PAGEPAGE136 -PAGE1-電鍍文獻第一章表面處理概

……………………1第二章電鍍基本原理與概念

…………………………7第三章前處理…………………………19

第四章鍍銅……………………………30第五章鍍鎳

……………………………39第六章鍍鉻

……………………………41第七章鍍鋅……………………………45

第八章鍍鎘

……………………………47第九章鍍錫

……………………………50第十章鍍銀

……………………………53第十一章鍍金…………………………55第十二章合金電鍍……………………56第十三章特殊電鍍……………………58第十四章無電鍍………………………59第十五章非導體及塑料電鍍…………………………62第十六章鋁陽極處理

…………………64第十七章化成處理……………………66第十八章電鍍廢物處理及回收………………………68

第十九章電鍍浴的管理………………71第二十章電鍍管理……………………73

第二十一章電鍍問題…………………77第一章表面處理概論1.1表面處理(SurfaceTreatment)

表面處理的對象非常廣泛﹐從傳統工業到現在的高科技工業﹐從以前的金屬表面到現在的塑料,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽命延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理(surfacetreatment)或稱為表面加工(surfacefinishing).1.1.1金屬表面處理(metalsurfacetreatment)

金屬經初步加工成型后需修飾金屬表面,美化金屬表面,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程﹐稱之為金屬表面處理﹐或稱之金屬表面加工(metalsurfacefinishing)。1.2表面處理的目的表面處理的目的可以分四大類:(1)美觀(appearance).

(2)防護(protection)

(3)特殊表面性質(specialsurfaceproperties)

(4)機械或工程性質(mechanicalorengineeringproperties)(1)美觀(appearance)

為了提高制品之附加價值,賦予制品表面美觀﹐例如裝飾性電鍍(decorativeplating)Au﹐Ag﹐Rh﹐,Ni﹐Cr﹐黃銅等電鍍(electroplating)。(2)防護(protection)

為了延長制品的壽命﹐在制品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料﹐例如保護性電鍍(protective

plating)Sn﹐Cd﹐Ni﹐Cr﹐Sn等電鍍。(3)特殊表面性質(specialsurfaceproperties)1.提高制品之導電性(electricalconductiuity)﹐例如電鍍Ag﹐Cu。

2.提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業應用﹐例如Sn-Pb合金電鍍。

3.提高光線之反射性(lightreflectivity)例如宇宙飛船﹐人造衛星的外殼需反射光線﹐Ag及Rh的鍍層被應用上。

4.減小接觸阻抗(contactresistance)﹐例如在電子組件之Au及Pd電鍍。(4)機械或工程性質(mechanicalorengineeringproperties)1.提高制品之強度(strenth)﹐例如塑料電鍍。

2.提高制品之潤滑性(bearingpropertries)﹐例如多孔洛電鍍(porous

chromiumplating),內燃機之鋁合金活塞(piston﹐鍍錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮傷。

3.增加硬度(hardness)及耐磨性(wearresistance)﹐例如硬洛電鍍(hardchromiumplating)。

4.提高制品之耐熱性﹐,耐候性﹐抗幅射線﹐例如塑料﹑非金屬之電鍍。

5.滲碳(carburizing)﹐氮化(nitriding)之防止﹐例如鋼鐵表面硬化(casehardening)時在不要硬化部份鍍Cu。1.3表面處理之重要性

表面處理工業雖然不是工業之主流﹐但只有透過表面處理﹐制品的特性及價值才能充份發揮出來。應用電鍍(plating)﹐陽極處理(anodizing)﹐化成處理(convesioncoating)﹐涂裝(coating)等工業技術﹐達到防蝕﹐增進可焊性﹑潤滑性﹑耐磨性﹑附著性及鋼材防止滲碳等的多項目的。

所以表面處理為各種加工制造工業不可或缺的過程﹐從傳統工業到近代高科技﹐表面處理技術一直扮演非常重要性之角色。例如宇宙飛船﹐人造衛星﹐集成電路等之發展﹐表面處理技術都有決定性之影響。由于表面處理對材料日新月異﹐帶動相關科技工程之進步。1.4表面處理技術之種類從表面處理之特性可分類:表

_____機械法__珠擊法﹐切削﹐搪磨﹐撒砂﹐精磨﹐研磨﹐超加工。

面

_____冶金法__表面硬化﹐(淬火﹐滲碳﹐氮化)﹐擴散皮膜法。

形

_____化學法__電解研磨﹐酸洗﹐化學研磨﹐酸蝕雕刻。

成表

_____表面披覆__電鍍﹐無電鍍﹐熱浸鍍﹐熔射鍍﹐真空蒸著﹐陰極噴濺。

面

_____無機披覆__陽極處理﹐化成處理﹐著色﹐琺瑯處理。

披

_____有機披覆__涂裝﹐橡膠加襯﹐塑料加襯。

覆1.5國內表面處理工業之狀況及問題

依據民國70年行政院科技顧問組調查報告﹐有關表面處理工業﹐國內有約4000家﹐其中電鍍工業約占1200家﹐分散全省各地﹐主要的生產項目有﹕工業電鍍﹐裝飾電鍍﹐熱浸電鍍﹐陽極電鍍﹐化成電鍍﹐發色﹐涂裝﹐從事表面處理的工作人員有15000至20000人﹐具有專業知識程度者約1000人至1500人。1.5.1原料及設備之供應

大部分昂貴之原料依靠國外進口﹐生產設備多為國產﹐,較貴重之檢驗儀器設備75%是進口貨。國內原料成本極高﹐從業著負擔沉重﹐,應設法改善﹐防止貿易商操縱市場﹐更要鼓勵研究開發及生產重要之原料。1.5.2從業人員知識水平

一般從業人員的程度較低﹐科技知識及品管觀念缺乏﹐難有研究開發新產品﹐唯賴低廉勞力﹐以求生存。政府有關單位應定期舉辦研習會﹐使從業者獲得新知蔚為研究風氣﹐提高技術水準﹐對在職工程人員﹐鼓勵利用建教合作方式﹐進修或在職訓練﹐亦應舉辦各類技術鑒定考試﹐并規定業者之工廠作業需由技術士擔任。

表面處理對材料之附加價值甚高﹐先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發展﹐使得表面處理技術日新月異﹐我國要并駕齊驅﹐迎頭趕上﹐勢必從教育做起﹐,在大專院校設立正規教育之表面處理人才﹐才能有雄厚發展實力。鼓勵學校與工業界間之建教合作﹐技術性問題需要由學校帶動﹐學校要增添新設備﹐充實師資﹐積極培育專業人才﹐企業界要僅量聘用教育較高科技人員﹐以增加研究發展之潛力。1.5.3生產及經營方式

一般專業廠商規模不大﹐主要為訂貨生產﹐小規模工廠沒有管理制度﹐教育程度低,對人力,原料及能源造成無所謂的浪費.大廠則受到地下工廠惡性削價之競爭,影響小廠應集中投資,合并經營,始合乎經濟原則.就有生產設備應適時予以淘汰,換置自動化處理設備,能以簡化經營管理,提高生產效率,穩定質量,節省人工,提高產品之國際聲譽,促進工業升級.1.5.4廢物處理及公害

由于地下工廠甚多,使廢物形成嚴重之公害問題,廢物處理系統投資費用極高,非一般中小型表面處理工廠所能負擔維持得起,根據經驗及需要,認為設立表面處理專業區,集中處理廢物,廢水,不但能減少公害,而且能管制地下工廠.1.5.5表面處理公會

