在日常生活當中 我們隨處可見各種金屬製品 例如 罐頭、腳踏車、水龍頭、裝飾品、路燈……等 這些物體的表面 往往為了防鏽及美觀 會進行特殊加工 這種特殊加工的方法 我們稱之為「電鍍」 那什麼是電鍍呢? 電鍍是利用電解原理及裝置 將安定美觀的金屬 鍍在其他物質表面的方法 意即在其他物質表面形成一層薄薄的金屬薄膜 使被鍍的物品看起來更美觀、耐用、不易被氧化腐蝕 我們如何進行電鍍呢? 操作方式為使欲鍍金屬作為陽極 被鍍物為陰極 含欲鍍金屬離子的水溶液則為電解液 例如 想在鐵湯匙表面鍍銀 就將銀片掛在陽極 鐵湯匙掛在陰極 溶液中需含有適當濃度的銀離子 且電解液中必須保持欲鍍金屬離子濃度固定 使鍍層更均勻、牢固 連接電池的時候 鐵湯匙與電池負極相接 銀片與電池正極相接 通入直流電後 便可以開始進行電鍍了 此時 陽極的金屬氧化失去電子形成金屬陽離子進入溶液中 而溶液中的金屬陽離子在陰極可獲得電子而還原析出金屬 例如前面所提的鐵湯匙鍍銀 半反應式如畫面所示 陽極的銀氧化失去電子 形成銀離子 陰極則是銀離子得到電子還原後析出銀 在這個過程中 陽極銀片的重量減少 陰極鐵湯匙的表面有一層銀金屬析出 重量會增加 這樣就可以在鐵湯匙的表面鍍上一層銀啦 電鍍的效果優劣 和電鍍時的溫度 電鍍液的組成及濃度 與電流密度(即單位面積通過的電流)有關 因此選用適當的反應條件 可以讓電鍍的效果更卓越 在電鍍產業中 鍍鉻和鍍鋅是很常見的加工方式 但電鍍液中 通常含有重金屬離子 電鍍後電鍍廢液的處理 需要特別注意回收 不可隨意傾倒 以免造成環境汙染 想一想 如果要在銅幣的表面鍍鋅 該如何連接鋅片、銅幣來組成電鍍裝置呢? 答案是將電池正極連接鋅片 負極連接銅幣 使用含有鋅離子的電解液 無電電鍍為非電解電鍍 又稱化學電鍍 是指在不使用外加電源的條件下 藉由還原劑讓金屬離子在物體表面還原析出 使金屬鍍在物體表面上 達到電鍍的效果 這種方法 比較不受被鍍物體材質及導電度的限制 可以用在玻璃、塑膠、或陶瓷等材料表面的處理 用途非常廣泛 例如銀鏡反應 即是利用還原劑(如葡萄糖) 將硝酸銀溶液加氨水後得到的二氨銀水溶液中銀離子還原 產生銀金屬在反應器材表面析出 形成一層閃亮的銀鏡 除了用葡萄糖可以讓硝酸銀的氨水溶液中的銀析出外 使用丙醛水溶液……等也可以達到相同的效果 除了銀鏡反應外 其他金屬離子的取代反應 也能進行無電電鍍 例如:汽車輪框或藝術品表面鍍鉻、鍍金等等 陰極保護法是電鍍理論的延伸 可以應用在鋼製船殼、地下管線、橋樑、鋼構建築等 我們可以將一些較易氧化的金屬 例如:鋅、鎂、鋁等 連接欲保護的金屬 此時易氧化的金屬作為陽極進行氧化 欲保護的金屬(如船殼)作為陰極 達到被保護的目的 馬口鐵 即是在鐵的表面鍍錫 錫的活性比鐵低 可達到防鏽的目的 但是 若不小心電鍍層破裂 使內部的鐵露出 此時 鐵為陽極 反而會加速氧化 比未鍍錫時更快生鏽 電鍍能增強金屬的抗腐蝕性 增加硬度 改變物體表面性質防止磨耗 提高導電性 增加物品表面光滑度 耐熱性和使物品更美觀 想一想 日常生活中還有哪些地方用到電鍍產品呢? 在使用時 需要注意什麼? 最後 我們來複習一下電鍍方法 電鍍:將欲鍍金屬連接直流電源陽極 被鍍物連接直流電源陰極 含欲鍍金屬離子的水溶液為電解液 啟動電源開始電鍍 電鍍廢液的處理 需要特別注意回收 不可隨意傾倒 以免造成環境汙染 無電電鍍 為非電解電鍍 是藉由還原劑讓金屬離子在物體表面還原析出 使金屬鍍在物體表面上 達到電鍍的效果 同學們 看完本單元你是否已經學會電解與電鍍的原理了呢? 歡迎到留言區與我們分享你的學習心得喔 我們下次再見