实验六 光亮硫酸盐镀铜
一、 实验目的和要求
1.学习配置硫酸盐光亮镀铜溶液，掌握配置方法，熟悉配置步骤。 2.观察几种光亮剂的作用和氯离子的影响。 3.熟悉角形阴极试样方法。
二、实验原理
光亮硫酸盐镀铜需要在添加剂作用下才能完成，这些添加剂具有良好的整平作用，能使镀层的微观轮廓比基体更平滑。根据添加剂的结构和作用可以分成一下两类：
1）第一类光亮剂：含巯基(-SH)的杂环化合物或硫脲的衍生物和二硫化物。 2）第二类光亮剂：聚醚类表面活性剂。
这些类的光亮剂需要在20~100mg/L的氯离子协同作用下才能获得全光亮的镀铜层。
三、实验仪器和用品
电镀电源 1台 玻璃槽(90?45?80) 1个
煤气灯1个 烧杯(1000mL 1个，300mL 2个) 铁架台 1个 玻璃棒1根
导线2根 温度计 100?C 1根 角阴极(50?50mm) 6个 量筒 500mL 1个 移液管 1mL 1根 砂纸若干
磷铜板1块 硫酸铜(CuSO4.5H2O) 硫酸 蒸馏水
30%双氧水 粉末活性炭 1:1盐酸 2-巯基苯并咪唑(M)
乙撑硫脲(N) 聚二硫二丙烷基磺酸钠(SP) 聚乙二醇(P) 十二烷基硫酸钠 (C)
四、实验内容
1.基础镀液配制
配制500mL硫酸盐镀铜基础镀液，基础镀液基本配方： 硫酸铜CuSO4 200g/L 硫酸 60g/L
Jk 2~4A/dm2 T 10~40?C
1）取配方量1/3的硫酸，溶液蒸馏水中，搅拌均匀。
2）称取硫酸铜200g倒入稀硫酸溶液中，搅拌使其完全溶解。可以适当加热加快溶解。 3）控制溶液温度小于50?C，加入30%双氧水1mL，搅拌5min。加热至60~70?C，继续搅拌5min，使残余的双氧水分解。
4）控制温度小于50?C，加粉末活性炭0.5g，充分搅拌10min。 5）静置片刻，待活性炭沉淀后过滤。
6）加入剩余的硫酸量，把溶液稀释至490mL。冷却至室温，待用。
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2. 宽温光亮硫酸盐镀铜试验
1）取245mL基础镀液，加2-巯基苯并咪唑0.001g/L，搅拌均匀，电镀。 电镀条件：T=20~25?C，jk=3A/dm2，t=10min，阴极移动。 洗净样板记录实验结果。
2）再往溶液中加乙撑硫脲0.006g/L，搅拌均匀，电镀。 电镀条件如1）。
洗净样板记录实验结果。
3）再往溶液中加入聚二硫二丙烷磺酸钠0.018g/L，搅拌均匀，电镀。 电镀条件如1）。 洗净样板记录实验结果。
4）然后加聚乙二醇0.05g/L，搅拌均匀，电镀。 电镀条件如1）。
洗净样板记录实验结果。
5）加十二烷基硫酸钠0.08g/L，搅拌均匀，电镀。 电镀条件如1）。
洗净样板记录实验结果。 6）把溶液加热至35~40?C，电镀 其它电镀条件如1）。 洗净样板记录实验结果。
7）把溶液温度降低到20~25?C，逐步往溶液中加入盐酸，搅拌均匀，电镀。合适浓度控制在60~80mg/L。
电镀条件如1）。
洗净样板记录实验结果，观察随氯离子浓度变化镀铜层光亮镀变化规律，直到氯离子浓度过量为止。
试验完毕溶液倒入回收桶。
选择实验：
另245mL基础镀液 调整光亮剂加入顺序为：4）-5）-1）-2）-3）-6），考察加入光亮剂加入顺序是否有影响。
不加氯离子，溶液保留至实验七使用。
五、数据记录和结果处理
表一 光亮剂影响试验结果 实验序号 2-1） 2-2） 2-3） 2-4） 2-5） 2-6） 2-7）
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实验现象记录
