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電鍍目 录第一章 电镀的定义 3第二章 电镀的基本知识 3第一節 电镀液 3第二節 电镀反应 4第三節 电极与反应原理 5第四節 金属的电沉积过程 5第五節 影响电镀质量的因素 6第三章 电镀工艺 7第一節 镀前预处理 7第二節 镀后处理 7第四章 镀锌 8第一節 锌酸盐镀锌 9第二節 氰化镀锌 9第三節 铵盐镀锌 9第四節 氯化物镀锌 9第五節 硫酸盐镀锌 9第六節 镀锌常见故障及纠正方法 10第七節 镀锌后除氢处理 10第八節 锌镀层的钝化处理 11第五章 镀镍 11第一節 普通镀镍(暗镀) 11第二節 光亮镍 12第三節 高硫镍 12第四節 镍封 12第五節 缎面镍 12第六節 高应力镍 13第七節 镀多层镍 13第八節 氨基磺酸盐镀镍 13第九節 柠檬酸盐镀镍 14第六章 镀铬 14第一節 镀铬层的种类 14第二節 镀铬的阳极 15第三節 镀铬工艺 15第七章 其它电镀 17第八章 镀层性能测试 18第一節 电镀层外观检验 18第二節 结合力试验 18第三節 电镀层厚度的测量 19第四節 孔隙率的测定 19第五節 镀层显微硬度的测定 19第六節 镀层内应力的测试 19第七節 电镀层脆性测试 19第八節 氢脆性的测试 20第九節 镀层焊接性能的测试 20第九章 电镀层的选择及标记 21第一節 对电镀层的要求 21第二節 镀层使用条件的分类 21第三節 电镀层的选择 21第四節 金属镀层的表示方式(GB-1238-76) 25第五節 金属镀层的表示方式(JIS H 0404) 25第十章 参考文献 29努力了的才叫梦想，不努力的就是空想！如果你一直空想的话，无论看多少正能量语录，也赶不走满满的负能量！你还是原地踏步的你，一直在看别人进步。电 镀第一章 电镀的定义电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中以被镀基体金属为阴极通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层装饰性镀层及其它功能性镀层。第二章 电镀的基本知识第一節 电镀液1. 主盐主盐是指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐用于提供金属离子。镀液中主盐浓度必须在一个适当的范围主盐浓度增加或减少在其它条件不变时都会对电沉积过程及最后的镀层组织有影响。比如主盐浓度升高电流效率提高金属沉积速度加快镀层晶粒较粗溶液分散能力下降。2. 络合剂有些情况下若镀液中主盐的金属离子为简单离子时则镀层晶粒粗大因此要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合剂即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。络合物是一种由简单化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含络合物的镀液中影响电镀效果的主要是主盐与络合剂的相对含量即络合剂的游离量而不是绝对含量。3. 附加盐附加盐是电镀中除主要盐外的某些碱金属或碱土金属盐类主要用于提高电镀液的导电性对主盐中的金属离子不起络合作用。有些附加盐还能改善镀液的深镀能力分散能力产生细致的镀层。4. 缓冲剂缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的能使溶液遇到碱或酸时溶液的pH值变化幅度缩少。5. 阳极活化剂3镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开始钝化的电流密度从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常主盐的含量下降较快影响镀液的稳定。严重时电镀不能正常进行。6. 添加剂添加剂是指不会明显改变镀层导电性而能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中所起的作用添加剂可分为光亮剂整平剂和抑雾剂等。第二节 电镀反应1. 