表面處理是工業發展中很重要的一環,避免或防止表面處理界之惡性競爭或市場操縱,加強廠商彼此合作,聯系與技術交流,應充份發揮公會功能,解決同業之困難.另應設有完整質量檢驗中心,集中檢驗,測定之服務,訂定表面處理標準規范,作為廠商質量改善或質量保證之依據.1.5.6表面處理技術數據

根據業者的反映,國內技術資料的獲得不亦且缺乏,技術難以突破,應設置有健全的表面技術數據處理中心,對研究開發者適時提供新穎充份之信息,對引進國外技術者提供可參考數據.1.6國內表面處理工業發展之方向

國內表面處理工業之技術自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業務代表或代理商.往往引進之技術并非最前進者或只是局部的,因此使本國產品質量遜于外貨乃為不可避免,產品之信譽及附加價值難以提升.國內學術機構也甚少做獨立性長期性之研究,國內欲求工業之升級,商品附加價值提高,必須大力提高表面處理技術,以達成支持各項金屬制造業,機器工業,電子工業之任務.1.6.1裝飾電鍍(decorativeplating)

裝飾電鍍之主要目的改進產品之外觀,提高產品附加價值,其主要產品如項鏈,胸針,耳環等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一,地下小廠不需付稅捐,廢水處里費用等,導致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環.所以發展之方向應為大廠增添新設備,提高技術水準,提高產品質量,加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合并經營才能進一步發展.1.6.2工程電鍍(engineeringplating）

工程電鍍之目的是增加產品之耐蝕力,延長使用壽命,改進機械性質等.現在許多精密模具無法使用機械加工,也使用電鍍法,稱之為電鑄(electroforming).工之規模較大,許多操作采用自動化,多附屬于大規模較大機器制造廠.

獨立之工程電鍍廠也大都與大型機器金屬制造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤a經濟發展,工程電鍍技術水準必須精益求精,力爭上游,其發展是大有可為的工程電鍍使用支持料數量巨大,因此廢物處理之公害問題需特別重視,稍一不慎將造成不可收拾的公害.

一般中小廠為節省開支沒有廢物處理設備,或有也只供參觀檢查時之用,浪費投資,罔顧員工及環境之安全與衛生.故今后發展方向為如何協助,促使這些小廠家合并始引進或研究開發更經濟更有效新技術.工程電鍍用之化學品如進鍍成性質之添加劑,多為國外原料供貨商之機密,利潤甚高,若能長期研究必能研就發展成功替代品,以減低本國電鍍工業之成本.1.6.3鍍錫(tinplating)

鍍錫生產應往高速率之連續生產方向發展,唯有使用高度自動化設備才能節省日益高漲之連續工資及能源.此種設備國內無法設計制造,需向國外引進技術,近年來使用鋁罐,鋁箔,塑料瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍,占去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產的開發國家如印度尼西亞,菲律賓,泰國,馬來西亞等也開始生產馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(tinfreesteel)之趨勢.1.6.4熱漫鍍鋅(zinchotdipcoating)

鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式占大多數,鍍鋅鋼片具有優良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建筑如用在頂板(roofing),側板(siding),廣告牌,風管等,其次為電器及機械業.國內鍍鋅鋼片業者需淘汰更新陳舊設備,采用新式連續式熱浸鍍鋅方式生產,產量大,質量佳,產品適用性廣,成本低并加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,焊接性及美麗彩色涂裝之需求提高制品之質量.如發展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅,單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等.1.6.5陽極處理(anodizing)

鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層氧化物膜,堅硬耐磨,抗蝕性極高,色澤優美.鋁合金本身易于加工,強度高,用途很廣,磥瑣T陽處理產品為鋁門窗,家具,照相機及儀表外殼另件.鋁材制造極其加工業也日益擴展,鋁陽處理有相當市場潛力.

陽極處理之發展例如硬質陽極處理(hardanodizing),在低溫電流亦有用交直流并用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用于活塞,汽缸,汽缸內襯,油壓機及渦輪之另件,汽閥,齒輪,'槍械另件,離合器,煞車圓片,(brakedisk),機器另見及工具等.浴溫,電流密度,溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之質量以達客戶要求.自動化需引進國外技術及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化.

1.6.6涂裝(coating)

涂裝工業之成長仍應會繼續擴大,應設法取締地下工廠以減少公害保障合法廠商,避免惡性競爭.教育用戶重視表面處理技術之價值,提高涂裝質量之要求.大廠商應力爭上游,自行發展高級產品而不能只埋怨小廠之低廉競銷.發展之趨勢大多采用粉體涂裝,以節省能源和溶劑并可減少公害.非溶劑之涂裝和省能源型(紫外線硬化,低溫硬化)之新產品我國涂裝工業當然應該迎頭趕上.

1.7學會,雜志及參考書籍

促進表面處理工業界之聯系,技術交流,標準規范之定訂,防止惡性競爭,市場之操縱等應設有功能的公會,協會以解決同業之困難.例如電鍍公會,陽極處理公會,涂裝公會等.學會及雜志社提供新知識,新科技之信息.在做研究開發工作,資料之取得是非常重要的,尤其是有關專利數據更具有價值.1.7.1學會有關表面處理技術之國內外學會有:(1)中國材料科學學會.

(2)中國鋼鐵學會.

(3)中國化學會.

(4)中國腐蝕防蝕學會.

(5)American,ElectroplaterSociety.

(6)American,ElectrochemicalSociety.

(7)American,NationalAssociationofCorrosionEngineers.

(8)英國Instituteofmetalfishing.

(9)英國CorrosionScienceSociety.

(10)英國CorrosionandProtectionAssociation.

(11)日本金屬表面技術學會.

(12)日本金屬學會第三分科會(金屬表面物理化學).

(13)日本鋼鐵學會.

(14)日本電器化學協會.

(15)日本化學學會.

(16)日本輕金屬學會.

(17)德國BunsenGesellechaff.1.7.2雜志有關表面處理雜志有:(1)國內:

金屬表面技術.

工業材料.

表面處理工業.

化工技術.

防蝕工程.

材料科技.(2)日本:

金屬表面技術.

防蝕技術.

金屬材料.

工業材料.(3)美國:

Plating

Corrosion

MetalFinishing

MaterialsProtection

ProductFinishing

MaterialsandMethods

IndustrialFinishing(4)英國:

Electroplating

MetalIndustry(5)德國:

