一、摘要:
二、研究動機:
參與班上無電鍍的實驗中，只有一組的銅能成功鍍上鎳，原本猜測可能是水溶
液濃度的問題，但我們拿自己組別的銅到其它組別溶液中，依然能成功鍍上
鎳，所以證實是銅本身的問題，並不是溶液本身的問題，因此想繼續探討影響
該實驗的各種變因。
三、研究目的:
1. 各種金屬(Al.Zn.Fe.Ni.Sn.Pb.Cu)會不會影響實驗結果的成功與否
2. 金屬表面凹凸會不會影響實驗結果的成功與否(硬幣)
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
表面積大小會不會影響實驗結果的成功與否(鋁片薄和厚都成功)
磨法(雙向.單向.圓形.不磨)會不會影響實驗結果的成功與否
放入先後順序會不會影響實驗結果的成功與否
冒出的泡泡(多.少.大.小.)會不會影響實驗結果的成功與否
金屬純度會不會影響實驗結果的成功與否
金屬表面處理會不會影響實驗結果的成功與否
鋅片放入電鍍液中會發黑是否與硫酸發生反應
10. 加入各種不同金屬粉末是否會影響實驗結果的成功與否
11. 前處理中泡硝酸的時間長短是否會影響實驗的成功與否
四、藥品與器材
1.藥品與材料:
硫酸鎳
丙酮
鋁
次磷酸鈉
異丙醇
鋅
琥珀酸鈉
氫氧化鈉
鎳
3M 硫酸
氯化鐵
銅
蒸餾水
硝酸
硬幣
砂紙
鑷子
加熱板
磁石
燒杯
量筒
電子秤
溫度計
抽氣櫃
2.器材與設備:
滴管
培養皿
五、文獻回顧:
零、無電鍍原理：
（以上資料引自曾讚憲先生於 2019 年 9 月演講內容報告）
一、無電解電鍍優缺點：
用途
優點
缺點
汽車業:軸承、活塞、燈
具
工件大小形狀不受限制
色澤種類少
電子業:線路板、IC 、電
阻
具均一膜厚
浴溫高
精密零件:光學零件
依浴溫、pH 值決定膜厚
鍍浴壽命短
化工業:馬達、輸送管
具耐熱性
成本高
機械業:設備零件、模具
具耐磨耗性
紡織業:抗菌衣物
部分鍍膜防菌效果
二、金屬表面：
1.塵埃、污物
2.油脂
3.氧化層
4.加工層
5.擴散層
6.銅合金素材
三、金屬表面各層處理方法：
層數
類別
處理方法
目的
第一層
污物
水、鹼熱脫脂劑
第二層
油脂
鹼熱脫脂劑、電
熱脫脂劑、溶劑
等
第一層至第三層
處理完全後，基
本上密性已經很
好
第三層
氧化層
稀硫酸、稀鹽
酸、活化劑等
第四層
加工層
第五層
擴散層
化學拋光、電解
拋光
在處理表面加工
紋路、毛邊、較
厚氧化層
四、活化：
脫脂厚的金屬表面，仍然殘存有很薄的氧化層、電解極化膜，會阻礙電鍍層的
密著性，必須使用一些活化酸將金屬表面活化，防止電鍍層產生剝離、起泡等
密著不良現象。由於銅合金的活化速度相當快，所以本實驗才使用稀硫酸，如
果濃度過高，會溶解過多的銅離子，進而造成銅氧化的困擾。
六、實驗規劃:
1.配置溶液
1.雙向(銅、鋁、鎳、
鋅)
物理方法
不同磨法
2.單向(銅、鋁、鎳、
鋅)
3.圓形(銅、鋁、鎳、
鋅)
4.銅
2.金屬表面
處理
金屬表面前
處理
5.鋁
6.鎳
化學方法
7.鐵粉
8.鋅粉
金屬粉末
9.鋁粉
10.二氧化錳
11.小鎳片
