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第一章 超硬材料电镀制品概论1

第一节 超硬材料电镀制品的发展及应用1

一、应用发展史1

二、加工对象1

三、在工业应用领域中的地位和作用1

第二节 超硬材料电镀制品的产品特征3

一、产品品种特色3

二、产品的结构形式4

三、工作层的组织(内部微观组织特点)4

四、使用特性5

第三节 超硬材料电镀制品的制造工艺特点5

一、制造工艺的特点5

二、工艺装备的特点6

第二章 电化学基本知识7

第一节 两类导体7

一、电镀电流回路7

二、电子导体与离子导体8

三、两类导体界面间的电荷转移(电极反应)8

第二节 法拉第定律9

一、法拉第第一定律10

二、法拉第第二定律10

三、合金的电化当量11

四、法拉第恒量的物理意义11

第三节 电流效率及有关电镀参数的计算公式11

一、电流效率11

二、有关电镀参数的计算公式13

第四节 电解质溶液的电导率及离子迁移数15

一、溶液电导率的概念15

二、溶液电导率的影响因素16

三、溶液电导率的测定方法19

四、离子迁移数19

五、影响离子迁移数的因素20

第五节 电解质溶液中的导电和传质过程20

一、液相传质的三种形式--对流、扩散、电迁移20

二、电镀溶液导电与传质过程简析21

第六节 电极与深液界面的双电层理论23

一、研究电极与深液界面的意义23

二、双电层的形成23

三、双电层的结构与电特性24

四、影响双电层结构及性质的因素25

第七节 电极电位26

一、研究电极电位的意义26

二、电极电位26

三、标准电极电位及电化序27

四、平衡电极电位及能斯特方程式28

五、电极电位的测试29

第三章 电极过程动力学31

第一节 电极的极化与极化曲线31

一、电极的极化及过电位31

二、分解电压与折出电位32

三、极化曲线32

四、影响极化曲线的因素33

五、极化曲线的测定34

第二节 电级过程及其速度控制步骤34

一、电极过程34

二、电极过程的基本步骤35

三、稳态与非稳态电极过程35

四、稳态电极过程的速度控制步骤35

第三节 电化学步骤的动力学36

一、交换电流36

二、电化学极化的产生37

三、交换电流与电化学极化的关系38

四、电极的极化对电化学步骤反应速度的影响38

五、电化学极化的基本特征--电化学极化基本方程式39

六、线性极化方程式--i〈〈io时的电化学极化特征40

七、塔费尔方程式--i〉〉io时的电化学极化特征41

八、双电层电位分布对电化学极化的影响--Φ1效应42

第四节 液相扩散步骤的动力学42

一、液相传质的速度控制步骤--扩散42

二、浓差极化的产生43

三、稳态扩散的速度公式43

四、扩散步骤的极化特征--浓差极化方程式44

五、电迁移对扩散的影响45

第五节 电化学步骤与扩散步骤联合控制下的动力学特征46

一、电化学极化与浓差极化并存的极化方程式46

二、电化学极化与浓差极化并存的极化曲线46

三、η与io、id、ic之间关系的综合讨论47

四、电化学步骤与扩散步骤动力学特征的比较47

第四章 金属电沉积49

第一节 概述49

一、金属电沉积的范畴及研究内容49

二、金属电镀层的分类49

三、电镀溶液的基本类型50

四、电镀工艺参数50

五、金属电镀层的组织和性能特点51

六、影响镀层组织和性能的因素52

第二节 金属离子在阴极上还原的可能性52

一、金属离子在阴极上还原的可能性52

二、金属离子还原过程中涉及电化学极化的若干规律53

第三节 简单金属离子的阴极还原54

一、简单金属离子电沉积的基本过程54

二、简单金属离子的放电步骤55

第四节 金属配离子的阴极还原55

一、配合物电解液中离子的真实浓度55

二、配合物电解液中放电离子的形态56

三、金属配离子电沉积的基本历程56

四、配位剂对阴极还原的影响56

第五节 金属电结晶57

一、金属电结晶的步骤57

二、电结晶过程的过电位57

三、理想晶面的生长过程58

四、实际晶面的生长过程59

五、新晶核的生长59

六、多晶沉积层的生长过程60

七、多晶沉积层的形态及其与过电位的关系61

第六节 合金电沉积62

一、合金电沉积的实际意义62

二、合金电沉积的基本条件62

三、影响合金电沉积的因素63

第七节 金属电沉积过程中的阴极析氢65

一、阴极析氢对电镀的不良影响65

二、阴极析氢的反应机理66

三、氢的过电位66

四、影响阴极析氢的因素67

第八节 电镀中的阳极过程68

一、电镀中阳极的作用68

二、阳极极化曲线69

三、金属的阳极溶解69

四、金属的阳极钝化70

五、影响金属阳极过程的因素71

第五章 有机表面活性物质在电镀中的作用73

第一节 有机表面活性物质简介73

一、有机表面活性物质及应用73

二、有机表面活性物质的结构及其分类74

第二节 有机表面活性物质在溶液与电极界面上的吸附74

一、吸附自由能74

二、电极电位对界面吸附的影响75

第三节 界面吸附对金属电沉积过程的影响75