电化学反应下图是电镀装置示意图被镀的零件为阴极与直流电源的负极相连金属阳极与直流电源的正极联结阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一定电位时则在阴极发生如下反应从镀液内部扩散到电极和镀液界面的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子还原成金属M另一方面在阳极则发生与阴极完全相反的反应即阳极界面上发生金属M的溶解释放n个电子生成金属离子M n+。2. 法拉第定律电流通过镀液时电解质溶液发生电解反应阴极上不断有金属析出阳极金属不断溶解。因此金属的析出(或溶解)量必定与通过的电荷有关。根据大量实验结果法拉第建立了析出(或溶解)的物质与电荷之间的关系的定律。法拉第一定律电极上析出(或溶解)物质的重量与进行电解反应时所通过的电荷成正比即m=kQ=kIt(m为电极上析出或溶解物质的质量Q为通过的电荷时K为比例常数I为电流t为通电时间。法拉第第二定律在不同的电解液中通过相同的电荷量时在电极上析出(或溶解)物的物质的量相等并且析出(或溶解)1mol的任何物质所需的电荷量都是9.65X104C.这一常数称为法拉第常数用F表示。K=M/F3. 电流效率电镀时阴极上实际析出的物质的质量并不等于根据法拉定律得到的计算结果实际值总小于计算值这是由于电极上的反应不只一个例如镀镍时在阴极上除发生这一主反应外还会发生副反应。4. 电镀液的分散能力镀溶液的分散能力是指电镀液所具有的使金属层厚度均匀分布的能力也称均镀能力。电镀液的分散能力越好在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度越均匀。5. 电镀液的覆盖能力在电镀生产中常用到的另一个概念是覆盖能力亦称深镀能力它是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。分散能力和覆盖能力不同前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度的问题它的前提是在阴极表面都有镀层而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无沉积层的问题.第三节 电极及反应机理A. 电极电位当金属电极浸入含有该金属离子的溶液中时存在如下的平衡即金属失电子而溶解于溶液的反应和金属离子得电子而析出金属的逆反应应同时存在 Mn+ne M平衡电位与金属的本性和溶液的温度浓度有关。为了精确比较物质本性对平衡电位的影响人们规定当溶液温度为250C金属离子的浓度为1mol/L时测得的电位叫标准电极电位。标准电极电位负值较大的金属都易失掉电子被氧化而标准电极电位正值较大的金属都易得到电子被还原。B. 极化所谓极化就是指有电流通过电极时电极电位偏离平衡电极电位的现象。所以又把电流-电位曲线称为极化曲线。产生极化作用的原因主要是电化学极化和浓差极化。(1) 电化学极化由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电子的速度从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用。(2) 浓差极化由于邻近电极表液层的浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化称浓差极化这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动造成的。第四节 金属的电积过程电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下经电极反应还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。下图(1-2)是电沉积过程示意图完成电沉积过程必须经过以下三个步骤液相传质镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移到达阴极的双电层溶液一侧。电化学反应水化金属离子或络离子通过双电层并去掉它周围的水化分子或配位体层从阴极上得电子生成金属原子。有三种方式电迁移对流和扩散。电结晶金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点以金属原子态排列在晶格内形成镀层。