Metalloberflanche

oberflachenentechnik

KorrosionundMetallschutz

WerkstoffeundKorrosion1.7.3參考書籍序號書名

作者

出版社1金屬電鍍學

林西音五洲2表面處理法

正文編輯正文3電鍍工程學

張金全五洲4實用電鍍理論與實際張良謙復文5實用金屬表面檢查試驗

賴耿陽復文6鋼鐵表面處理學王龍祥復文7ABS塑料電鍍

余時之大行8

ABS塑料電鍍處理

李守誠華聯9最新鍍金法

宋仰恒徐氏10實用電鍍學王大倫徐氏11實用電鍍技術實務

陳爾活南臺12最新電鍍實務

高興文笙13塑料鍍金與非導體表面處理法廖明隆文笙14無電解鍍金

神戶德藏復漢15工業廢水之理論與實務韓麗明徐氏16表面處理

馬炳琦高立17鍍銅技術操作

李守誠華聯18電鍍工程學

尤光先徐氏19電鍍鎳光澤劑陳宏澤陳宏澤20鍍銅技術處理

黃松奇五洲21鍍金技術處理楊松堅五洲22電鍍工廠的廢水處理雍知盛雍知盛23電鍍教程

白蓉生徐氏24電鍍的基本原理雍知盛雍知盛25硬路電鍍之理論及應用

雍知盛總匯26鋁及其合金表面處理

陳奇松五洲27鋁的表面處理

陳宏澤陳宏澤28貴金屬電鍍學

白蓉生徐氏29何氏槽電鍍試驗

雍知盛雍知盛30金屬研磨

傅貼樁徐氏31金屬表面處理

繆伯初正中32金屬真空鍍

余時之大行33金屬表面染色處理

黃奇松五洲34金屬的表面處理與加工

劉俊杰徐氏35金屬電鍍法

秀山雄大孚36實用錫及錫合金電鍍技術

張錫綸徐氏37電鍍化學反應操作與電解槽工學賴耿陽徐氏38金屬噴射法涂料與涂法

杜志鑒徐氏39金屬物理學

陸志鴻正中40裝飾性銅,鎳,Cr之電鍍雍知盛總匯41真空蒸著應用技術

賴耿陽復漢1.8我國表面處理電鍍技術士檢定規范

金屬表面處理是一門專門的技術與學問,為提高我國表面處理工業之水平及發展潛力,宜規定工廠必須擁有表面處理技術士如電鍍技術士,陽極處理技術士,涂裝技術士等.讓這些專門技術士從事工廠作業,才能有優良的產品.

我國技術技能士檢定旨在配合經濟發展,改變職業觀念,建立技能共信標準,提高技術人士之地位適應國家建設之需要.凡測驗合格者,由內政部頒發[中華民國技術士證].

技術士技能檢定分為學科與術科測驗兩階段完成.學科測驗就檢定規范中[相關知識]范圍內命題,采是非選擇方式.術科測驗需學科測驗合格始能參加,采現場操作考驗方式.技術士分為三等級,甲級,乙級,丙級.

第二章電鍍基本原理與概念

2.1電鍍之定義

電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程(electrodepos-itionprocess)，是利用電極(electrode)通過電流，使金屬附著于物體表面上，其目的是在改變物體表面之特性或尺寸。2.2電鍍之目的

電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層(deposit)，改變基材表面性質或尺寸。例如賦予金屬光澤美觀、物品的防銹、防止磨耗、提高導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性、熱處理之防止滲碳、氮化、尺寸錯誤或磨耗之另件之修補。

2.3各種鍍金的方法電鍍法(electroplating)無電鍍法(electrolessplating)

熱浸法(hotdipplating)

熔射噴鍍法(sprayplating)

塑料電鍍(plasticplating)浸漬電鍍(immersionplating)

滲透鍍金(diffusionplating)陰極濺鍍(cathodesupptering)真空蒸著鍍金(vacuumplating)合金電鍍(alloyplating)復合電鍍(compositeplating局部電鍍(selectiveplating)

穿孔電鍍(through-holeplating)筆電鍍(penplating)電鑄(electroforming)

2.4電鍍的基本知識

電鍍大部份在液體(solution)下進行，又絕大部份是由水溶液(aqueoussolution)中電鍍，約有30種的金屬可由水溶液進行電鍍,由水溶液電鍍的金屬有：銅Cu、鎳Ni、鉻Cr、鋅Zn、鎘Cd"、鉛Pb、金Au、銀Ag、鉑Pt、鈷Co、錳Mn、銻Sb、鉍Bi、汞Hg、鎵Ga、銦In、鉈、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W等。

有些必須由非水溶液電鍍如鋰、鈉、鉀、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、La、Ti、Zr、Ge、Mo等。可油水溶液及非水溶液電鍍者有銅、銀、鋅、鎘、銻、鉍、錳、鈷、鎳等金屬。電鍍的基本知識包括下列幾項：溶液性質物質反應電化學化學式界面物理化學材料性質2.4.1溶液(solution)

被溶解之物質稱之為溶質(solute)，使溶質溶解之液體稱之溶劑(solute)。溶劑為水之溶液稱之水溶液(aqueoussolution)。

表示溶質溶解于溶液中之量為濃度(concentration)。在一定量溶劑中，溶質能溶解之最大量值稱之溶解度(solubility)。

達到溶解度值之溶液稱之為飽和溶液(saturatedsolution)，反之為非飽和溶液(unsaturatedsolution)。溶液之濃度，在工廠及作業現場，使用易了解及便利的重量百分率濃度(weightpercentage)。另外常用的莫耳濃度(molalconcentration)。2.4.2物質反應(reactionofmatter)

在電鍍處理過程中，有物理變化及化學變化，例如研磨、干燥等為物理反應，電解過程有化學反應，我們必須充份了解在處里過程中各種物理及化學反應及其相互間關系與影響。

2.4.3電鍍常用之化(chemicalformular)見附錄一。

2.4.4電化學(electrochemistry)

電鍍是一種電沉積(electrodeposition)過程,利用電解體electrolysis)在電極(electrode)沉積金屬,它是屬于電化學之應用的一支。電化學是研究有關電能與化學能交互變化作用及轉換過程。

電解質(electrolyte)例子NaCl,也就是其溶液具有電解性質之溶液(electrolyticsolution)它含有部份之離子(ions),經由此等離子之移動(movement)而能導電。帶陰電荷朝向陽極(anode)移動稱之為陰離子(anion),帶正電荷朝向陰極(cathode)移動(migrate)者稱之為陰離子cations)。這些帶電荷之粒子(particles)稱之為離子(ions)。放出電子產生氧化反應之電極稱之為陽極(anode),得到電子產生還元化應之電極稱之為陰極(cathode)。整個反應過程稱之為電解(electrolysis)。電極電位(electrodepotentials)

電位(electrodepotential)為在電解池(electrolytic)中之導電體,電流經由它流入或流出。電極電位(electrodepotential)是電極與電解液之間的電動勢差,單獨電極電位不能測定需參考一些標準電極(standardelectrode)。

例如氫標準電極(hydrogenstandardelectrode)以其為基準電位為0

電極電位之大小可由Nernstequation表示之:E=E0+RT/nFlnaMn+/aM

E=電極電位

E0=電極標準狀態電位(volt)

R=氣體常數(8.3143J.K-1MOL-1)

T=絕對零度(K)

n=原子價之改變數(電子移轉之數)

aMn+=金屬離子之活度(activity),若極稀薄之溶液,其活度就等于金屬

離子之濃度(concentration)C。

一般則活度為濃度乘上活度系數,即a=r*c。

金屬電極之活度,若為純金屬即為1。

法拉第常數

標準電極電位(standardelectrodepotential)

標準電極電位(standardelectrodepotential)是指金屬電極之活度為1(純金屬)及在金屬離子活度為1時之電極電位。即E=E0

E=E0+RT/nFln1/1

=E0+0=E0

氫之標準電位在任何溫度下都定為0,做為其他電極之參考電極(REFERENCEELECTRODE),以氫標準電極為基準0,各種金屬之標準電位見表排列在前頭之金屬如Li較易失去電子,易被氧化,易溶解,易腐蝕,稱之為濺金屬或金屬(basicmetal)。相反如Au金屬不易失去電子.不易氧化.不易溶解.容易被還元稱之為貴金屬(noblemetal)。電極電位電極電位LiLi+-3.045

Co?

Co+2-0.277Rb?

Rb+-2.93

Ni?

Ni+2-0.250K?

K+-2.924

Sn?

Sn+2-0.136Ba?

Ba+2-2.90

Pb?

Pb+2-0.126Sr?

Sr+2-2.90

Fe?

Fe+3-0.04Ca?

