了得網研究生_電鍍電化學原興)

內容簡介

該教材主要包括：電鍍溶液導電過程與電極反應基本知識、電極電位、電極與溶液界面的性質、電極的極化、液相傳質步驟動力學、電子轉移步驟動力學、陰極析氫過程、金屬的電沉積過程、電鍍的陽極過程、影響電鍍層組織的因素、影響鍍層分布的因素。

第1章電鍍溶液導電過程與電極反應基本知識
1.1 兩類導電體
1.1.1 電子導電回路
1.1.2 電解池回路
1.1.3 原電池回路
1.2 法拉第定律
1.2.1 法拉第定律
1.2.2 電流效率計算
1.2.3 電流密度、電鍍時間及鍍層平均厚度之間關繫
1.3 電鍍溶液的電導
1.3.1 電解質溶液的電導
1.3.2 影響離子運動速度的因素
1.3.3 摩爾電導
1.3.4 無限稀釋摩爾電導或極限摩爾電導第1章電鍍溶液導電過程與電極反應基本知識

1.1 兩類導電體

1.1.1 電子導電回路

1.1.2 電解池回路

1.1.3 原電池回路

1.2 法拉第定律

1.2.1 法拉第定律

1.2.2 電流效率計算

1.2.3 電流密度、電鍍時間及鍍層平均厚度之間關繫

1.3 電鍍溶液的電導

1.3.1 電解質溶液的電導

1.3.2 影響離子運動速度的因素

1.3.3 摩爾電導

1.3.4 無限稀釋摩爾電導或極限摩爾電導

1.3.5 電導率、摩爾電導和無限稀釋摩爾電導的應用

1.3.6 離子淌度和離子遷移數

1.4 電鍍生產中的“雙性電極”現像

1.4.1 雙性電極現像的發生條件

1.4.2 雙性電極現像的危害

1.4.3 雙性電極現像的有益方面

第2章電極電位

2.1 相間電位和電極電位

2.1.1 相間電位

2.1.2 金屬接觸電位

2.1.3 電極電位

2.1.4 絕對電位和相對電位

2.1.5 液體接界電位

2.2 電化學體繫

2.2.1 原電池(自發電池)

