一、实验目的

1.了解塑料电镀的基本过程和步骤。

2.了解化学镀的基本原理及方法。

3.了解电镀的基本原理、方法及基本装置。

二、实验原理

通过电化学过程，使金属或非金属工件的表面上沉积一层金属的方法称为电镀。它是一种表面处理技术，广泛的运用于国民经济的各个生产研究部门，电镀层的主要作用是提高金属工件在使用环境中的抗蚀性能，装饰工件的外表，提高工件的装饰性，提高工件的工作性能。

电镀是电解原理的具体应用。电镀时，被镀工件作为电解池的阴极，欲镀金属作为阳极，电解液中含有欲镀金属离子，电镀进行中，阳极溶解成金属离子，溶液中的欲镀金属离子在金属工件表面以金属单质或合金的形成析出。

塑料电镀就是在塑料表面镀上一层金属的表面处理技术。但是由于塑料是绝缘体，不导电，因此在电镀前必须首先解决它的导电性问题，通常的方法是在塑料表在涂覆一层导电层使它导电，常用的方法是：①喷射导电涂料；②真空镀金属层；③直接使用导电塑料；④化学镀。最常用的方法是化学镀。

化学镀是一种氧化还原过程，它是靠适当的还原剂使金属离子还原成金属而沉积在制品表面上的一种镀覆工艺，在化学镀中常用的还原剂为次亚磷酸钠（NaH₂PO₂·H₂O）或甲醛（HCHO）。本实验化学镀铜的主要反应为：

为了使金属的沉积过程只发生在非金属镀件上而不发生在溶液中，首先要将非金属镀件表面进行除油、粗化、敏化、活化等预处理。

除油处理，除去非金属镀件表面油污，使表面清洁。通常有以下三种：有机溶剂除油；碱性除油；酸性除油；常用的是碱性除油。

粗化处理，粗化处理非金属电镀中关键步骤，它对镀层与塑料结合力的影响最显著，粗化的作用是使非金属材料表面呈微观粗糙，增加表面积以及亲水性，粗化的方法有三种：①机械粗化（即用砂纸打磨）；②化学粗化；③有机溶剂粗化，目前国内主要采用化学粗化。

敏化处理 可以使粗化的非金属镀件表面吸附一层具有较强还原性的金属离子（如Sn²⁺），以便在活化处理时被氧化，在镀件表面形成“催化膜”，常用的敏化液是酸性氯化亚锡溶液。

活化处理 是用含有催化活性金属如银、钯、铂、金等的化合物溶液，对经过过敏化处理的镀件表面进行再次处理的过程，其目的是为了在非金属表面产生一层催化金属层。常用的活化剂有氯化金，氯化钯和硝酸银等，但前两种较贵，所以一般选用硝酸银作为活化剂。

经活化处理后，在镀件表面已具有催化活性的金属银粒子，能加速氧化还原反应的进行，使镀件表面很快沉积上铜的导电层，而实现非金属材料的化学镀铜。

非金属镀件经过预处理和化学镀后，即可进行电镀。根据不同要求，可以镀铜，镀镍、镀锌、镀铬等。本实验为镀锌，电镀液以锌盐为盐（硫酸锌），加配合剂（氯化铵）、添加剂（葡萄糖）等。影响非金属电镀的因素很多，除电镀液的浓度，电流密度、温度等因素外，还与非金属材料的本性及造型设计，模具设计等工艺条件有关。

三、仪器与药品

直流电源（600～800W） 滑线电阻 电流计（0～500mA），直流伏特计（0～30v），电炉，水浴，烧杯（100～150cm³ 7只），电镀槽（烧杯），温度计，Zn片（电极），ABS塑料片，连有鳄鱼夹的导线及一般导线，塑料镊子。

化学除油剂：NaOH(80g·dm^-3), Na₃PO₄(30g·dm^-3, Na₂CO₃(15g·dm^-3), 海欧洗涤剂（5cm³·dm^-3）

化学粗化液：浓H₂SO₄（600cm³） CrO₃(20g·dm^-3) H₂O(400cm³)

敏化液：SnCl₂·H₂O(10g·dm^-3) HCl（40cm³） Sn粒若干

活化液：AgNO₃(2g·dm^-3) 滴加氨水至溶液澄清。

浸甲醛液：HCHO（37%）：H₂O=1:9（体积比）（蒸馏水配制）。

化学镀铜液：由于化学镀铜极易分解，可配成甲、乙两组份溶液，使用时按甲：乙=3:1混合。

甲溶液：酒石酸钾钠（NaKC₄H₄O₆）(45.5g·dm^-3);NaOH(9 g·dm^-3) Na₂CO₃(42 g·dm^-3)。

乙溶液：CuSO₄ ·5H₂O(14 g·dm^-3), NiCl₂·6H₂O(4 g·dm^-3), HCHO(37%)(53cm³)

电镀液（镀锌）：ZnSO₄(36 g·dm^-3),NH₄Cl(30 g·dm^-3);葡萄糖（C₆H₁₂O₆）（120 g·dm^-3）；NaAc（调节pH）（15 g·dm^-3）。

四、实验内容

1．化学镀预处理

（1）镀件除油，取一小块ABS塑料片（3cm×4cm）用自来水冲洗干净后，放入除油液中，在近沸的除油液中浸泡约10min，其间不断翻镀件，除油后用自来水、蒸馏水依次清洗镀件的表面，洗净镀件表面的碱液。

（2）粗化处理，除油后的镀件放入60～70℃的粗化液5～10min，不断翻动镀件，防止温度过高，粗化后，用自来水将沾附在镀件表面的粗化液彻底洗净。

1—阳极材料；2—塑料零件

图25-1 电镀装置示意图

（3）敏化处理，镀件在敏化液中浸泡3～5min（室温）敏化后，在自来水、蒸馏水中漂洗，不能用水流冲洗。

（4）活化处理。镀件在活化液（室温）中浸泡3～5min，镀件活化后，要在醛溶液中浸泡几秒钟以防止多余银盐进入化学镀铜溶液。

2．化学镀铜

用量筒量取甲液和乙液（3：1）并混合均匀，配成化学镀铜液，用pH试纸测定其pH值，如pH＜12，则用NaOH溶液调节至pH=12。然后将预处理的ABS塑料片在室温下浸入化学镀铜液，并不断翻动塑料片，20～30min后，取出镀件，用自来水漂洗并晾干。

3．电镀（镀锌）

按图25-1接好电镀装置线路。并经指导老师检查。用Zn片作阳极，导电塑料片作阴极。应该注意，应先将塑料镀件接在阴极位置上接通电源使塑料镀件带电，再浸入镀锌液中，以防止导电金属膜侵蚀或损伤。调节滑线电阻使阴极电流密度符合工艺条件（见下表）

电镀控制条件

五、预习要求

（1）了解塑料电镀的工艺过程。

（2）熟悉塑料电镀装置线路的连接方法。

六、思考题

1．化学镀的基本原理是什么？以化学镀铜为例说明之。

2．为什么要进行化学镀预处理？

3．进行塑料电镀时，影响电度的同素有哪些？