表二 氯离子浓度影响试验结果 氯离子浓度 实验现象记录
六、注意事项
1.硫酸盐镀铜要求带电入槽，阳极铜板和镀件在电路没有接通以前，不要挂在硫酸铜镀液中，防止生成铜粉，影响镀层质量。
2.如果用自来水配置镀液，自来水中含有少量的氯离子，将影响体系中氯离子含量。为了准确控制镀液中氯离子含量，尽量用去离子水配置光亮镀铜溶液。
七、思考题
1.在配置镀液时，为何不能把称好的硫酸铜直接倒入蒸馏水中？ 2.阴极移动的作用是什么？如何控制？
3.如果需要保留光亮的镀铜样板，需要采取什么措施？ 4.硫酸盐镀铜工艺是否可以直接用于钢铁基体上，为什么？
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实验七 ABS塑料电镀
一、 实验目的和要求
1.学习塑料电镀前处理工艺操作，掌握各工序的反应机理。 2.掌握ABS塑料电镀铜工艺。
二、实验原理
1.ABS塑料(A：丙烯腈，B：丁二烯，S：苯乙烯)是一种常用的工程塑料，本身为非导体，必须使其表面获得一层导电层后才能进行电镀，常用化学镀方法使其表面形成导电层。 2.化学反应
活化 2Ag+ + Sn2+ == Sn4+ + 2Ag
化学沉积 Cu2+ + HCHO + 3OH- == Cu + HCOO- + H2O
三、实验仪器和用品
电镀电源 1台 煤气灯1个 烧杯(1000mL 1个，300mL 5个) 铁架台 1个 玻璃棒1根 导线2根
温度计 100?C 1根 砂纸若干 磷铜板1块 方铜棒1根
铜丝数根 广泛pH试纸(pH=1~14) 除油液 粗化液 敏化液 活化液
化学沉铜甲(乙)液 1.除油液配方
氢氧化钠 10g/L 磷酸钠 50g/L 碳酸钠 30g/L 洗涤剂 5mL/L T 50~60?C t 3~5min 2.粗化液配方
铬酐 300g/L 硫酸(1.84) 250mL/L T 50~60?C t 20~30min 3.敏化液配方
氯化亚锡 10g/L 盐酸(1.14) 40g/L 锡粒 数粒 T 室温 t 3~5min 4.活化液
硝酸银 1.5g/L 氨水 加至褐色转透明为止 T 室温 t 3~5min 5.化学沉铜甲液
酒石酸钾钠 80g/L 氢氧化钠15g/L 碳酸钠7g/L 6.化学沉铜乙液
硫酸铜 20g/L 氯化镍 2g/L 甲醛(37%) 30mL/L
四、实验内容
1.取100mL除油液，把ABS塑料件放入除油液中进行除油处理。 除油条件： T=50~60?C，t=3~5min
用镊子取出塑料件后，用温度40~50?C温水清洗后，在用流水清洗。 2.取100mL粗化液，清洗干净塑料件放入粗化液中粗化处理。 粗化条件：T=60~65?C，t=3~5min
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清洗，粗化液和一次清洗液回收倒入指定容器中。
3.取100mL敏化液，粗化后件放入敏化液中进行敏化处理，敏化时轻轻搅动镀件。 敏化条件：T=室温， t=3~5min
蒸馏水洗，流动水洗。注意搅动和冲洗时避免碰伤表面。
4.取100mL活化液，把敏化后件放入活化液中活化，缓慢搅动镀件。 活化条件：T=室温，t=3~5min 蒸馏水清洗。
5.取100mL 10%甲醛溶液，将活化后镀件放入还原处理。 还原条件：T=室温， t=3~5min
敏化-活化-还原过程可以重复进行2~3，直到表面变色为止。最后一次甲醛还原后镀件可以不经水洗，直接进入化学镀铜工序。