2.2.2 電解池

2.2.3 腐蝕電池

2.3 平衡電極電位

2.3.1 電極的可逆性

2.3.2 可逆電極的電位

2.3.3 電極電位的測量

2.3.4 可逆電極類型

2.3.5 標準電極電位和標準電化序

2.4 不可逆電極

2.4.1 不可逆電極定義

2.4.2 不可逆電極的類型

2.4.3 可逆電極與不可逆電極電極的判別

2.4.4 影響電極電位的因素

第3章電極與溶液界面的性質

3.1 概述

3.1.1 研究電極／溶液界面性質的意義

3.1.2 理想極化電極

3.2 離子雙電層的結構模型

3.2.1 雙電層結構模型發展概況

3.2.2 “斯特恩(Stern)雙電層”模型

3.3 雙電層微分電容

3.4 電毛細現像

3.5 零電荷電位

3.6 活性粒子在電極與溶液界面上的吸附

3.6.1 無機離子在“電極／溶液”界面上的吸附

3.6.2 有機分子的吸附

思考題

第4章電極的極化

4.1 電極的極化

4.1.1 極化

4.1.2 極化發生的原因

4.1.3 濃度極化

4.1.4 電化學極化

4.2 極化曲線

4.2.1 極化曲線和極化度

4.2.2 原電池和電解槽極化的區別

4.3 極化曲線的測量

4.3.1 恆電流法

4.3.2 恆電位法

4.4 極化曲線在電鍍中應用

4.4.1 鍍液性能的比較與選擇

4.4.2 添加劑的影響

4.4.3 附加鹽的影響

4.4.4 pH與溫度的影響

4.4.5 電鍍時的陰極過程探討

4.5 析出電位

第5章液相傳質步驟動力學

5.1 液相傳質的三種方式

5.1.1 液相傳質的三種方式

5.1.2 液相傳質三種方式的相對比較

5.1.3 液相傳質三種方式的相互影響

5.2 穩態擴散過程

5.2.1 理想條件下的穩態擴散

5.2.2 真實條件下的靜態擴散過程

5.2.3 旋轉圓盤電極

5.2.4 電遷移對穩態擴散過程的影響

5.3 濃差極化的規律和濃差極化的判別方法

5.3.1 濃差極化的規律

5.3.2 濃差極化的判別方法

思考題

第6章電子轉移步驟動力學

6.1 電極電位對電子轉移步驟反應速率的影響

6.1.1 電極電位對電子轉移步驟活化能的影響

6.1.2 電極電位對電子轉移步驟反應速率的影響

6.2 電子轉移步驟的基本動力學參數

6.2.1 交換電流密度jo

6.2.2 交換電流密度與電極反應的動力學特性

6.2.3 電極反應速率常數K

6.3 穩態電化學極化規律

6.3.1 電化學極化的基本實驗事實

6.3.2 巴特勒-伏爾摩(Butler-Volmer)方程

6.3.3 高過電位下的電化學極化規律

6.3.4 低過電位下的電化學極化規律

6.3.5 穩態極化曲線法測量基本動力學參數

6.4 多電子的電極反應

6.4.1 多電子電極反應

6.4.2 多電子轉移步驟的動力學規律

6.5 雙電層結構對電化學反應速率的影響ψ1效應)

6.6 電化學極化與濃差極化共存時的動力學規律

6.6.1 混合控制時的動力學規律

6.6.2 電化學極化規律和濃差極化規律的比較

第7章陰極析氫過程

7.1 析氫對鍍層質量的影響

7.1.1 氫脆

7.1.2 針孔和麻點

7.1.3 鼓泡

7.1.4 電流效率下降

7.1.5 工件局部無鍍層或鍍層不正常

7.2 氫析出反應機理

7.2.1 遲緩放電機理

7.2.2 遲緩復合機理和電化學脫附機理

7.3 影響陰極析氫的因素

7.3.1 金屬材料本性的影響

7.3.2 金屬材料的表面狀態及加工性質的影響

7.3.3 鍍液成分對陰極析氫的影響

7.3.4 溫度的影響

7.3.5 pH的影響

7.3.6 陰極電流密度的影響

7.4 減少析氫注意事項

7.4.1 減少金屬中滲氫的數量

7.4.2 采用低氫擴散性和低氫溶解度的鍍塗層

7.4.3 鍍前去應力和鍍後去氫以消除氫脆隱患

思考題

第8章金屬的電沉積過程

8.1 金屬電沉積的基本歷程和特點

8.1.1 金屬電沉積的基本歷程

8.1.2 金屬電沉積過程的特點

8.2 簡單金屬離子的陰極還原

8.2.1 金屬離子陰極還原的基本事實

8.2.2 簡單金屬離子的陰極還原

8.3 金屬絡離子的陰極還原

8.3.1 在電極上直接放電的離子

8.3.2 絡離子放電時對極化的影響

8.4 表面活性物質對金屬離子還原過程的影響

8.5 金屬的電結晶過程

8.5.1 鹽溶液中的結晶過程

8.5.2 電結晶形核過程

8.5.3 在已有晶面上的延續生長

8.5.4 電結晶條件對鍍層質量的影響

思考題

第9章電鍍的陽極過程

9.1 電鍍中的陽極和鈍化現像

9.1.1 陽極電化學鈍化

9.1.2 陽極化學鈍化

9.2 金屬鈍化的機理

9.2.1 基體清除鈍化膜前後電位變化

9.2.2 鈍化理論

9.3 影響電鍍中陽極過程的主要因素

9.3.1 金屬本性的影響

9.3.2 溶液組成的影響

9.3.3 電鍍工藝的影響

9.4 鈍態金屬的活化

思考題

第10章影響電鍍層組織的因素

10.1 電沉積過程對鍍層的影響

10.2 電鍍液對鍍層的影響

10.2.1 電鍍液本身的影響

10.2.2 電鍍鹽中主鹽濃度的影響

10.2.3 附加鹽的影響

10.2.4 添加劑的影響

10.2.5 絡合劑

10.2.6 緩衝劑

10.2.7 陽極去極化劑

10.3 電鍍規範對鍍層的影響

10.3.1 電流密度

10.3.2 溫度

10.3.3 pH值

10.3.4 攪拌

10.3.5 電流波形

10.3.6 換向電流的影響

10.3.7 極間距

10.4 基體金屬對鍍層的影響

10.4.1 基體材料

10.4.2 基體鍍前加工性質

第11章影響鍍層分布的因素

11.1 概述

11.2 電解液分散能力的數學表達式

11.2.1 電解液分散能力的數學表達

11.2.2 初次電流分布(一次電流分布)