一、界面吸附引起的阴极极化75

二、界面吸附对金属离子放电的影响76

三、有机添加剂的整平与增光作用的机理77

第六章 金属镀层分布79

第一节 概述79

一、镀层分布的不均匀性79

二、分散能力和覆盖能力80

第二节 电流在阴极上的分布80

一、初次电流分布81

二、二次电流分布82

三、改善电流分布的途径83

第三节 金属在阴极上的分布84

一、金属镀层分布84

二、影响镀层分布的因素85

第四节 分散能力的测定86

第五节 覆盖能力的测定90

一、直角阴极法90

二、内孔法91

第七章 超硬材料电镀制品的原材料92

第一节 超硬材料92

一、超硬材料的品种规格92

二、超硬材料的基本性质92

三、适用于电镀制品的超硬材料的特性94

第二节 基体96

一、基体材质选择96

二、基体的机械加工成型97

第三节 阳极97

一、镍阳极97

二、合金阳极99

第四节 化学试剂100

第八章 电镀制品基体表面镀前处理103

第一节 概述103

一、基体镀前处理的重要意义103

二、基体的表面状况103

三、镀前处理的目的和方法综述104

四、镀前处理工艺流程的编制原则105

第二节 机械处理106

第三节 除油107

一、有机溶剂除油107

二、碱液化学除油108

三、电化学除油110

四、超声波除油111

第四节 浸蚀除锈与活化处理112

一、化学强浸蚀112

二、电化学强浸蚀115

三、弱浸蚀116

第五节 不镀部位的绝缘处理116

一、对绝缘材料的要求116

二、绝缘处理方法117

第九章 超硬材料与金属的复合电镀119

第一节 超硬材料复合镀层概述119

一、复合镀层的概念119

二、复合镀层的工业应用120

三、复合镀层的结构120

四、复合镀层中唐料与金属之间的结合力121

五、复合镀层中金属的组织与性能122

第二节 超硬材料复合电镀工艺的基本特点124

一、基本工艺程序124

二、预镀操作要点125

三、上砂方法要点126

第三节 电镀溶液的成分及其作用127

一、电镀溶液配方127

二、电镀溶液中各种成分的作用132

三、电极反应135

第四节 电镀溶液的配制与维护136

一、电镀溶液的配制136

二、电镀溶液的维护138

三、有害杂质的影响及去除139

第五节 电镀工艺参数140

一、pH值140

二、温度141

三、阴极电流密度141

四、其它工艺条件142

第六节 超硬材料复合电镀的计算公式143

一、计算公式143

二、计算举例144

第七节 快速电镀工艺的进展145

一、综述145

二、超声波电镀146

第八节 电镀设备仪器与夹具设计148

一、电镀电源149

二、电镀槽及酸碱处理槽149

三、电镀辅助装置149

四、电镀挂具与上砂夹具149

五、辅助阴极和辅助阳极149

第十章 几类典型的超硬材料电镀制品的制造工艺152

第一节 电镀什锦锉152

一、概述152

二、工艺流程152

三、工艺要点153

第二节 电镀磨头154

一、概述154

二、工艺流程155

二、工艺要点155

第三节 电镀金刚石内圆切割片157

一、概述157

二、工艺流程158

三、工艺要点158

四、外圆切割片159

第四节 电镀金刚石套料刀160

一、概述160

二、工艺流程161

三、工艺要点161

第五节 电镀金刚石滚轮162

一、金刚石滚轮的应用162

二、金刚石滚轮制造方法概述163

三、内镀法制造滚轮工艺164

四、外镀法制造滚轮工艺167

第六节 电镀金刚石扩孔器168

一、概述168

二、工艺流程169

三、工艺要点169

第七节 电镀金刚石绳锯170

第八节 电镀问断工作面刃磨砂轮171

一、产品特性及应用171

二、产品结构类型171

三、电镀工艺流程172

第九节 超硬材料的其它电镀制品172

一、电镀网状挠性磨具173

二、电镀成型磨削砂轮173

三、电镀铰刀173

四、电镀金刚石指甲锉174

第十一章 镀后处理与镀层质量检测176

第一节 镀后处理176

一、除氢处理176

二、镀液回收处理177

三、超硬材料的回收处理177

第二节 镀层质量检测178

一、检测项目和方法178

二、常见废品及原因分析180

第三节 电镀安全技术与环境保护183

一、电镀车间安全技术183

二、电镀车间环境保护183

第十二章 电镀溶液化学分析185

第一节 镀镍溶液基本成分的测定185

一、镍的测定185

二、氯化物的测定185

三、硫酸根的测定186

四、硼酸的测定187

第二节 镍钴合金电镀溶液的定量分析187

一、硫酸镍的测定(H2O2氧化法)187

二、硫酸钴的测定188

第三节 镀液中添加剂及杂质的测定189

一、添加剂的测定189

二、主要杂质的测定189

附录一 电镀常用的化学物品190

附录二 几何图形的面积计算公式191

附录三 超硬磨料各粒度尺寸标准对照表192

附录四 国内外超硬材料电镀制品典型实物图例193

主要参考文献201