　　　 078
3.1　电沉积的三种传质过程　　　　　　　　　　　 078
3.1.1 三种传质方式　　　　　　　　　　　　 078
3.1.2 三种传质方式电荷传递　　　　　　　　　　 080
3.2　扩散传质对合金沉积电极电位及电流密度的影响　　　　　082
3.2.1 单金属沉积的扩散传质　　　　　　　　　　 082
3.2.2 单金属沉积的电极电位　　　　　　　　　　 083
3.2.3 合金沉积的电流密度　　　　　　　　　　085
3.2.4 合金沉积的电极电位　　　　　　　　　　086
3.3　电荷传递步骤和传质联合控制下的稳态伏安曲线　　　　　087
3.4　扩散控制下电沉积随时间的变化过程　　　　　　　　 092
3.4.1 电流随时间的变化　　　　　　　　　　　 092
3.4.2 电位随时间的变化关系　　　　　　　　　　 096
3.5　扩散研究的新方法　　　　　　　　　　　　 097
3.5.1 Maxwel-l Stefan 方程　　　　　　　　　　098
3.5.2 多组分体型的普遍化Maxwel-l Stefan 方程　　　　　　 100
3.5.3 电解质溶液　　　　　　　　　　　　102
第4 章 合金电沉积过程中电子转移动力学过程　　　　　 105
4.1　电极上的化学反应　　　　　　　　　　　　 105
4.2　单金属沉积的电子转移动力学过程　　　　　　　　106
4.3　高过电位下的电化学极化规律　　　　　　　　　113
4.4　低过电位下的电化学极化规律　　　　　　　　　116
4.5　电极多电子转移步骤　　　　　　　　　　　118
4.6　合金沉积的电子转移动力学过程　　　　　　　　　 121
4.7　合金电沉积行为的理论解释　　　　　　　　　　 126
4.8　电沉积合金的微结构　　　　　　　　　　　131
第5 章 合金沉积的结晶　　　　　　　　　　 133
5.1　金属电沉积的基本历程和特点　　　　　　　　　133
5.1.1 金属电沉积的基本历程　　　　　　　　　　 133
5.1.2 金属电沉积过程的特点　　　　　　　　　　 134
5.2　金属的阴极还原过程　　　　　　　　　　　135
5.2.1 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性　　　　　　135
5.2.2 简单金属离子的阴极还原　　　　　　　　　137
5.2.3 金属络离子的阴极还原　　　　　　　　　　 137
5.3　金属电结晶过程　　　　　　　　　　　　139
5.3.1 沉积表面的吸附原子　　　　　　　　　　140
5.3.2 合金电沉积　　　　　　　　　　　　145
5.3.3 电结晶形核过程　　　　　　　　　　　150
5.3.4 在已有晶面上的延续生长　　　　　　　　　157
5.4　不同基体上电沉积的动力学探讨　　　　　　　　　 160
第6 章 合金电沉积的研究方法　　　　　　　　　 161
6.1　极谱分析方法　　　　　　　　　　　　　 161
6.2　伏安方法　　　　　　　　　　　　　　 167
6.2.1 线性扫描伏安方法　　　　　　　　　　　 168
6.2.2 循环伏安方法　　　　　　　　　　　　 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 由阻抗求动力学参数　　　　　　　　　　183
6.3.3 混合电位下的交流阻抗　　　　　　　　　　 187
6.4　流体动力学方法　　　　　　　　　　　　194
6.5　数值模拟的方法　　　　　　　　　　　　197
第7 章 合金镀层的阳极　　　　　　　　　　 198
7.1　金属阳极溶解过程的一般特点　　　　　　　　　198
7.2　金属钝化的理论解释　　　　　　　　　　　202
7.2.1 金属钝化的原因　　　　　　　　　　　202
7.2.2 成相膜理论　　　　　　　　　　　　203
7.2.3 吸附理论　　　　　　　　　　　　　 204