6.取化学沉铜甲乙液各100mL，混合后搅拌均匀。调pH值为12，进行化学沉铜。 化学沉铜条件：T=20~30?C，pH=12
化学沉铜时注意控制镀液pH值；如果沉铜速度慢，可以加入少量甲醛(37%)溶液，注意沉铜速度不可太快，否则铜层粗糙、疏松、结合力差。 沉铜后用流动水清洗镀件，并用蒸馏水清洗。
7.电镀铜
取实验六中备用光亮镀铜溶液，将化学沉铜后镀件挂用铜丝挂好，连接好电源，放入溶液中进行电镀。
电镀条件：T=20?C，t=20min，jk=2A/dm
开始电镀时，电流开小一些，电镀2分钟后，将电流开至工艺范围。 向镀液中加入实验六中获得的最佳氯离子添加量，比较电镀后镀层。
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五、注意事项
1.化学镀铜后镀件必须带电入槽，起始电流密度控制在0.1~0.5A/dm2。 2.敏化后至化学镀铜前须注意不要碰伤镀件表面。
六、思考题
1.塑料件粗化过程中应注意哪些问题？
2.解释为何镀件敏化后的冲洗水流速度不能过快？ 3.化学镀铜后电镀，镀件为何必须带电入槽？
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实验八 SEM/EDX，XRD等分析技术在
电镀中的应用
一、实验目的和要求
1.了解扫描电镜(SEM)技术在镀层厚度和形貌观察上的应用。
2.了解电子能谱(EDX)技术在镀层成分分析和元素分布上的应用。 3.了解X射线衍射(XRD)技术在镀层晶形分析上的应用。 二、实验原理
现代分析技术利用电子束、离子束、光子束或中性粒子束为探针探测样品表面的各种信息，可以应用于分析镀层表面的形貌、化学组成、原子结构等信息。 1.表面形貌分析：形貌是指表面的“宏观外形”，一般可以用金相显微镜观测，如果希望得到更深层次的结构信息，则需要利用扫描电子显微镜(SEM)或离子显微镜来观测，原子力显微镜(AFM)技术也是最近发展起来的用于表面形貌观察的一项现代技术。SE技术表面形貌取像简单，样品制备简单，只需将样品真空室即可观测，因此，在镀层形貌观测尤其是合金镀层和复合镀层的表面形貌分析得到广泛应用。
2.元素分布分析：许多镀层通过热处理方法可以消除镀层内应力，通过镀层和基体间原子的相互扩散，提高镀层与基体间的结合力；功能复合材料，尤其是梯度复合材料，通过内层和外层材料组成成分的变化，可以使镀层获得优异的性能。与SEM配合使用的EDX技术，可以对镀层表面和断面的元素作定性半定量的分析，对合金镀层和复合材料镀层的分析研究有重要意义。
3.镀层结构分析：通过电镀方法，可以获得许多一般冶金方法无法获得的金相结构，XRD技术在镀层结构分析上得到应用，可以判断镀层是晶态结构还是非晶态结构。同时，XRD技术是测量镀层晶粒大小的最简便方法之一。假定晶粒是球形、均匀分布的，则通过衍射峰的半高宽，根据Scherrer方程：
Dhkl = K?/Bcos?
式中，Dhkl为反射晶面{hkl}法线方向的晶粒尺寸，?为X射线波长，B为半高宽，?为布拉格反射角，K为Scherrer常数，0.7~1.7。
衍射峰的选择依据研究目的不同带有一定的主观性，一般取最强衍射峰以便于估计晶粒尺寸。
三、实验仪器和用品
扫描电镜(带电子能谱) X射线衍射仪 镀镍样板 四、实验内容
1.SEM观测镀镍样板的表面形貌
2.EDX观测镀镍样板断面基体和镍的过渡 3.X射线衍射仪测试镀镍样板
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