3.把1~11放入配製溶液中進行無電鍍實驗
七、實驗步驟:
【步驟一:配置溶液】
準備150ml蒸
餾水
隔水加熱到溶
液溫度為80°C
加入3g硫酸鎳
加入4g次磷酸
鈉
加28滴3M硫酸
加入2.4g琥珀
酸鈉
【步驟二】準備未磨過的不同金屬:
從實驗
室拿取
鎳
從實驗
室拿取
鋁
1.實驗室拿取銅
2.廠商的純銅
3.黃銅
從實驗
室拿取
鋅
【實驗一】改變砂紙磨金屬的方向:
磨的方向是圓形
磨的方向是垂直
磨的方向是單一方向
磨過的金屬種類如下:
廠商銅
實驗室鋁
實驗室鎳
• 單向
• 雙向
• 圓形
• 單向
• 雙向
• 圓形
• 單向
• 雙向
• 圓形
最後把磨過的金屬個別放在配置溶液中進行無電鍍實驗
【實驗二】金屬表面化學處理後放入到步驟一配製好的溶液中進行無電鍍實驗
【實驗三】把鎳切成小片後加入到步驟一配製好的溶液中進行無電鍍實驗(失
丙酮
異丙醇
(除去表面
污物)
(除去表面
污物)
NaOH
水
(簡單清洗)
*溫度控制
在75度
(除去油脂)
水/H2SO4
10ml/10ml
(除去氧化層)
敗)
【實驗四】鋅粉 0.2g、0.4g、1g、2g、4g 加入到步驟一配製好的溶液
中進行無電鍍實驗(失敗)
【實驗五】鋅粉加入到步驟一配製好的溶液中但不加硫酸進行無電鍍
實驗(失敗)
【實驗六】磨銅後讓銅粉存在銅的表面上加入到步驟一配製好的溶液
中進行無電鍍實驗(失敗)（因為實驗室沒有銅粉只好用磨的）
【實驗七】磨銅後先把銅粉撥入到步驟一配製好的溶液中並放將銅片
放入溶液中進行無電鍍實驗(失敗)
【實驗八】鐵粉不加硫酸(溶液為混濁) 進行無電鍍實驗(成功);鐵粉加
硫酸(成功)
【實驗九】鋁粉不加硫酸進行無電鍍實驗(失敗)；鋁粉加硫酸進行無電
水/硝酸
10ml/10ml
(除去加工
擴散層)
鍍實驗(成功)
【實驗十】鋅片是否會與電鍍液中的硫酸反應
將鋅片加入不含硫酸的電鍍液中，鋅片未變色(失敗)
將鋅片加入含硫酸且 pH 值為 5.5 的電鍍液中，鋅片和電鍍液發生
輕微反應微量冒泡，鋅片顏色變深(成功)
將鋅片加入含硫酸且 pH 值為 5.2 的電鍍液中，鋅片和電鍍液發生
輕微反應少量冒泡，鋅片顏色變深(成功)
將鋅片加入含硫酸且 pH 值為 4.9 的電鍍液中，鋅片和電鍍液發生
劇烈反應巨量冒泡，鋅片顏色變深(成功)
將鋅片加入含硫酸且 pH 值為 4.6 的電鍍液中，鋅片和電鍍液發生
劇烈反應巨量冒泡，鋅片顏色變深(成功)
六、實驗結果
【實驗一】․垂直磨法(單向)(重複做三遍)
金屬
冒泡情況
是否鍍成功
銅
泡泡附著
否
鎳
大量漂浮
否
鋁
泡泡附著
是
․來回磨法(雙向) (重複做三遍)
金屬
冒泡情況
是否鍍成功
銅
泡泡附著
否
鎳
大量漂浮
否
鋁
泡泡附著
是
金屬
冒泡情況
是否鍍成功
銅
泡泡附著
否
․圓形磨法(重複做三遍)
鎳
大量漂浮
否
鋁
泡泡附著
是
【實驗二】[金屬表面化學處理]
做第一次:
金屬
銅
鎳
鋁
成功與否
是(泡硝酸越久越容易成功?否)
否
否
金屬
銅
鎳
鋁
成功與否
是
否
否
金屬
銅
鎳
鋁
