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分解電壓（decomposition potential）
電壓愈大，電流愈大，反應速率也愈大，其電壓與電流的關係如圖所示。
E點之電壓稱之分解電壓，亦稱之 實際分解電壓 (praticaldecomposition potential)，然而要
產生電流I所需之電壓為：
-
- EI=E0+g TOTAL
g TOTAL= g c + g a + g conc. + 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
- g c=陰極過電壓
- g a=陽極過電壓
- g conc.= 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+g c+g a+g conc.+IR
EI=g c+g a+g conc+IR
因Ec=Ea Ea=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+g a+g c+g conc+IR
EI=g a+g c+IR
因Ea=Ec ? E0=0
又因攪拌良好 ? g conc=0-
-
- 金屬鹽：提供金屬 離子之來源如硫酸銅。可分單鹽、鹽，及錯鹽。
- 導 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。
- 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。
- 緩衝劑，電鍍條件通常有一定pH值範圍，防止pH值變動加緩衝劑，尤其是中性鍍浴(pH5～8)，pH值控制更為重要。
- 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。
- 安定劑，鍍浴有些會因 某些作用，產生金屬鹽沈澱，鍍浴壽命減短，為使鍍浴安定所加之藥品稱之為安定劑。
- 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。
- 潤濕劑(wetting agent)，一般為界面活性劑又稱去孔劑。
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
鍍浴淨化鍍層要求項目
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(bath solution)。
陽 極(anode)。
鍍槽( plating tank )
加熱或是冷卻器(heating or colling coil )。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。
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、鍍層分佈、或是用於 電解清洗等。
電鍍溶液，又稱鍍浴（plating bath）
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、中性及鹹性電鍍溶液。強酸鍍浴是pH值低於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。
鹹性鍍浴其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
例如：單鹽：CuSO4骒；NiSO4骒
複鹽：NiSO4骒；(NH4)2SO4骒
醋鹽：Na2Cu(CN)3骐
-
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。
g c ＝0.445＋0.065logI g a ＝0.375＋0.045logI，內電阻R＝300Ω，攪拌良好所需之電壓為若干？
解：
EI=g c+g a+IR
=0.445+0.65log(0.01*10)+0.375+0.045log(0.01*10)+(0.01*10)*300 =30.71volt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、電鍍、塗裝、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 介面物理化學性質對表
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，處於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 洗淨、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。
電鍍基礎
- EI=E0+g TOTAL
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(Hull cell test)。
@維持鍍浴在 操作範圍成份，添加各種藥品。
@去除鍍浴可能被污染的來源。
@ 定期淨化鍍液，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，溶解性陽極用於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、或沖製成不同形狀裝入陽極籃(anode basket)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。
而鹼性鍍浴可用增加攪拌、增加自由氰化物(free cyanide)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。
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。
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。
電鍍之前處理
電鍍前之處理，稱之前處理 (pretreatment)，包括下列過程：
- 洗淨：去除金屬表面之油質、脂肪、研磨劑，及污泥。可用噴射洗淨、溶劑洗淨、 浸沒洗淨或電解洗淨。
- 清洗：用冷或熱水洗淨過程之殘留洗淨劑或污物。
- 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。酸浸完後要充份清洗。
- 活化：促進鍍層附著性，可用各種酸溶液使金屬表面活化。
- . 漂清：電鍍前立刻去除酸膜，然後電鍍。
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：
- 壓力膠帶，容易使用，易鬆脫損壞，適合短時應用或 臨時使用。
- 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
- 任何鍍 浴，尤其適合使用於鉻電鍍。
- 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。
- 橡皮， 除鉻電鍍外其他鍍浴均可使用。
- 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：
- 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。
- 鍍 件安排要適當，要使氣泡容易逸出，稍傾斜放置鍍件。
- 空間安排，避免鍍件相互遮蔽。
- 堅固接觸，防止發燒、孤光等現 象發生。
- 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。
- 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。
- 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。
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。
- 11.極 化。
- 鍍液的組成：對鍍層結構影響最大，例如氰化物鍍浴或複鹽鍍浴的鍍層，要比酸性單鹽的鍍層細緻。其他如光澤劑等添加劑都影響很大。
- 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。
- 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。
- 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緻 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。
- 電流型式：應用交通電流，週期反向電流(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、降低鍍層應力、或提高鍍層均一性。
- 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：
- 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。
- 極化作用，提高極化 作用可提高均一性。
- 電流密度，提高電流密度可改進均一性。
- 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。
- 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：
- 良好的鍍浴成份，改進配方有。
- 合理操作，表面活生化均勻。
- 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。
- 調節陰陽極間之距離及高度。
- 應用陽極形狀善電流分佈。
- 加設 輔助電極、輸電裝置、絕緣屏障等改進電流分佈。
- 應用沖擊電流、在電鍍前用較大電流進行短時間電鍍。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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：
- 有 利於鍍層細緻化。
- 有利於改進均勻性，使鍍層厚度均勻分佈。
- 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。
- 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：
- 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。
- 電流密度，電流密度愈大極化作用愈大。
- 溫 度愈高，極化作用愈小。
- 攪拌使離子活性增大而降低極化作用。
- 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。
- 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：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
