電鍍電解

化學術語

電鍍就所採取的方法是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。 電解所採取的方法是將電流通過電解質溶液或熔融態電解質(又稱電解液),使其在陰極和陽極上引起氧化還原反應

釋義


電鍍電解是將電流通過電解質溶液或熔融態電解質,在陰極和陽極上引起氧化還原反應的過程,電化學電池在外加直流電壓時可發生電解過程。
電鍍電解是利用在作為電子導體的電極與作為離子導體的電解質的界面上發生的電化學反應進行化學品的合成高純物質的製造以及材料表面的處理的過程。通電時,電解質中的陽離子移向陰極,吸收電子,發生還原反應,生成新物質;電解質中的陰離子移向陽極,放出電子,發生氧化反應,生成新物質。
簡單來說,電鍍指藉助外界直流電的作用,在溶液中進行電解反應,使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。
電鍍使金屬或其它材料製件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化(如鏽蝕),提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)及增進美觀等作用。 電解電解廣泛應用於冶金工業中,如從礦石或化合物提取金屬 (電解冶金)或提純金屬 (電解提純),以及從溶液中沉積出金屬。 電鍍過程的影響因素主要是電流密度、溫度、攪拌和電源的波形等。

製作流程


我們以硫酸銅鍍浴作例子:
硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水,甚至也有其它添加劑。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源,當溶解於水中會離解出銅離子,銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沉積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。
陰極主要反應 : Cu2+(aq) + 2e- → Cu (s)
電鍍過程浴中的銅離子濃度因消耗而下降,影響沉積過程。面對這個問題,可以兩個方法解決:1.在浴中添加硫酸銅;2.用銅作陽極。添加硫酸銅方法比較麻煩,又要分析又要計算。用銅作陽極比較簡單。陽極的作用主要是導體,將電路迴路接通。但銅作陽極還有另一功能,是氧化(失去電子)溶解成銅離子,補充銅離子的消耗。
陽極主要反應 : Cu (s) → Cu2+(aq) + 2e-
由於整個鍍液主要有水,也會發生水電解產生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應
陰極副反應 : 2H3O+(aq) + 2e- → H2(g) + 2H2O(l)
陽極副反應 : 6H2O(l) → O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e-
結果,工件的表面上覆蓋了一層金屬銅。這是一個典型鍍浴的機理,但實際的情況是十分複雜。自催化鍍及浸漬鍍。