成功與否
是
否
否
做第二次:
做第三次:
【實驗三】․把鎳切成小片後加入到步驟一配製好的溶液中
總共 0.1g
沒有成功
【實驗四】鋅粉 0.2g、0.4g、1g、2g、4g 加入到步驟一配製好的溶液
中進行無電鍍實驗進行無電鍍實驗(失敗)(附圖)
【實驗五】鋅粉加入到步驟一配製好的溶液中但不加硫酸進行無電鍍
實驗(失敗) (附圖)
【實驗六】磨銅後讓銅粉存在銅的表面上加入到步驟一配製好的溶液
中進行無電鍍實驗(失敗)
【實驗七】磨銅後先把銅粉撥入到步驟一配製好的溶液中並放將銅片
放入溶液中進行無電鍍實驗(失敗)
【實驗八】鐵粉不加硫酸(溶液為混濁) 進行無電鍍實驗(成功)
鐵粉 1g
鐵粉 2.5g
鐵粉 4g
成功，但部分銅沒有均
勻鍍上(10 分 00 秒)
附圖
成功，但銅沒有鍍很均勻(5
分 30) 附圖
成功，但銅沒有鍍很均
勻(5 分 30) 附圖
【實驗八】鐵粉加硫酸進行無電鍍實驗(成功)
鐵粉 1g
鐵粉 2.5g
鐵粉 4g
成功(10 分 30 秒)銅片鍍
的非常均勻附圖
成功(9 分 10 秒)
銅片鍍的非常均勻附圖
成功(9 分 10 秒鍍的算均
勻)附圖
【實驗九】鋁粉不加硫酸(溶液為混濁)進行無電鍍實驗(失敗)
鋁粉總共 1g
鋁粉總共 2.5g
總共 4g
不成功
不成功
不成功
【實驗九】鋁粉有加硫酸(溶液不混濁)
鋁粉總共 1g
鋁粉總共 2.5g
成功(14 分 25 秒鍍
上，鍍的非常均勻)
總共 4g
成功(12 分 27 秒，鍍的非常 成功(10 分 13 秒，鍍的
均勻)
非常均勻)
10 分 14 秒
第二次做 14 分 29 秒
14 分 06
【實驗十】鋅片是否會與電鍍液中的硫酸反應
按照原電鍍液配方
硫酸濃度為 3M
沒變化
輕微反應
劇烈反應
pH=6.3
(不加硫酸)
pH=5.5
(加入 10 滴硫酸)
pH=5.2
(加入 15 滴硫酸)
pH=4.9
(加入 20 滴硫酸)
pH=4.6
(加入 25 滴硫酸)
七、實驗討論
銅片失敗:銅粉純度不夠，銅的活性小
鐵成功:鐵活性比較小比較不會跟硫酸反應
1.鐵粉和鋁粉成功，我們推測是催化劑(比較可能的推定)
2.鐵粉和鋁粉成功，是因為鎳鍍上鐵粉和鋁粉，推測是鎳本身有催化能力(有待
商榷)
3.疑問: 但是鋅粉卻無法鍍上鎳，如果是推測第 2 點的話，理論上應該鋅粉會鍍
上鎳且鎳的表面有催化能力才對，但是實際上卻沒有，所以我們傾向於比較偏
第 1 點的推定。
【實驗十】鋅失敗:鋅會跟硫酸產生反應
根據實驗 10 的結果，我們推斷鋅會與硫酸發生反應，並非鍍上鎳，並且越多滴
的硫酸，反應越劇烈，所以鋅不適合拿來電鍍鎳。如果改用………….
磨的都不會成功，前處理後銅就成功，但鋁和鎳不確定，還是要再前處理過比
較能確定到底成功與否。
4.前半部所做的金屬前處理，銅並沒有每次都成功，但後半部分，我們改良了
前處理溶液的配方（硫酸 10ml+水 10ml＆硝酸 10ml+水 10ml）依此方法重複再
現性，證明了文獻回顧的第四點「活性」
八、未來展望:
鎳粉或許可以成功
九、參考資料