産品/Products

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電鍍基礎知識

1. 1電鍍定意
電鍍(electroplating)是一種電離子沈積過程(electrodepos- ition process)，是利用電極(electrode)通過電流，使金屬附著在物體表面上，其目的為改變物體表面的特性或尺寸。

1. 2電鍍目的
是在基材上鍍上金屬鍍層(deposit)，改變基材表面性質或尺寸。例如賦予金屬表面的光澤美觀、物品防鏽、防止磨耗；提高導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性；熱處理的防滲碳、氮化；尺寸或磨耗的零件修補。

1. 3各種鍍金方法

電鍍法(electroplating) 無電鍍法(electroless plating)
熱浸法(hot dip plating) 熔射噴鍍法(spray plating)
塑料電鍍(plastic plating) 浸漬電鍍(immersion plating)
滲透鍍金(diffusion plating) 陰極濺鍍(cathode supptering)
真空離子電鍍(vacuum plating) 合金電鍍 (alloy plating)
複合電鍍(composite plating 局部電鍍(selective plating)
穿孔電鍍(through-hole plating) 筆電鍍(pen plating)
電鑄(electroforming)

1.4 電鍍基本知識
電鍍大部分是在液體(solution)下進行，而且大多是在水溶液(aqueous solution)中電鍍，大約有30種的金屬可由水溶液進行電鍍，例如：銅Cu、鎳Ni、鉻Cr、鋅Zn、镉Cd" 、鉛Pb、金Au、銀Ag、鉑Pt、钴Co、錳Mn、銻Sb、铋Bi、汞Hg、镓Ga、铟In、 铊、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W等等。
有些金屬必須由非水溶液進行電鍍，例如：锂、鈉、鉀、铍、鎂、鈣、锶、鋇、鋁、La、Ti、Zr、Ge、Mo等等。可由水溶液及非水溶液的電鍍金屬有：銅、銀、鋅、镉、銻、铋、錳、钴、鎳等等。

還包括以下幾項：溶液性質 物質反應 化學式 電化學 界面物理化學 材料性質

1.4.1 溶液
被溶解之物質稱為溶質(solute)，使溶質溶解之物質稱為溶劑(solute)。溶劑為水之溶液稱之水溶液(aqueous solution)。表示溶質溶于溶液中之量為濃度(concentration)。在一定量的溶劑中，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(saturated solution)，反之為非飽和溶液(unsaturated solution)。溶液之濃度，在生産和作業管理中，使用易了解和方便的重量百分比濃度(weight percentage)和常用的摩爾濃度(molal concentration)。

1.4.2 物質反應(reaction of matter)
在電鍍處理過程中，有物理變化及化學變化，例如研磨、幹燥等為物理反應，電解過程有化學反應，我們必須充分了解在處理過程中的各種物理和化學反應的相互關系及影響。

1.4.3 電鍍常用之化學式

1.溫度之換算: 0℃=5/9(0oF-32) 0oF=1.80℃=32 0K=0℃=273

2．密度： D=M/V M=質量 V=體積

3．比重： S.G=物質密度/水的密度（4℃時）

4．波美： （Baume′） Be′=145-145/比重 比重=145/145- Be′
例如：20％H2SO4溶液，在20℃是其Be′值是17，求該種液體比重是多少？
答：該種液體比重=145/145-17=145-128=1.13

5．合成物之水分比： 例如，NiSO4，7H2O中含水多少？
答：NiSO4，7H2O=280.87 7H2O=126 H2O%=126/280.87*100%=44.9%

6．比率：例如， 鍍鉻槽有400加侖溶液含500磅鉻酸，問同樣的濃度，100加侖鍍鉻液需要含多少鉻酸？
400/500=100/X X=125 答：需要量125磅鉻酸。

7．溶液的重量換算成容積： 例如，96%H2SO4 ，比重1.854 求配制1公升標准硫酸溶液需要多少毫升96%H2SO4 ？一公升的標准酸液的硫酸重量=98/2=49克 49克/（（1.8354克）/（ml×0.96））=27.82ml
答：需要27.82ml的96%H2SO4

8．中和： 例1，用14.4ml的1N的溶液中和310ml的NaOH溶液，求NaOH溶液之當量濃度? 14.4ml×1N=10ml×xN x=1.44
答：NaOH溶液之當量濃度為1.44N
例2， 1.1738N的HCl溶液中和10ml的1.1034N NaOH溶液, 求需HCl溶液多少毫升? xml×1.1738N=10ml×1.1034N x=9.4ml
答：需要9.4ml的1.1738N的HCl溶液。

9．法拉第定律（Faraday′s Law）
例1， 計算用5安培電流經過5小時，銅沈積重量，其電流放電率為100%
沈積重量=（原子量/（原子價×96500））×（電流×時間×電流效應） W=(A/(n×96500))×(I×T×CE)
W=(63.54/(2×96500))×(5×5×60×60×100%)=31.8g
答：可沈積31.8g的銅。
例2， 要在10分鍾鍍2.5克的鎳在NiSO4 鍍液需要多大電流？
設電流效率為100%， I=((n×96500)/(A))×((W)/(T×CE))
=((2×96500)/(58.69))×((2.5)/(10×60×100%))=13.7A
答：需要13.7A電流
例3， 鍍件表面積為1000cm2，在硫酸銅鍍液中通過15A電流，電流效率100%，求鍍銅51m所需要的時間。銅密度為8.93g/cm3
t=((n×96500×D)/(A))×((area×d)/(I×CE))=
((2×96500×8.93)/(63.45))×((1000×5×10-4)/(15×100%))
=900秒=15分鍾 答：所需時間為15分鍾。
例4， 鍍件表面積為1.5m2，平均電流為1500A,15分鍾鍍得平均鋅鍍層251m,鋅的密度為7.14g/m3,鋅的原子量為65.38,求電流效率？ CE=WAct/WThen×100%
=((1.5m2×251m×7.14g/m3)/(( 65.38)/(2×96500))×1500×15×60))×100%=59% 答：其電流效率為59%
例5， 酸性鍍錫溶液做連續性銅片鍍錫，銅片0.9m寬，銅片的進行速度500m/min，電流密度5000A/m2，上下兩面欲鍍上0.41m錫厚，電流效率100%，錫的密度7.31g/cm3，原子量118.7，求電鍍槽需要多少m長？
槽長L=((n×96500×D)/(A))×((S×d)/(DI×CE))=
((2×96500×7.31g/cm3)/(118.7))×((500m/min×0.41m)/(5000A/m2×100%))
=8m 答：所需要的長度為8米。
例6， 使用不溶性陽極鍍鉻，電流效率為18%，通過電流為1000A/小時，不考慮帶出損失，求需要補充多少CrO3,以維持鍍液中鉻的濃度？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=112g
答：需要補充CrO3 112g

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