Ca+2-2.87

Pt/H2?

H+0.000Na?

Na+-2.715

Sb?

Sb+3+0.15Mg?

Mg+2-2.37

Bi?

Bi+3+0.20Al?

Al+3-1.67

As?

As+3+3Mn?

Mn+2-1.18

Cu?

Cu+2+0.34Zn?

Zn+2-0.762

Pt/OH-?

O2+0.40

Cr?

Cr+3-0.74

Cu?

Cu++0.52

Cr?

Cr+2-0.56

Hg?

Hg2+2+0.789

Fe?

Fe+2-0.441

Ag?

Ag++0.799

Cd?

Cd+3-0.402

Pd?

Pd+2+0.987

In?

In+3-0.34

Au?

Au+3+0.150

Tl?

Tl+-0.336

Au?

Au++1.68

表

Nernst電位學說

金屬含有該金屬離子之溶液相接觸,則在金屬與溶液界面,會產生電荷移動現象,此等電荷之移動,仍是由于金屬與溶液的界面有電位勢之差別稱之為電位差所引起,此現Nernst解說如下:設驅使金屬失去電子變為陽離子溶入溶液中之電離溶解液解壓(electrolaticsolutionpressure)為p而使溶液中的陽離子得到電子還元成金屬滲(osmoticpressure)為p,則有三種情況發生:P>P時,金屬被氧化,失去電子,溶解成金屬離子于溶液中,因此屬電極本體接收電子而帶負電。P<P時,金屬陽離子得到電子被還元沉積于金屬電極表面上,金屬電極本身供給電子,因此金屬電極帶正電(3)P=P時,沒有產生任何變化設金屬與溶液的界面所形成的電極電位為E,當1mole金屬溶入于溶液中,則界面所通過的電量為nF,n為金屬陽離子之價數,即電子之轉移數,F為法拉第常數,此時所作功等于nFE,也等于下式:

nFE=ppVdp=RTppdp/p=-RTlnP/P

E=RT/nFlnP/P

即金屬陽離子之活度(activity)為aMn+活度系數為K,則P=

KaMn+于是

E=-RT/nFlnp/KaMn+

=-RT/nFlnP/K+RT/nFlnaMn+

E在標準狀態時,即aMn+=1,稱為標準電極電位E,即

E0=-RT/nFlnP/K+RT/nFln1

=-RT/nFlnP/R

所以純金屬的電極電位用上列式子表示:非純金屬電位則為:E=E0+RT/NflnaMn+/aM

式中為aM為不純金屬之活度

電極電位在熱力學的表示法

電極反應是由氧化反應及還原反應所組成.

例如Cu?Cu+++2e-還原狀態氧化狀態可用下列二式表示之:CuCu+++2e-

氧化反應

CuCu+++2e-

還原反應

例1:氧電極反應之電位

1/2O2+H2O+2e-?2OH-

例2:氯化汞電極反應之電位

Hg2+2+2e-?2Hg

E=E0-RT/nFlnaHg(s)/aHg2+2

例3:氫電極反應之電位

1/2H2(g)?H++e-

E=E0-RT/FlnaH+/aH21/2(g)

電極電位之意義(1)電解電位分類為三種:M/M+n即金屬含有該金屬離子的相接觸有二種形式:金屬與溶液間之水大于金屬陽離子M+n與電子的結合力,則金屬會溶解失去電子形式金屬陽離子與水結合成為M+nxH2O,此時金屬電極獲得額外電子,故帶負電。這類金屬電極稱之陰電性,如Mg.Zn.及Fe等浸入酸.鹽類水溶液時產生此種電極電位MtM(aq)+n+ne-·金屬與溶液的水親合力小于金屬離子M+n與電子結合力時,金屬離子會游向金屬電極得到電子而沉積在金屬電極上﹐于是金屬電極帶正電,溶液帶負電。

(2)金屬M與難溶性的鹽MX相接觸,同時MX又與陰離子之KX相接觸,即(MxMX,KX)如化汞電極(Hg2Cl2)。(3)不溶性金屬,如Pt,與含有氧化或還元系離子的溶液相接觸,例如PtxFe++.FE++或PtxCr+2,Cr+3m等。

界面電性二重層

在金屬與溶液的界面處帶電粒子與表面電荷形成的吸附層，偶極子的排列層以及擴散層等三層所組合的區域稱之為界面電性二重層。液間電位差（liquidjunctionpotential）

又稱之為擴散電位差(diffusionpotential)，系由陰離子與陽離子之移動度不同而形成之電位差，通常溶液之濃度差愈大，陰陽離子移動度差愈大，則液間電位差愈大。過電壓（overvoltage）

當電流通過時，由于電極的溶解、離子化、放電、及擴散等過程中有一些阻礙，必須加額外的電壓來克服，這些阻礙使電流通過，這種額外電壓消除阻礙者稱之為過電壓。此種現象稱之為極(polarization)。此時陰極、陽極實際電位與平衡電位之差即為陰極過電壓、陽極過電壓。過電壓可分下列四種：1.活化能過電壓（activiationovervoltage）

任何反應，不論吸熱或放熱反應皆有最低能障需克服，此能障稱為活化能，在電解反應需要額外電壓來克服活化能阻礙，此額外電壓之活化能過電壓，可用Tafel公式表示：gact=a+blogi

b為系數，i為電流，gact為活化能過電壓其電流i愈大gact愈大，電鍍中gact占很小一部份，幾乎可以忽略，除非電流密度很大。

氫過電壓（hydrogenovervoltage），在酸性水溶液中陰極反應產生

H2氣體，此額外之電壓稱氫過電壓，即

gH2=Ei-Eeq

式中

gH2=氫過電壓

Ei=實際電壓

Eeq=平衡電壓

在電鍍時由于氫過電壓的原因使氫氣較少產生，而使許多金屬

可以在水溶液中電鍍。

例如鋅、鎳、鉻、鐵、鎘、錫、鉛。

2.濃度過電壓（concentrationovervoltage）

當電流變大，電極表面附近反應物質的補充速度及反應生成物逸散之速度不夠快，必須加上額外之電壓，以消除此阻礙，此額外電壓稱濃度過電壓。在電鍍時可增加溫度即增加擴散速率，增加濃度，攪拌或陰極移動可減少濃度過電壓，電流密度因而提高，電鍍的速率也可增加。3.溶液電阻過電壓（solutionresistanceovervoltage）

溶液的電阻產生IR電壓降，所以需要額外的電壓IR來克服此電阻使電流通過，此額外電壓IR稱之溶液電阻過電壓。在電鍍時可增加溶液導電度，提高溫度以減少此電阻過電壓，有時此IR形成熱量太多會使鍍液溫度一直上升，造成鍍液蒸發損失需冷卻或補充液。4.電極鈍態膜過電壓（passivityovervoltage）

電解過程，在電極表面會形成一層鈍態膜，如A1的氧化物膜，錯離子形成之阻力膜，此等膜具有電阻需要額外電壓加以克服，此種額外電壓稱之為鈍態膜過電壓。分解電壓（decompositionpotential）

電壓愈大，電流愈大，反應速率也愈大，其電壓與電流的關系如圖所示。E點之電壓稱之分解電壓，亦稱之實際分解電壓(praticaldecompositionpotential)，然而要產生電流I所需之電壓為：EI=E0+gTOTAL

gTOTAL=gc+ga+gconc.+IR

E0=Ec-Ea

式中:

E0=平衡電動勢

Ec=陰極可逆電極電位

Ea=陽極可逆電極電位

gc=陰極過電壓

ga=陽極過電壓

gconc.=濃度過電壓

I=電流強度

R=電阻

例１:使用銅做陽極，硫酸銅溶液鍍銅，其欲產生電流I所需之電壓為：

EI=E0+gc+ga+gconc.+IR

EI=gc+ga+gconc+IR

因Ec=EaEa=0

例２:硫酸鋅鍍鋅使用鋅做陽極，攪拌良好，則產生電流I所需之電壓為

EI=E0+ga+gc+gconc+IR

EI=ga+gc+IR

因Ea=Ec?E0=0

又因攪拌良好?gconc=0

例３:鎳鹽水溶液使用鎳做陽極，電極面積10c㎡，以10-2Amp/c㎡進行鍍鎳。

gc＝0.445＋0.065logIga＝0.375＋0.045logI，內電阻R＝300Ω，攪拌良好所需之電壓為若干？

解：

EI=gc+ga+IR

=0.445+0.65log(0.01*10)+0.375+0.045log(0.01*10)+(0.01*10)*300

=30.71volt

2.4.5界面物理化學表面處理過程中，金屬會與水或液體接觸，例如水洗、酸浸、電涂裝、琺瑯等。要使金屬與液體作用，需金屬表面完全浸濕接觸，若不能完全接觸，則表面處理將不完全，無法達到表面處理的目的。所以金屬與液體接觸以接口物理化學性質對表面處理有十分重要的意義。表面張力及界面張力液體表面的分子在表面上方沒有引力，處于不安定狀態稱之自由表面，故具有力，此力稱之為表面張力。液體之表面張力大小因液體的種類和溫度而異，溫度愈高表面張力愈小，到沸點時因表面分子氣化自由表面消失，故張力變為零。液體和固體與別的液體交接的面也有如表面張力之作用力，稱之界面張力。界面活性劑溶液中加入某種物質，能使其表回張力立即減小，具有此種性質的物質稱之為界面活性劑。表面處理過程如洗凈、脫脂、酸洗等界面活性劑被廣泛應用對表面處理之光澤化、平滑化，均一化都有相當幫助。材料性質

表面處理工作人員必須對材料特性充份了解，表面處理的材料大多是金屬，所以首先要知道各種金屬的一般性質。例如色澤、比重、比熱、溶點、降伏點、抗拉強度、延展性、硬度、導電度等。2.5電鍍基礎電鍍的基本構成元素及工場設備電鍍使用之電流電鍍溶液金屬陽極與金屬陰極陽極袋電鍍架電鍍前的處理電鍍工場設備電鍍控制條件及影響因素鍍浴凈化鍍層要求項目鍍層缺陷電鍍技藝金屬腐蝕電鍍的基本構成元素外部電路，包含有交流電源、整流器、導線、可變電阻、電流計、電壓計。陰極、或鍍件(work)、掛具(rack)。電鍍液(bathsolution)。陽極(anode)。鍍槽(platingtank)加熱或是冷卻器(heatingorcollingcoil)。

鍍槽構造,其典型鍍槽見圖:電鍍工場設備一個電鍍工場必須配備下列各項設備：

@防酸之地板及水溝。

@糟及預備糟。

@攪拌器。

@整流器或發電機。

@導電棒、陽極棒、陰極棒、掛具。

@安培表、伏特表、安培小時表、電阻表。

@泵、過濾器及橡皮管。

@電鍍槽用之蒸氣、電器或瓦斯之加熱設備。

@操作用之上下架桌子。@檢驗、包裝、輸送工件等各項設備、儀器。@通風及排氣設備。2.5.2電鍍使用之電流

在電鍍中，一般都僅使用直流電流。交流電流因在反向電流時金屬沈積又再被溶解所以交流電流無法電沈積金屬。直流電源是用直流發電機或交流電源經整流器產生。直流電流是電子向一個方向流通，所以可以電沈積金屬。但在有些特殊情況會使用交流電流或其他種特殊電流，用來改善陽極溶解消除鈍態膜、鍍層光層、降低鍍層內應力、鍍層分布、或是用于電解清洗等。2.5.3電鍍溶液，又稱鍍浴（platingbath）

電鍍溶液是一種含有金屬鹽及其他化學物之導電溶液，用來電沈積金屬。其主要類別可分酸性、中性及咸性電鍍溶液。強酸鍍浴是pH值低于２的溶液，通常是金屬鹽加酸之溶液，例如硫酸銅溶液。弱酸鍍浴是pH值在2～5.5之間鍍浴，例如鎳鍍浴。咸性鍍浴其pH值超過７之溶液，例如氰化物鍍浴、錫酸鹽之錫鍍浴及各種焦磷酸鹽鍍浴。鍍浴的成份及其功能

金屬鹽：提供金屬離子之來源如硫酸銅。可分單鹽、鹽，及錯鹽。例如：單鹽：CuSO4；NiSO4復鹽：NiSO4；(NH4)2SO4醋鹽：Na2Cu(CN)31.電鹽：提供導電度，如硫酸鹽、氯鹽，可降低能量花費、鍍液熱蒸發損失，尤其是滾桶電鍍更需優良導電溶液。2.陽極溶解助劑。陽極有時會形成鈍態膜，不易補充金屬離，則需加陽極溶解助劑。例如鍍鎳時加氯鹽。3.緩沖劑，電鍍條件通常有一定pH值范圍，防止pH值變動加緩沖劑，尤其是中性鍍浴(pH5～8)，pH值控制更為重要。4.錯合劑，很多情況，錯鹽的鍍層比單鹽的鍍層優良，防止置換沈積，如鐵上鍍銅，則需用錯合劑，或是合金電鍍用錯合劑使不同之合金屬電位拉近才能同時沈積得到合金鍍層。5.安定劑，鍍浴有些會因某些作用，產生金屬鹽沈淀，鍍浴壽命減短，為使鍍浴安定所加之藥品稱之為安定劑。6.鍍層性質改良添加劑，例如小孔防止劑、硬度調節劑、澤劑等改變鍍層的物理化學特性之添加劑。7.潤濕劑(wettingagent)，一般為界面活性劑又稱去孔劑。鍍浴的準備@將所需的電鍍化學品放入在預備糟內與水溶解。@去除雜質。@用過濾器清除浮懸固體，倒入一個清潔電鍍槽內。@鍍浴調整，如pH值、溫度、表面張力、光澤劑等。@用低電流電解法去除雜質。

鍍浴的維持@定期的或經常的分析鍍浴成份，用化學分析法或Hull試驗(Hullcelltest)。@維持鍍浴在操作范圍成份，添加各種藥品。@去除鍍浴可能被污染的來源。@定期凈化鍍液，去除累積雜質。@用低電流密度電解法間歇的或連續的減低無機物污染。@間歇或連續的過濾鍍浴浮懸雜質。@經常檢查鍍件、查看缺點。金屬陽極

金屬陽極分為溶解性及不溶解性陽極，溶解性陽極用于電鍍上是為補充溶液中電鍍所消耗的金屬離子，是用一種金屬或合金鑄成、滾成、或沖制成不同形狀裝入陽極籃(anodebasket)內。陽極電流密度必須適當，電流密度太高會形成鈍態膜，因而使陽極溶解太慢或停止溶解，形成不溶解陽極，產生氧氣，消耗鍍液金屬離子而必須補充金屬鹽。為了減小陽極電流密度﹐可多放些陽極，或用波形陽極增加面積，或降低電壓。在酸性鍍浴可以用增加攪拌、增高鍍浴溫度、增加氯離子濃度、降低pH來提高陽極容許電流密度。

