1）水是电镀液的主要组分

倘若有人问你电镀液有哪些组分，千万不要忘了一个最主要的组分──水。电镀几乎都是在水溶液中进行。尽管有非水溶液电镀的报道（如在甘油中镀铝，在二甲基亚砜中镀纳米半导体线，在乙酰胺–尿素–溴化钾熔体中镀半导体纳米合金），但均限于实验室研究，并无工业化应用。溶液由溶质和溶剂组成。电镀液是一种水溶液，即以水为溶剂，溶质则是镀液中其它可溶于水的组分。离开了水就配不出电镀液。

2）水与电镀的重要工艺条件pH密切相关

不了解水的电离特性就不知道pH的来历，也就无法理解为什么要控制这一重要的工艺条件，也无法理解镀层烧焦这一重要故障的实质。

3）水的电解现象是不少电镀问题的根源

电解除油为什么比化学除油快且彻底？为什么有阴极、阳极电解除油之分？阴极电流效率为什么有高有低？工件为什么会产生针孔、麻点？为什么阳极面积较小、阳极电流密度过大时阳极会不导电而钝化？为什么钢铁件可以采用电解方法使其从无氰碱铜液中由钝化态转为活化态才有好的结合力？这些问题都与水的电解现象密切相关。

2 水分子的特性

无机化合物可分为氧化物、酸、碱、盐等几大类。物质由分子组成，分子又由原子组成，原子之间由“键”相连。水实际上是氢的氧化物。氢的氧化物中常见的有2种：一种是由1个氧原子与2个氢原子组成的普通水分子H2O（用一横表示“单键”，其结构式为H─O─H），另一种是电镀中常用的双氧水H2O2（又称过氧化氢），由2个氢原子和2个氧原子构成（结构式为H─O─O─H）。双氧水不稳定，易分解成氧气和水，具有氧化性，电镀中常被用于氧化无机或有机杂质。其最大优点是生成的水是镀液组分，无副作用。

水的分子结构如图1所示。水分子中3个原子不是排在一条直线上，2个氢氧键之间有104°40′的夹角。由于这一夹角的存在，分子中正负电荷的“重心”不重合：水分子中靠近氧原子的一端带负电性，靠近氢原子的一端带正电性，使水分子成为“极性分子”。电镀书刊中常讲到“电极电位”，水分子的极性正是产生电位的重要原因。

3 水的离子积与pH

在溶液中，分子能电离成正、负离子的物质称为电解质。几乎百分之百电离的称为强电解质，如镀液中加入的大多数酸、碱、盐类；仅部分电离而还有部分以分子形式存在的称为弱电解质，如硼酸、醋酸；几乎不电离而主要以分子形式存在的称为非电解质，如甘油、三乙醇胺、聚乙二醇等。而作为溶剂的水，本身也是一种弱电解质，只有很少一部分电离为氢离子（带正一价，用H+表示）和氢氧根离子（带负一价，用OH–表示）。

若将表示离子的符号外加一个方括号来表示该离子在溶液中的浓度，则25°C时，水分子的电离有一个特性：在任何情况下，溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度的乘积恒为常数──1×10–14，即[H+]·[OH–]=1×10–14。这一常数称为水的“离子积”。

既然是一个不变的常数，氢离子浓度高时，氢氧根离子浓度就必然低。酸由氢离子H+与酸根离子组成，如硝酸分子由1个H+与1个硝酸根离子组成，硫酸分子由2个H+与1个硫酸根离子组成，硼酸分子由3个H+与1个硼酸根离子组成。碱由金属离子（或铵离子）与氢氧根离子组成，如氢氧化钠分子由1个钠离子与1个氢氧根离子组成，氢氧化镍由1个镍离子与2个氢氧根离子组成，氢氧化铝由1个三价铝离与3个氢氧根离子组成。盐则由金属离子（或铵离子）与酸根离子等组成。当盐中只有上述2种离子时称为正盐，如硫酸铜、硝酸铵（由铵离子与硝酸根离子组成）；当盐中还含有氢离子时称为酸式盐，如碳酸氢钠由1个钠离子、1个氢离子与1个碳酸根离子组成；当盐中含有氢氧根离子时称为碱式盐，如碱式碳酸铜由2个铜离子、1个碳酸根离子与2个氢氧根离子组成。

可见，凡带“酸”字的总与H+有关，凡带“碱”字的则与OH–有关。水溶液中氢离子浓度[H+]越高，溶液的酸性就越强；水溶液中氢氧根离子浓度[OH–]越高，碱性就越强。溶液中游离H+的浓度用负指数表示不方便，于是人为地将氢离子浓度的负对数定义为pH，即pH=–lg[H+]。

显然，pH<7时为酸性，数值越小，酸度越高；pH=7时为中性，既不显酸性也不显碱性；pH>7时为碱性，数值越大，碱度越高而酸度越低。

用pH计或pH试纸测定溶液的pH（肯定有一定误差），则可判定溶液的酸碱性。当不符合电镀工艺的pH条件要求时，可加适当的酸或碱进行调节。

溶液酸碱性对电镀效果影响很大，任何搞电镀的人都必须对pH的来历及其含义有非常明确的认识。

4 水的电解

既然任何情况下水溶液中都必然存在或多或少的氢离子与氢氧根离子，那么在通电时带正电荷的氢离子H+也可能在阴极表面获得1个电子而还原（化学上将得到电子、化合价降低的反应称为还原反应）为氢原子（称为活性氢原子，具有很強的还原能力），化合价由正一价降为零价；2个活性氢原子再结合成1个氢气分子（以气体形式逸出）。通电时，在阳极上可能产生氧气，在阴极上可能产生氢气。电解除油的实质就是水的电解反应。

5 水的纯度问题

自然界中现成的水总含有矿物质等杂质。例如，地下水中或多或少地溶有钙、镁等杂质；被污染了的水则杂质更多，更复杂。含钙、镁量大的水称为“硬水”，若用于锌酸盐镀锌，则会影响镀层质量。基本去除了钙、镁杂质的水称为“软水”，其去除过程称为水的“软化处理”。水中的钙、镁杂质经加热或干燥后会生成水垢。锅炉中火管上沉积的过厚水垢不但影响导热性，而且水垢突然开裂时可能引发锅炉爆炸，故锅炉用水应先经软化处理，而且应定期停炉除垢。装饰镀铬、光亮镀银、镀锡件若用硬水清洗后直接烘干，生成的水垢会使工件表面发花，故要求高的产品镀后要用纯水清洗。水中的其它杂质对电镀也多有害处。如含氯离子多的水，用于光亮酸铜镀前清洗，会向酸铜液引入过多的氯离子而引起故障；用于塑料镀前处理的银盐活化或镀锌后的银盐黑钝化配液或其处理前清洗，氯离子会与银离子生成难溶的氯化银AgCl沉淀而使溶液失效报废。经处理后的电镀废水（称为中水）也含有较多盐分与有机杂质。中水只能回用于要求不高的镀前酸洗或化学除油等工序，而不能回用于镀前清洗。要回用于要求高的镀前清洗，必须经活性炭处理、离子交换处理、反渗透或电渗析的深度再处理，去除水中有害的有机杂质和多种阴、阳离子杂质后才行。将水加热为蒸汽再冷凝后得到的水，称为蒸馏水，其中杂质相对较少。用现代膜分离技术或离子交换法除去了H+、OH–以外的其它阴、阳离子的水称为去离子水，其电导率越低则纯度越高。

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