7.3　影响金属阳极过程的主要因素　　　　　　　　　205
7.3.1 金属本性的影响　　　　　　　　　　　205
7.3.2 溶液组成的影响　　　　　　　　　　　206
7.4　钝态金属的活化　　　　　　　　　　　　209
7.5　合金镀层的阳极　　　　　　　　　　　　210
第8 章 合金镀层的腐蚀与防护　　　　　　　　212
8.1　金属的腐蚀　　　　　　　　　　　　　212
8.1.1 电化学腐蚀原理　　　　　　　　　　　212
8.1.2 金属的稳定性　　　　　　　　　　　　 222
8.2　金属防腐蚀　　　　　　　　　　　　　225
8.2.1 材料的表面处理　　　　　　　　　　　225
8.2.2 电化学保护　　　　　　　　　　　　227
8.2.3 缓蚀剂的防腐蚀作用　　　　　　　　　　228
第9 章 锌基合金电镀工艺　　　　　　　　　230
9.1　仿金电镀　　　　　　　　　　　　　　 230
9.1.1 工艺规范　　　　　　　　　　　　　 231
9.1.2 溶液的配制方法　　　　　　　　　　　231
9.1.3 成分和工艺条件的影响　　　　　　　　　　 231
9.1.4 无氰仿金电镀　　　　　　　　　　　　 233
9.1.5 镀后处理　　　　　　　　　　　　　 233
9.1.6 注意事项　　　　　　　　　　　　　 233
9.1.7 合金镀层故障处理　　　　　　　　　　　 233
9.1.8 不合格镀层退除　　　　　　　　　　　234
9.2　电镀锌铁合金　　　　　　　　　　　　　 235
9.2.1 硫酸盐及氯化物镀锌铁合金　　　　　　　　　 235
9.2.2 焦磷酸盐镀锌铁合金　　　　　　　　　　238
9.2.3 锌酸盐镀锌铁合金　　　　　　　　　　　 241
9.2.4 锌铁合金镀层的电镀后处理　　　　　　　　　 243
9.3　电镀锌镍合金　　　　　　　　　　　　　 246
9.3.1 氯化物体系电镀锌镍合金　　　　　　　　　247
9.3.2 硫酸盐体系电镀锌镍合金　　　　　　　　　252
9.3.3 硫酸盐-氯化物镀液电镀锌镍合金　　　　　　　　 254
9.3.4 锌酸盐电镀锌镍合金　　　　　　　　　　255
9.3.5 锌镍合金镀层的钝化处理　　　　　　　　　257
9.3.6 锌镍合金镀层的除氢处理　　　　　　　　　260
9.3.7 不合格锌镍合金镀层的去除　　　　　　　　　 260
9.4　电镀锌钴合金　　　　　　　　　　　　　 260
9.4.1 氯化物电镀锌钴合金　　　　　　　　　　260
9.4.2 锌酸盐电镀锌钴合金　　　　　　　　　　262
9.4.3 硫酸盐体系电镀锌钴合金　　　　　　　　　263
第10 章 锡基合金电镀工艺　　　　　　　　　267
10.1　铜锡合金　　　　　　　　　　　　　267
10.1.1 铜锡合金的分类、特性与用途　　　　　　　　267
10.1.2 氰化镀铜锡合金　　　　　　　　　　　 268
10.1.3 无氰镀铜锡合金工艺　　　　　　　　　　 271
10.2　锡镍合金电镀　　　　　　　　　　　　272
10.2.1 锡镍合金的特性与用途　　　　　　　　　272
10.2.2 氟化物镀锡镍合金工艺与应用　　　　　　　　 273
10.2.3 其他锡镍合金电镀工艺　　　　　　　　　274
10.2.4 装饰性黑色(枪色)锡镍合金和黑锡镍铜合金　　　　　276
10.3　锡钴合金电镀　　　　　　　　　　　　280
10.3.1 镀液的成分及工艺条件　　　　　　　　　280
10.3.2 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 282
10.3.3 工艺流程和镀后处理　　　　　　　　　　 282
10.3.4 操作注意与镀液的维护　　　　　　　　　282
10.4　铅锡合金电镀　　　　　　　　　　　　283
10.4.1 铅锡合金的特性　　　　　　　　　　　 283
10.4.2 电镀工艺与应用　　　　　　　　　　　 284
