电镀基本原理(4)

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（anode bag）

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，材料需紮得緊，足夠收集陽極泥，不妨礙鍍浴流通，將陽極袋包住陽極並縛在陽極掛鉤上。

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，然後再用水清洗，並浸泡與鍍浴相同之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。在高溫操作鹹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，如氫氣之形成於金屬陰極上。準備鍍件做電鍍需做下

面各種步驟：研磨、拋光、電解研磨、洗淨、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. 洗净：去除金属表面之油质、脂肪、研磨剂，及污泥。可用喷射洗净、溶剂洗净、浸没洗净或电解洗净。 2. 清洗：用冷或热水洗净过程之残留洗净剂或污物。

3. 酸浸：去除锈垢或其它氧化物膜，要注意防止基材被腐蚀或产生氢脆。可加抑制剂以避免过度酸浸。酸浸完后要充

份清洗。

4. 活化：促进镀层附着性，可用各种酸溶液使金属表面活化。 5. .漂清：电镀前立刻去除酸膜，然后电镀。

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，支持鍍件並傳導電流。3.舌尖，使電流接觸鍍件。4.掛架塗層，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，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，係垂直中央支持，

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.製造難易，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於操作過程中之最大電流密度，有效面積係指要被電鍍部份的

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、良好電流分佈空間、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，並確保電流接觸。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，易彎曲及易製造易焊接故廣泛用做舌尖。電鍍掛架之脊骨用較堅強材料製成如

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塗層絕緣，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.改進金屬披覆分佈。 5.減少電鍍時間。

6.延長鍍架壽命，防止鍍糟腐蝕。 鍍架有下列塗層材料可應用：

1. 壓力膠帶，容易使用，易鬆脫損壞，適合短時應用或臨時使用。

2. 乙稀塑膠，良好黏性，可用於酸鹹各種鍍液。尼奧普林，直接浸泡不需打底、熱烘乾、黏性好可用 3. 任何鍍浴，尤其適合使用於鉻電鍍。

4. 空氣乾燥塑膠，不用塗底、浸泡或擦刷後空氣乾燥、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，不能使用於強鹹及熱鍍浴。

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. 防止高電流密度的形成，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佈。

7. 鍍架應經常清洗，維持良好電流接觸，去除舌尖附著之金屬，塗層有損壞需之即修理、操作中隨時注意漏電，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.電流分佈。 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。

1. 11.極化。

2. 镀液的组成：对镀层结构影响最大，例如氰化物镀浴或复盐镀浴的镀层，要比酸性单盐的镀层细致。其它如光泽剂

等添加剂都影响很大。

3. 电流密度：电流密度提高某一限度时，氢气会大量析出，电流效率低，产生阴极极化作用，树枝状结晶将会形成。 4. 镀浴温度：温度升高，极化作用下降，使镀层结晶粗大，可提高电流密度来抵消。

5. 搅拌：可防足氢气停滞件表面形成针孔，一般搅拌可得到较细致镀层，但镀浴需过滤清洁，否则杂质因搅拌而染镀

件表面产生结瘤或麻点等缺点。

6. 电流型式：应用交通电流，周期反向电流(PR)电流、脉冲电流等特殊电流可改进阳极溶解，移去极化作用的钝态膜，

增强镀层光泽度、平滑度、降低镀层应力、或提高镀层均一性。 7. 均一性(throwing power)，或稱之投擲力，好的均一性

是指鍍層厚度分佈均勻。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。分佈位置空間、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佈，防止析出氣體累積於盲孔或低窪部分。 4. 調節陰陽極間之距離及高度。 5. 應用陽極形狀善電流分佈。

6. 加設輔助電極、輸電裝置、絕緣屏障等改進電流分佈。 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，如鑄鐵和高矽鋼的材料氫過電小，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. 有利於鍍層細緻化。

2. 有利於改進均勻性，使鍍層厚度均勻分佈。

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。

5. 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。

6. 導電度，提高鍍浴導電度有利於均一性，鍍液的電流係由帶電離子輸送，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：

7. 電解質的電離度、離子之活度，電離度愈大其導電性愈好，強酸強鹹電離度 都大；所以導電性好，簡單離子如鹽梭

根離子較複雜離子如磷酸根離子活度大，所以導電性較佳。

8. 電解液濃度，電解質濃度低於電離度時，濃度增加可提高導電度，如濃度已大於電離度時，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。

9. 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。 10.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。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，但由於氫過電壓很大，所以才能電鍍這些金屬。然而某些基材如鑄鐵或高矽鋼等之氫過電壓很小，也就較難鍍上，需先用銅鍍層打底而後再鍍上這些金屬。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。

11.電流分佈，為了提高均一性，電流分佈將設法改善。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)電極將電流分佈到死角深凹處，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。

12.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。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。

13.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 鍍浴淨化

由於雜質污染，操作過久雜質累積，故必須經常淨化鍍浴， 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。

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