电镀时以上三个步骤是同时进行的但进行的速度不同速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节最后的电沉积结果是不一样的。1-2第五節 影响电镀质量的因素影响电镀质量的因素很多包括镀液的各种成分以及各种电镀工艺参数。下面就其中某些主要因素进行讨论。1. pH值的影响镀液中的pH值可以影响氢的放电电位碱性夹杂物的沉淀还可以影响络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。但是对各种因素的影响程度一般不可预见。最佳的pH值往往要通过试验决定。在含有络合剂离子的镀液中pH值可能影响存在的的各种络合物的平衡因而必须根据浓度来考虑。电镀过程中若pH值增大则阴极效率比阳极效率高pH值减少则反之。通过加入缓冲剂可以将pH值稳定在一定范围。2. 添加剂的影响镀液中的光亮剂整平剂润湿剂等添加剂能明显改善镀层组织。对此添加剂有无机和有机之分。无机添加剂起作用的原因是由于它们在电解液中形成高分散度的氢氧化物或硫化物胶体吸附在阴极表面阻碍金属析出提高阴极极化作用。有机添加剂起作用的原因是这类添加剂多为表面活性物质它们会吸附在阴极表面形成一层附膜阻碍金属析出因而提高阴极极化作用。另外某些有机添加剂在电解液中形成胶体会与金属离子络合形成胶体-金属离子型络合物阻碍金属离子放电而提高阴极极化作用。3. 电流密度的影响任何电镀都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。当电流密度过低时阴极极化作用较小镀层桔晶粗大甚至没有镀层。随着电流密度的增加阴极极化作用随着增加镀层晶粒越来越细。当电流密度过高超过极限电流密度时镀层质量开始恶化甚至出现海绵体枝晶状烧焦及发黑等。电流密度的变化的上限和下限是由电镀液的本性浓度温度和搅拌等因素决定的。一般情况下主盐浓度增大镀层温度升高以及有搅拌的条件下可以允许采用较大的电流密度。4. 电流波形的影响电流波形的影响是通过阴极电位和电流密度的变化来影响阴极沉积过程的它进而影响镀层的组织结构甚至成分使镀层性能和外观发生变化。实践证明三相全波整流和稳压直流相当对镀层组织几乎没有什么影响而其它波形则影响较大。5. 温度的影响镀液温度的升高能扩散加快降低浓差极化此外升温还能使离子的脱水过程加快。离子和阴极表面活性增强也降低了电化学极化导致结晶变粗。另一方面温度升高能增加盐类的溶解度从而增加导电和分散能力还可以提高电流密度上限从而提高生产效率。6. 搅拌的影响搅拌可降低阴极极化使晶粒变粗但可提高电流密度从而提高生产率。此外搅拌还可增强整平剂的效果。第三章 电镀工艺电镀工艺过程一般包括电镀前预处理电镀及镀后处理三个阶段。第一节 镀前预处理镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂去锈蚀去灰尘等工作。步骤如下第一步 使表面粗糙度达到一定要求可通过表面磨光抛光等工艺方法来实现。第二步 去油脂可采用溶剂溶解以及化学电化学等方法来实现。第三步 除锈可用机械酸洗以及电化学方法除锈。第四步 活化处理一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理第二節 镀后处理1. 钝化处理。所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理在镀层上形成一层坚实致密的稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。这种方法用途很广镀Zn,Cu等后都可进行钝化处理。2. 除氢处理。有些金属如锌在电沉积过程中除自身沉积出来外还会析出一部分氢这部分氢渗入镀层中使镀件产生脆性甚至断裂称为氢脆。为了消除氢脆往往在电镀后使镀件在一定的温度下热处理数小时称为除氢处理。第四章 镀锌 锌镀层的外观呈青白色标准电极电位为-0.76V易溶于酸溶于碱是曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化锌腐蚀的临界湿度大于70%因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜这层膜有一定的缓蚀作用锌与硫化氢等含硫化物起反应生成硫化锌锌易受氯离子浸蚀故在海水中不稳定。 