10.4.3 镀液成分与作用　　　　　　　　　　　 286
10.4.4 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 287
10.4.5 镀液的管理与维护　　　　　　　　　　287
10.4.6 铅锡合金常见故障　　　　　　　　　　288
10.4.7 不良镀层的退除　　　　　　　　　　　 290
10.5　锡锌合金电镀　　　　　　　　　　　　290
10.5.1 氰化物电镀锡锌合金　　　　　　　　　　 291
10.5.2 柠檬酸盐电镀锡锌合金　　　　　　　　　293
10.5.3 焦磷酸盐电镀锡锌合金　　　　　　　　　295
10.5.4 氟硼酸盐电镀锡锌合金　　　　　　　　　296
10.5.5 锡锌合金镀层的钝化处理　　　　　　　　　 296
10.5.6 锡锌合金镀层的退除　　　　　　　　　　 298
第11 章 镍基合金及其他二元合金电镀工艺　　　　　　 299
11.1　镍铁合金电镀　　　　　　　　　　　　299
11.1.1 成分及工艺条件　　　　　　　　　　　 300
11.1.2 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 301
11.1.3 镀液成分作用及维护　　　　　　　　　　 301
11.1.4 故障及其排除方法　　　　　　　　　　303
11.2　镍磷合金电镀　　　　　　　　　　　　305
11.2.1 镀液成分及工艺条件　　　　　　　　　　 306
11.2.2 镀液的配制和维护　　　　　　　　　　306
11.2.3 主要成分和工艺参数的影响　　　　　　　　307
11.3　镍钯合金电镀　　　　　　　　　　　　308
11.3.1 镀液成分及工艺条件　　　　　　　　　　 308
11.3.2 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 310
11.3.3 镀液成分及工艺参数的影响　　　　　　　　310
11.4　镍钨合金电镀　　　　　　　　　　　　312
11.4.1 性质与用途　　　　　　　　　　　　 312
11.4.2 镀液成分及工艺条件　　　　　　　　　　 313
11.4.3 镀液成分及工艺参数的影响　　　　　　　　313
11.5　其他二元合金电镀　　　　　　　　　　　315
11.5.1 镉钛合金电镀　　　　　　　　　　　315
11.5.2 锌铬合金电镀　　　　　　　　　　　315
第12章 多元合金电镀工艺　　　　　　　　　317
12.1　镀锌镍铁合金　　　　　　　　　　　　317
12.1.1 锌镍铁合金的特性与用途　　　　　　　　　 317
12.1.2 镀液的成分及工艺条件　　　　　　　　　317
12.1.3 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 318
12.1.4 镀液的维护与控制　　　　　　　　　　318
12.1.5 不良锌镍铁合金层的退除　　　　　　　　　 319
12.2　滚镀光亮锌铁钴合金　　　　　　　　　　　 319
12.2.1 电镀锌铁钴合金的性质和用途　　　　　　　　 319
12.2.2 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 320
12.2.3 镀液的维护　　　　　　　　　　　　 320
12.2.4 滚镀锌铁钴合金常见故障及对策　　　　　　　320
12.3　电镀锡钴锌合金　　　　　　　　　　　　 320
12.3.1 电镀锡钴锌工艺规范　　　　　　　　　　 321
12.3.2 镀液的配制　　　　　　　　　　　　 321
12.3.3 镀液成分作用及其维护管理注意事项　　　　　321
12.3.4 故障处理　　　　　　　　　　　　322
12.3.5 钝化　　　　　　　　　　　　　322
参考文献　　　　　　　　　　　　　323