11.2.3 二次電流分布(實際電流分布)

11.3 影響電流及金屬在陰極表面分布的因素

11.3.1 幾何因素

11.3.2 電化學因素的影響

11.3.3 分散能力的測定方法

11.4 電解液的覆蓋能力

11.4.1 影響鍍液覆蓋能力的因素

11.4.2 覆蓋能力的測定方法

11.5 整平能力

11.5.1 鍍液的整平能力

11.5.2 整平能力的測定方法

參考文獻

前言

隨著現代工業和科學技術的發展，電化學在很多領域日益顯現其基礎作用。特別是在化學工業、能源研究、材料科學和環境保護等領域中有著廣泛的應用。無論是在化學電源、電鍍、電解冶金等工業生產中，還是在電分析及金屬腐蝕與防護等應用技術中，電化學都占據著重要的地位。
作為電化學的一個重要應用領域，電鍍已經成為一個獨立的電化學表面加工業並得到日益廣泛的應用。電鍍已經滲透到各種工業部門，如機械、電子、輕工、航空、航天等領域中。為了更好地滿足培養從事電鍍和表面處理的工程技術人纔和廣大電鍍工作者的理論和技術上的繫統學習和提高的要求，我們編寫了《電鍍電化學原理》一書。
《電鍍電化學原理》一書是根據材料科學與工程專業本科教學大綱編寫的。本教材既可以作為材料科學與工程專業選用的教材，也可作為從事電鍍以及金屬腐蝕與防護的生產和科研、設計的工程技術人員參考。
在編寫過程中，我們力求遵循認知規律，注意內容的連續性和邏輯性。希望本書可以對廣大相關研究人員、企業工程技術、管理人員等有所裨益。
本教材主興編寫，編寫第1章、第3章、第5~第11章，孫齊磊編寫第2章和第4章，山東建築大學的許斌教授認真審閱了本教材，並提出許多寶貴意見。
在本書編寫的過程中，參考了國內外專家和同行們的大量著作、研究成果和文獻，借鋻了一些企業的工藝資料，在此表示感謝。隨著現代工業和科學技術的發展，電化學在很多領域日益顯現其基礎作用。特別是在化學工業、能源研究、材料科學和環境保護等領域中有著廣泛的應用。無論是在化學電源、電鍍、電解冶金等工業生產中，還是在電分析及金屬腐蝕與防護等應用技術中，電化學都占據著重要的地位。

作為電化學的一個重要應用領域，電鍍已經成為一個獨立的電化學表面加工業並得到日益廣泛的應用。電鍍已經滲透到各種工業部門，如機械、電子、輕工、航空、航天等領域中。為了更好地滿足培養從事電鍍和表面處理的工程技術人纔和廣大電鍍工作者的理論和技術上的繫統學習和提高的要求，我們編寫了《電鍍電化學原理》一書。

《電鍍電化學原理》一書是根據材料科學與工程專業本科教學大綱編寫的。本教材既可以作為材料科學與工程專業選用的教材，也可作為從事電鍍以及金屬腐蝕與防護的生產和科研、設計的工程技術人員參考。

在編寫過程中，我們力求遵循認知規律，注意內容的連續性和邏輯性。希望本書可以對廣大相關研究人員、企業工程技術、管理人員等有所裨益。

本教材主興編寫，編寫第1章、第3章、第5~第11章，孫齊磊編寫第2章和第4章，山東建築大學的許斌教授認真審閱了本教材，並提出許多寶貴意見。

在本書編寫的過程中，參考了國內外專家和同行們的大量著作、研究成果和文獻，借鋻了一些企業的工藝資料，在此表示感謝。

由於編者水平所限，疏漏及不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。

編者

2014年1月

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