锌在密闭或通风不良空气潮湿的条件下与非金属材料的挥发物(低分子羧酸醛酚氨等)接触时锌易遭腐蚀生成白色疏松的腐蚀产物俗称”白霜”。锌在高温高湿密闭条件下与胶木油漆木材释放的挥发物接触锌有生长细丝状单晶的倾向俗称”长毛” 锌的标准电位比铁负对钢铁而言是阳极性镀层可提供可靠的电化学保护。在工业大气农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工业废气污染的大气中锌镀层的耐蚀优于镉镀层在海上或海水中则相反。 锌镀层经铬酸盐钝化之后耐蚀性可提高68倍。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色可作低档产品的防护-装饰镀层。 为降低锌镀层厚又能提高耐蚀能力国内外采如下两种措施一是提高钝化膜的质量如用蓝色绿色军绿色黑色钝化代替常规的彩虹色钝化膜尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好二是以较薄的含铁0.3%0.6%的Zn-Fe合金或含镍6%10%的Zn-Ni合金代替纯锌镀层耐蚀性能提高三倍以上广泛用于汽车钢板上代替镀锌。 锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形发脆耐蚀性下降。有耐蚀耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。 镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌氰化镀锌铵盐镀锌氰化物镀锌硫酸盐镀锌等。就国内而言无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进提高氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快而铵盐镀锌在继续下降。 选择镀液要根据镀件材质形状外观要求而定如冲压小件和复杂件特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液件和对氢脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时对生产十分有利。第一节 锌酸盐镀锌1. 锌酸盐镀液的特点1不用剧毒的氰化物废水易处理2镀层结晶细密光泽好分散能力和深镀能力接近氰化镀液适合复杂形状的零件电镀3镀液稳定操作方便4对设备无腐蚀性5综合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢允许温度范围窄(高于400C不好)厚度超过15um时有脆性铸锻件较难电镀以及工作时会产生刺激性气体逸出必须要安装通风装置等缺点。2. 锌酸盐镀液之镀液成分A氧化锌(纯度大于98%)B氢氧化钠CDE和DPE添加剂D光亮剂E水3. 维护管理技朮A严格控制锌碱浓度和比值B主添加剂和光亮剂都只能靠经验补加C注意温度和电流密度的相互关系D极间距离及电极排布E杂质的危害及清除F可能产生的故障及纠正方法第二节 氰化镀锌1. 氰化镀锌具有分散能力和深镀能力好结晶细密与基体结合力好耐蚀性能好工艺范围宽镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点。但是剧毒严重污染境。现在大部分应用无氰镀锌或低氰镀锌。2. 氰化镀锌的镀液组成A氧化锌B氰化钠C氢氧化钠D氰化镀锌光亮剂第三節 铵盐镀锌1. 从氯化铵-氨羧络合剂镀锌电解液中沉积的锌层结晶细致镀层光泽美观分散能力和深镀能力好适合于复杂零件的电镀。该工艺曾在我国普启遍应用但在生产中发现该类镀液存在钝化膜易变色镀液腐蚀性大废水中重金属难处理氨对鱼类有毒等问题。从70年代后期逐渐被锌酸盐镀锌所取代。为发挥弱酸镀锌的优点。80年代起无氨氯化物镀锌在我国崛起铵盐镀锌应用时不断下降。第四節 氯化物镀锌1. 氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化物镀液的特点A是不含络合剂的单盐镀液废水极易处理B镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系C电流效率高沉积速度快D氢过电位低的钢材如高碳钢铸件锻件等容易施镀。