而堿性鍍浴可用增加攪拌、增加自由氰化物(freecyanide)的濃度，升高鍍浴溫度或升高pH值，也可將某種物質加入陽極內以減少因高電流密度的陽極鈍態形成。電鍍使用不溶解陽極用來做傳導電流，鍍浴金屬離子需用金屬鹽來補充，如金鍍浴中用不溶解之不銹鋼作為陽極，以金氰化鉀來補充。在鍍鉻中用不溶解之鉛陽極，以鉻酸補充鉻離子。不溶解陽極有二個條件，一是良好的導電體，二是不受鍍液之化學作用污染鍍浴及不受侵蝕。不溶性陽極可用在控制金屬離子過度積集在鍍糟內，在貴金屬電鍍，如黃金電鍍，用不銹鋼做陽極，可以代替金陽極，以減低投資成本或避免偷竊的困擾。不溶解陽極將引起強力的氧化，形成腐蝕問題及氧化鍍槽內物質，所以不能使用有機物添加劑。槽內之金屬離子必須靠金屬鹽來補充。2.5.5陽極袋（anodebag）陽極袋是一種有多細孔薄膜袋子，用來收集陽極不溶解金屬與雜質陽極泥，以防止污染鍍浴，阻止粗糙鍍層發生。陽極袋是用編織布縫成陽極形狀寬大適中，長度要比陽極稍長，材料需扎得緊，足夠收集陽極泥，不妨礙鍍浴流通，將陽極袋包住陽極并縛在陽極掛鉤上。在放進電電鍍浴之前，陽極袋要用熱水含潤濕劑中洗去漿水及其他污物，然后再用水清洗，并浸泡與鍍浴相同之pH的水溶液中，使用前需再清洗。酸性鍍浴的陽極袋可用棉織物，也可使用人造纖維。在高溫操作咸性鍍浴可用乙稀隆材料陽極袋。2.5.6

