6.电镀有关的计算
电镀有关的计算，兹用一些范例或公式表示的：
(1) 温度的换算：
0C=5/9×(0F-32)
0F=1.80C+32
0K=0C+273
(2) 密度：
D=M/V M=质量 ， V=体积
(3) 比重：
S.G=物质密度/水在40℃时密度
波美(baume')
Be’=145-145/比重
比重=145/(145-Be’)
例 20%H2SO4的溶液，在20℃时其Be'值为17，求比重多少?
比重=145/(145-17)=145/128=1.13
(5)合成物的水分比
例 NiSO4.7H2O中含水多少?
解 NiSO4.7H2O=280.87
7H2O=126
H2O%=(126/280.87)×100%=44.9%
(6)比率
例 铬镀槽有400升的溶液含500kg铬酸，问同样的浓度100升镀槽需含多少铬酸?
400/500=100/X
x=125
∴ 需125kg铬酸
(7)溶液的重量换成容积
例 98%的H2SO4，比重1.84，求配制1L标准硫酸溶液，需多少ml 98%H2SO4?
(设1L标准酸液的硫酸重量49克)
49克/(1.84克/0.98)=27.17ml
(8)中和
例1 用14.4ml的1N的HC1溶液中和310ml的NaOH溶液，
求NaOH溶液的当量浓度
解 14.4ml×1N=10ml×xN
x=1.44
∴ 比NaOH的当量浓度为1.44N
例2 1.1738N的HC1溶液来中和10ml的1.1034NNaOH溶液，
求需HC1溶液多少ml?
解 x ml×1.1788N=10ml×1.1034N
x=9.4
∴ 需9.4ml的1.1738NHC1溶液
(9)法拉第定律(Faraday's Law)
例1. 计算以I=5安培电流经过T=5小时，求铜沉积重量，其电流放率CE为100%
沉积重量W=(原子量A/(原子价n×96500))×(电流I×时间t×电流效率CE)
W=(A/(n×96500))×(I×t×CE)
=(63.54/(2×96500)) ×(5×5×60×60×100%)=31.8(g)
∴可沉积31.8g的铜
例2. 要在t=10分钟镀W =2.5g的镍在NiSO4镀液需多大电流?其电流效率CE为100%。
I=( (n×96500)/(A)) ×((W)/(t×CE))
=((2×96500)/(58.69)) ×((2.5)/(10×60×100%))=13.7
∴需电流13.7安培
例3. 镀件的表面积为1000cm2，在硫酸铜镀液中通过15安培电流，电流效率CE为100%，求镀铜5um所需要的时间。已知铜密度为8.93g/cm3
t = ((n×96500×D)/(A))×((area×d)/(I×CE))
=((2×96500×8.93)/(63.54))×((1000×5×10-4)/(15×100%))
=900(秒)=15(分)
∴所需电镀时间为15分钟
例4. 镀件总面积为1.5㎡，平均电流为1500安培，15分钟镀得平均锌镀层25 um，已知锌的密度为7.14g/cm3，锌的原子量为65.38，求电流效率CE
CE=WAct/WThen×100%
=((1.5×25×7.14)/(((65.38)/(2×96500)) ×1500×15×60)) ×100%
=59%
∴其电流效率为59%
例5. 酸性锡镀液做连续性铁片镀锡，铁片宽0.9m，铁片进行速度500m/min，电流密度5000A/㎡，上下二面欲镀上4um锡厚，电流效率100%，已知锡的密度为7.31g/cm3，原子量为118.7，求电镀槽需多少m长?
槽长L=((n×96500×D)/(A))×((S×d)/(DI×CE))
=((2×96500×7.31g/cm3)/(118.7))×((500m/min×0.4um)/(5000A/m2×100%))
=8( M )
∴所需镀长8M。
例6. 使用不溶性阳极镀铬，电流效率为18%，通过电量为1000安培小时，不考虑带出损失求需补充多少CrO3，以维持镀液中的铬浓度，已知铬原子量为52，氧原子量为16。
W=((A/(n×96500)) ×(I×t×CE)
=((52)/(6×96500))×(1000×18%)
WCrO3=58.1×CrO3/Cr=58.1×100/52
=112( g )
∴需补充CrO3 112 g
例7. 15安培电流过通硫酸铜镀液10分钟，镀件面积为1500cm2，电流效率100%，铜的密度为8.93g/cm3，原子量为63.54，求镀层平均厚度多少μm?
镀层厚度d=((A)/(n×96500×D))×((I×t×CE)/(area))
=((63.54)/(2×96500×893g/cm3))×((15×10×60×100%)/(1500cm2))
=0.00022(cm)
=2.2μm
∴铜镀层平均厚度为2.2μm
(10)镀液组成配制
例 100加仑瓦特镍铍槽，作业标准组成是300g/1 NiSO4，30 g/1NiCl2及40 g/ H3BO3。目前镀液经分析得220g/1NiSO4，25g/1 NiCl2及32g/1 H3BO3，求要补充多少药品?
NiSO4 =((300-220)g/1×100gal× 3.785 1/gal) = 30.28kg
NiCl2 =(30-25)g/1×100gal×3.785 1/gal = 1.89kg
H3BO3 =(40-32) g/1×100gal×3.785 1/gal = 3.03kg
(11)电极电位
E=E0+ RTln[(aM+n)/aM]/(nF)
例1 求0.5MCu(CN)32-溶液中的铜电极电位，若铜电极活度=1，温度为25℃。
Cu(CN)32-(R) — Cu+ + 3CN-
(0.5-X) 3X
Kdiss =[Cu+][CN-]3/[Cu(CN)32-]=5.6×10-28
X×(3X) 3/(0.5-X) = 5.6×10-28
[Cu+] = X = 5×10-8
aCu+ = [Cu+] = 5×10-8(稀溶液的化学浓度)
Ecu = E0Cu + 8.3144×(273+25)×ln(5×10-8/1)/(1×96500)
例2. 搅拌良好的镍盐镀液，有缓冲液pH=5，电极面积1cm2，以0.01安培/cm2进行电镀。若ηc =0.445+0.065logI ; ηa=0.375+0.045logI，内电阻=100Ω，则分解电压需多少?
E0 = Ec- Ea = Eni – Eni = 0
ηconc=0 (因搅拌良好)
I= 0.01 A/cm2×1cm2
分解电压EI=E0 + ηa + ηc + ηconc + IR
=0 + 0.375 + 0.045log0.01 + 0.445 + 0.065log0.01 + 0+ 0.01×100
=1.6 ( V )