金屬陰極金屬陰極是鍍浴中的負電極，金屬離子還元成金屬形成鍍層及其他的還元反應，如氫氣之形成于金屬陰極上。準備鍍件做電鍍需做下面各種步驟：研磨、拋光、電解研磨、洗凈、除銹等。2.5.7電鍍之前處理電鍍前之處理，稱之前處理(pretreatment)，包括下列過程：1.洗凈：去除金屬表面之油質、脂肪、研磨劑，及污泥。可用噴射洗凈、溶劑洗凈、浸沒洗凈或電解洗凈。2.清洗：用冷或熱水洗凈過程之殘留洗凈劑或污物。3.酸浸：去除銹垢或其他氧化物膜，要注意防止基材被腐蝕或產生氫脆。可加抑制劑以避免過度酸浸。酸浸完后要充份清洗。4.活化：促進鍍層附著性，可用各種酸溶液使金屬表面活化。5.漂清：電鍍前立刻去除酸膜，然后電鍍。2.5.8電鍍掛架（rack）電鍍掛架是用在吊掛鍍件及導引電流之掛架，其主要部份有：1.鉤，使電流接觸導電棒。2.脊骨，支持鍍件并傳導電流。3.舌尖，使電流接觸鍍件。4.掛架涂層，絕緣架框部份，限制及導引電流通向鍍件。電鍍掛架需有足夠的強度、尺寸、及導電性能通過的電流量足以維持電鍍操作。其決定尺寸的條件有1.鍍件重量，2.電鍍的面積，3.每個掛架之鍍件數，4.鍍槽的尺寸，5.電鍍操作所需之最大電流，6.鍍架上之附屬設備如絕緣罩或輔助電極，7.鍍件及掛架最大重量。電鍍掛架基本型式有1.直脊骨型，是以垂直中央支持，用舌尖夾持鍍件，適小鍍件可用手來操作。2.混合脊骨型，經常用在自動電鍍上，是用方型框架聯合平行及垂直骨架所構成夾持小鍍件。3.箱型，這種掛架可以處理許多鍍件，需配備有自動輸送機、起重機、吊車等設備。4.Ｔ型，系垂直中央支持，聯結許多垂直的交叉棒，此種適合手動及自動操作。選擇電鍍掛架的決定因素有1.電流量，2.強度，3.荷重限制，4.鍍件位置安排，5.空間限制，6.制造難易，7.維持費用及成本。電鍍掛架之電流總量為全部鍍件的有效面積乘于操作過程中之最大電流密度，有效面積系指要被電鍍部份的面積。鍍件應在不重要的部份如背面、孔洞、幽蔽處聯接電流。掛架之鍍件數目應依據設計的重量限制、鍍槽尺寸、良好電流分布空間、直流電源之電量等決定。一般人力操作之鍍架安全限制重量是251b。由尺寸、形狀、移動距離可有所變動。舌尖必須具備足夠的硬度、導電度、不發生燒焦、孤光、過熱等現象。鍍件重量能維持地心引力良好的接觸，否則用彈簧聯接。要能夠容易迅速上下架，并確保電流接觸。銅是最廣泛應用的掛架材料，因有好的導電性，容易成型，有適當強度。鋼與銅導電性比銅差，但較便宜。鋁掛架用在鋁陽極處理(anodizing)，其優點是輕。鎳鍍架耐腐蝕，可做補助電極。磷銅因它具有良好導電性，易彎曲及易制造易焊接故廣泛用做舌尖。電鍍掛架之脊用較堅強材料制成如硬的拉銅。電鍍架同時附帶有補助陽極加強供應電流稱之為雙極鍍架。除了補助陽極外，還有補助陰極，漏電裝置、絕緣罩等附加在電鍍掛架上以調整電流密度或引導電流進入低電流之隱蔽區域。電鍍掛架在某些地方加以涂層絕緣，其目的有下列幾項：1.減少電鍍金屬之浪費。2.限制電流進入要被電鍍之區域，減少電能損失。3.減少鍍浴污染。4.改進金屬披覆分布。5.減少電鍍時間。6.延長鍍架壽命，防止鍍糟腐蝕。鍍架有下列涂層材料可應用：1.壓力膠帶，容易使用，易松脫損壞，適合短時應用或臨時使用。2.乙稀塑料，良好黏性，可用于酸咸各種鍍液。3.尼奧普林，直接浸泡不需打底、熱烘干、黏性好可用任何鍍浴，尤其適合使用于鉻電鍍。4空氣干燥塑料，不用涂底、浸泡或擦刷后空氣干燥、黏性優良，適宜各種電鍍浴。5.橡皮，除鉻電鍍外其他鍍浴均可使用。6.蠟，不能使用于強咸及熱鍍浴。電鍍操作過程鍍架使用注意事項：1.鍍件需定位，與陽極保持相同距離，使電鍍層均勻，防止鍍液之帶出(drag-out)損失及帶入(drag-in)污染鍍液。2.鍍件安排要適當，要使氣泡容易逸出，稍傾斜放置鍍件。3.空間安排，避免鍍件相互遮蔽。4.堅固接觸，防止發燒、孤光等現象發生。5.止高流密度的形成，如尖、邊緣、角等處必須適當應用絕緣罩或漏電裝置。6.使用陽極輔助裝置或雙極鍍架，應小心調整以確保適當電流分布。7.應經常清洗，維持良好電流接觸，去除舌尖附著之金屬，涂層有損壞需之即修理、操作中隨時意漏電，鍍浴帶出損失及帶入污染等現象。2.5.9電鍍控制條件及影響因素1.鍍液的組成。12.覆蓋性。2.電流密度。13.導電度。3.鍍液溫度。14.電流效率。4.攪拌。15.氫過電壓。5.電流波形。16.電流分布。6.均一性。17.金屬電位。7.陽極形狀成份。18.電極材質及表面狀況。8.過濾。19.浴電壓。9.pH值。10.時間。11.極化。1.鍍液的組成：對鍍層結構影響最大，例如氰化物鍍浴或復鹽鍍浴的鍍層，要比酸性單鹽的鍍層細致。其他如光澤劑等添加劑都影響很大。2.電流密度：電流密度提高某一限度時，氫氣會大量析出，電流效率低，產生陰極極化作用，樹枝狀結晶將會形成。3.鍍浴溫度：溫度升高，極化作用下降，使鍍層結晶粗大，可提高電流密度來抵消。4.攪拌：可防足氫氣停滯件表面形成針孔，一般攪拌可得到較細致鍍層，但鍍浴需過濾清潔，否則雜質因攪拌而染鍍件表面產生結瘤或麻點等缺點。5.式：應用交通電流，周期反向電流(PR)電流、脈沖電流等特殊電流可改進陽極溶解，移去極化作用的鈍態膜，增強鍍層光澤度、平滑度、降低鍍層內應力、或提高鍍層均一性。6.均一性(throwingpower)，或稱之投擲力，好的均一性是指鍍層厚度分布均勻。均一性的影響因素有：1.幾何形狀，主要是指鍍槽、陽極、鍍件的形狀。分布位置空間、陰陽極的距離、尖端放電、邊緣效應等因素。2.極化作用，提高極化作用可提高均一性。3.電流密度，提高電流密度可改進均一性。4.鍍浴導電性，導電生提高而不降低陰極極化作用太多則可提高均一性。5.電流效率，降低電流效率可提高均一性。所以要得到均勻鍍層的方法有：1.良好的鍍浴成份，改進配方有。2.合理操作，表面活生化均勻。3.合理鍍裝掛，以得到最佳電流均勻分布，防止析出氣體累積于盲孔或低洼部分。4.調節陰陽極間之距離及高度。5.應用陽極形狀善電流分布。6.加設輔助電極、輸電裝置、絕緣屏障等改進電流分布。7.應用沖擊電流、在電鍍前用較大電流進行短時間電鍍。8.陰陽極形狀、成份及表面狀況影響很大，如鑄鐵和高硅鋼的材料氫過電小，電鍍時大量氫氣析出，造成覆蓋性差、起泡、脫皮等缺陷，不銹鋼材料，鋁、鎂及合金類易氧化的材料，不易得附差性良好鍍層。表面狀況如有油污、銹皮等鍍層不可能附著良好，表面粗糙也難得到光澤鍍層。陽極與陰極形狀也會影響鍍層。9.過濾，如陽極泥、沈碴等雜質會影響鍍層如麻點、結瘤、粗糙的表面，也會降低鍍層之防蝕能力，所以必須經常過慮或連續性過慮固體粒子。10.pH值會影響鍍浴性質，如氫氣的析出、電流效率、鍍層硬度及內應力，添加劑的吸收，錯合離子的濃度都有相當的影響。11.時間為控制鍍層厚度的主要因素，電流效率高，電流密度大所需電鍍時間就少。12.極化(polarization)電鍍時電極電位發生變化產生一逆電動勢，阻礙電流叫做極化作用，克服極化作用的逆電動勢所需增加電壓稱之過電壓。極化作用對電鍍的影響：1.有利于鍍層細致化。2.有利于改進均勻性，使鍍層厚度均勻分布。3.氫氣析出增加，降低電流效率和鍍層之附著力，會產生起泡、脫皮現象。4.不利陽極溶解，消耗電力、浴溫增高、鍍浴不安定。影響極化作用的因素有：1.電鍍浴組成，如氰化物鍍浴之極化作用大，低濃度之鍍浴極化作用較大。2.電流密度，電流密度愈大極化作用愈大。3.溫度愈高，極化作用愈小。4.攪拌使離子活性增大而降低極化作用。13.覆蓋性是指在低電流密度下仍能鍍上之能力，好的覆蓋性，在鍍件低凹處仍能鍍上金屬。它與均一性意義不同，但一般好的均一性則也有好的覆蓋性，而覆蓋性不好的則均一性一定也不好。14.導電度，提高鍍浴導電度有利于均一性，鍍液的電流系由帶電離子輸送，金屬導體是由自由電子輸送電流，二者方式不相同，電解液的導電性比金屬導體差，其影響因素有：電解質的電離度、離子之活度，電離度愈大其導電性愈好，強酸強咸電離度都大；所以導電性好，簡單離子如鹽梭根離子較復雜離子如磷酸根離子活度大，所以導電性較佳。15.電解液濃度，電解質濃度低于電離度時，濃度增加可提高導電度，如濃度已大于電離度時，濃度增加反而導電性會降低。例如硫酸之水溶液在15～30％時導電度最高。16.溫度，金屬的導電度與溫度成反比，但是電解液的導電度與溫度成正比，因溫度升高了離子的活度使導電性變好，同時溫度也可提高電離度，因可提高導電度，所以電鍍時常提高溫度來增加鍍浴的導電度以增高電流效率。17.電流效率，電鍍時實際溶解或析出的重量與理論上應浴解或析出的重量的百分比數為電流效率。可分為陽極電流效率及陰極電流效率。電流密度太高，陽極產生極化，使陽極電流效率降低。若陰極電流密度太大也會產出氫氣減低電流效率。18.氫過電壓，電鍍金屬中，鋅、鎳、鉻、鐵、鎘、錫、鉛的電位都比氫的電位要負，因此在電鍍時，氫氣會優先析出而無法電鍍出這些金屬，但由于氫過電壓很大，所以才能電鍍這些金屬。然而某些基材如鑄鐵或高硅鋼等之氫過電壓很小，也就較難鍍上，需先用銅鍍層打底而后再鍍上這些金屬。氫氣的產生也會造成氫脆的危害，同時電流效率也較差，氫氣也會形成針孔，所以氫氣的析出對電鍍都是不利的，應設法提高氫過電壓。19.電流分布，為了提高均一性，電流分布將設法改善。如用相似陰極形狀的陽極，管子的中間插入陽極，將陽極伸入電流不易到達的地方，使用雙極(bipolar)電極將電流分布到死角深凹處，使難鍍到地方也能鍍上。在高電流密度區如尖角、邊緣則可用遮板，輸電裝置避免鍍得太厚浪費或燒焦鍍層缺陷。20.金屬電位；通常電位越負則化學活性愈大，電位負的金屬可把電位正的金屬置換析出，如鐵、鋅可以把銅從硫酸銅液液析出置換出來產生沒有附差性的沈積層。在電鍍浴中若同時有幾種金屬離子，則電位正的金屬離子先被還元析出。相反地電位負的金屬先溶解。21.電極材質及表面狀況對氫過電壓影響很大，光滑表面的過電壓較大，不同材質有不同氫過電壓，金屬鉑的氫過電壓最小。22.浴電壓，依鍍浴組成，極面積及形狀、極距、攪拌、溫度、電流濃度等而不同。一般在9～12Ｖ，有高到15Ｖ。2.5.10鍍浴凈化由于雜質污染，操作過久雜質累積，故必須經常凈化鍍浴，其主要的方法有：1.利用過濾材去除固體雜質。2.應用活性炭去除有機物。3.用弱電解方法去除金屬雜質。4.可用置換、沈淀、pH調整等化學方法去除特殊雜質。2.5.11鍍層要求項目依電鍍的目的鍍層必須具備某些特定的性質，鍍層的基本要求有下列幾項：1.密著性(adhesion)，系指鍍層與基材之間結合力，密著性不佳則鍍層會有脫離現象，其原因有：(1)表面前處理不良，有油污、鍍層無法與基材結合。(2)底材表面結晶構造不良。(3)底材表面產生置換反應如銅在鋅或鐵表面析出。致密性(cohesion)，系指鍍層金屬本身間之結合力，晶粒細小，無雜質則有很好的致密性。其影響的因素有：(1)鍍浴成份，(2)電流密度，(3)雜質，一般低濃度浴，低電流密度可得到晶粒細而致密。連續性(continuity)，系指鍍層有否孔隙(pore)，對美觀及腐蝕影響很大。雖鍍層均厚可減少孔隙，但不經濟，鍍層要連續，孔率要小。均一性(uniformity)，是指電鍍浴能使鍍件表面沈積均勻厚度的鍍層之能力。好的均一性可在凹處難鍍到地方亦能鍍上，對美觀、耐腐蝕性很重要。試驗鍍浴之均一性有Haring電解槽試驗法、陰極彎曲試驗法、Hull槽試驗法。美觀性(appearence)，鍍件要具有美感，必須無斑點，氣脹缺陷，表面需保持光澤、光滑。可應用操作條件或光澤劑改良光澤度及粗糙度，也有由后處理之磨光加工達到鍍件物品之美觀提高產品附加價值。應力(stress)，鍍層形成過程會殘留應力，會引起鍍層裂開或剝離，應力形成的原因有：(1)晶體生長不正常，(2)雜質混入，(3)前處理使基材表面變質妨磚結晶生長。物理、化學機械特性如硬度、延性、強度、導電性、傳熱性、反射性、耐腐蝕性、顏色等。2.5.12鍍層缺陷鍍層的缺陷主要有：(1)密著性不好，(2)光澤和平滑性不佳，(3)均一性不良，(4)變色，(5)斑點，(6)粗糙，(7)小孔。缺陷產生的原因有：(1)材質不良，(2)電鍍管理不好，(3)電鍍工程不完全，(4)電鍍過程之水洗、干燥不良，(5)前處理不完善。2.5.13電鍍技藝電鍍技藝，必須具備化學、物理、電化、電機、機械的相關技能，要能了解材料性質，表面性質與狀況，熟悉電鍍操作規范，對日常作業發生的現象及對策詳加整理牢記在心，以便迅速正確地做異常處理。平時要注意電鍍工場管理規則，尤其前后處理工程的每一步驟都不能疏忽，否則前功盡棄。2.5.14金屬腐蝕金屬腐蝕，是由于化學及電化學作用的結果，可分為化學腐蝕與電化學腐蝕，按腐蝕還境可分為高溫氣體腐蝕、土壤腐蝕等。又依腐蝕破壞情形可分為全面腐蝕及局部腐蝕。局部腐蝕又可分為斑狀腐蝕、陷壞腐蝕、晶間腐蝕、穿晶腐蝕、表面下腐蝕、和選擇性腐蝕，如黃銅脆鋅。影響腐蝕的因素有：(1)金屬的本性，(2)溫度，(3)腐蝕介質。防止金屬腐蝕的方法有：(1)正確選用材料，(2)合理設計金屬結構，(3)耐蝕合金，(4)臨時油封包裝，(5)去除腐蝕介質，(6)電化保護，(7)覆層保護。

2.6電鍍有關之計算電鍍有關之計算，茲用一些范例或公式表示之：1.溫度之換算：2.密度：D=M/VM=質量,V=體積3.比重：S.G=物質密度/水在40C時密度4.波美(baume')Be’=145-145/比重比重=145/145-Be’例20％H2SO4的溶液，在20℃時其Be'值為17，求比重多少？

比重=145/145-17=145/128=1.135.合成物之水分比例NiSO4，7H2O中含水多少？解NiSO4，7H2O=280.877H2O=126

H2O%=126/280.87*100%=44.9%6.比率例鉻鍍槽有400加侖的溶液含500磅鉻酸，問同樣的濃度100加侖鍍槽需含多少鉻酸？

400/500=100/Xx=125∴需1251b鉻酸7.溶液的重量換成容積例96％的H2SO4，比重1.854求制配1公升標準硫酸溶液需多少ml96％H2SO4？一公升之標準酸液之硫酸銅重量=98/2=49克

49克/((1.8354克)/(ml*0.96))=27.82ml

∴需要27.82ml之96%H2SO48.中和例1用14.4ml的1N的HC1溶液中和310ml的NaOH溶液，求NaOH溶液之當量濃度解14.4ml×1N＝10ml×xNx＝1.44∴比N.OH之當量濃度為1.44N例21.1738N的HC1溶液來中和10ml之1.1034NNaOH溶液，求需HC1溶液多少ml？解xml×1.1788N＝10ml×1.1034Nx＝9.4∴需9.4ml之1.1738NHC1溶液9.法拉第定律(Faraday'sLaw)例1計算以5安培電流經過5小時，銅沈積重量，其電流放率為100％沉積重量=(原子量/(原子價*96500))*(電流*時間*電流效應)W=(A/(n*96500))*(I*T*CE)=(63.54/(2*96500))*(5*5*60*60*100%)=31.8(g)∴可沉積31.8g的銅例2要在10分鐘鍍2.5g的鎳在NiSO鍍浴需多大電流？電流效率100％。I=((n*96500)/(A))*((W)/(t*CE))=((2*96500)/(58.69))*((2.5)/(10*60*100%))=13.7∴需電流13.7安培例3鍍件的表面積為1000cm2，在硫酸銅鍍液中通過15安培電流，電流效率為100％，求鍍銅5lm所需要的時間。銅密度為8.93g/cm3t=((n*96500*D)/(A))*((area*d)/(I*CE))=((2*96500*8.93)/(63.54))*((1000*5*10-4)/(15*100%))=900(秒)=15(分)所需電鍍時間為15分鐘例4鍍件總面積為1.5㎡，平均電流為1500安培，15分鐘鍍得平均鋅鍍層25lm，鋅的密度為7.14g/cm3，鋅的原子量為65.38，求電流效率CE=WAct/WThen*100%=((1.5m2*25lm*7.14g/cm3)/(((65.38)/(2*96500))*1500*15*60))*100%=59%

?其電流效率為59%例5酸性錫鍍浴做連續性鐵片鍍錫，鐵片寬0.9m，鐵片進行速度500m/min，電流密度5000A/㎡，上下二面欲鍍上0.41m錫厚，電流效率100％，錫的密度為7.31g/cm3，原子量為118.7，求電鍍槽需多少m長？

槽長L=((n*96500*D)/(A))*((S*d)/(DI*CE))=((2*96500*7.31g/cm3)/(118.7))*((500m/min*0.4lm)/(5000A/m2*100%))=8(M)?所需鍍長8M.例6使用不溶性陽極鍍鉻，電流效率為18％，通過電量為1000安培小時，不考慮帶出損失求需補充多少CrO2，以維持鍍浴中之鉻濃度，鉻原子量為52，氧原子量為16。W=((A/(n*96500))*(I*t*CE)=((52)/(6*96500))*(1000*18%)WCrO3=58.1*CrO3/Cr=58.1*100/52=112(g)?需補充CrO3112g例715安培電流過通硫酸銅鍍浴10分鐘，鍍件面積為1500cm2，電流效率100％，銅的密度為8.93g/cm3，原子量為63.