2. 氯化物镀锌镀液成分A氯化锌B氯化钾C硼酸D添加剂(主光亮剂载体光亮剂辅助光亮剂)第五節 硫酸盐镀锌1. 硫酸盐镀锌的分散能力比前述几种镀锌溶液差些且结晶较粗为改善镀液性能引入阿拉伯树胶或天然桃胶对细化结晶有效果但货源不足。为此近来国内外电镀工作者开发了由芳香族醛或酮磺酸盐聚醚化合物和芳香族磺酸盐组合的光亮剂使镀液和镀层性能获得很大改善镀层细致光亮。由于这种镀液成本低电流效率高可使用很高的电流密度沉积速度快适合于电镀外形简单的线材带材板材和管材的内壁。镀液的pH值较低有的还有氯化物所以对设备有腐蚀性。2. 硫酸盐镀锌镀液组成A硫酸锌是主盐B硫酸钠氯化铵是导电盐C硫酸铝明矾和硼酸是缓冲剂D糊精为细化结晶提高分散能力E硫锌第六节 镀锌常见故障及纠正方法(1-3)镀锌常见故障及纠正方法故障现象可能产生的原因纠正方法镀层粗糙灰暗溶液混蚀电流密度过高pH值太高缓冲剂不足光亮剂不足降低电流密度降低pH值按分析补加缓冲剂增加光亮剂沉积速度慢锌含量低pH值低导电盐不足电流密度低增加锌阳极提高pH值增加导电盐提高电流密度镀层有灰斑低电流区更多电流密度低光亮剂不足pH值太高金属杂质太多提高电流密度添加光亮剂降低pH值用锌粉处理或低电流密度电解镀层易烧焦电流密度提不高锌浓度低pH值太高导电盐少光亮剂不足分析补充降低pH值分析补充添加光这剂干燥后零件表面有”白霜”镀后清洗不净加强镀后清洗1-3第七节 镀锌后除氢处理1. 钢铁零件镀锌过程中除锌的电沉积外往往伴有随有氢离子还原析氢的副反应氢还原后一部分变成气体逸出还有一部分以氢的原子形态渗入到镀层和基体金属晶格的点阵中去造成晶格歪扭零件内应力增加镀层和基体变脆人们称之为氢脆。除氢采用加热处理法将氢从零件内部赶出去。除氢效果与除氢温度保温时间有关。温度高时间长除氢越彻底。但加热温度不能太高超过2500C锌结晶组织变形发脆耐蚀性明显下降。一般采用190230OC23h。渗碳件和锡焊件除氢温度是140160OC保温3h。第八节 锌镀层的钝化处理1. 锌的化学性质活泼在大气中容易氧化变暗最后产生白锈腐蚀。镀锌经过铬酸盐处理以便在锌上覆盖一层化学转化膜使活泼的金属处于钝态这就叫铬酸盐钝处理。膜厚0.5um能使锌的耐蚀性提高68倍并赋予锌以美丽的外观和抗污染能力。2. 钝化膜从外观可分白钝化淡蓝色彩虹色钝化金黄色黑色钝化军绿色钝化。这些钝化膜耐蚀强弱的顺序是军绿色黑色彩虹色金黄色淡蓝色白色。所以凡用于耐蚀目标机械零件镀锌都必须进行彩虹色钝化。3. 钝化液依浓度可分为高浓度中浓度低浓度三种。因钝化中生产消耗铬酸不足5%而95%被零件带出损失造成严重的环境污染。采用低浓度钝化液可降低生产成本减轻污染钝化膜质量与高浓度铬酸钝化作用故以低铬钝化为主。4. 组成铬酸钝化液的三要素一主盐及其浓度二活化剂及其浓度三一定的氢离子浓度(pH值)第五章 镀镍 镍是银白色微黄的金属具有铁磁性密度8.9/g.cm-2熔点为14530C。金属镍易溶于稀硝酸难溶于盐酸和硫酸在硝酸中处于钝化状态。在空气中镍与氧作用表面迅速生成一极薄的钝化膜能抵抗大气碱和一些酸的腐蚀。镍与强碱不发生作用。镍的标准电极电位为-0.25V镀镍的应用很广可分为防护装饰性和功能性两方面。第一节 普通镀镍(暗镀)1. 普通电镀又称暗镍工艺根据镀液的性能和用途普通镀镍可以分为低浓度的预液普通镀液瓦特液和滚镀液等。 预镀液经预镀可保证层与铜铁基体和随后的镀铜层结合力良好。 普通液该镀液的导电性好可在较低温度下电镀节省能源使用比较方便。 瓦特液满足小零件的电镀但镀液必须要有良好的导电性和覆盖能力。2. 镀液配制方法 根据容积计算好所需要的化学药品分别用热水溶解混合在一个容器中加蒸馏水稀释到需体积静置到所需体积静置澄清用虹汲法或过滤法把镀液引入镀槽再加入已经溶解的十二基硫酸钠溶液搅拌均匀取样分析经调整试镀合格后即可生产。3. 镀镍用阳极 镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件镍的含量99%不纯的阳极导致镀液污染使镀层的物理性能变坏。 在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种1.含碳镍阳极2.含氧镍阳极3.含硫镍阳极。第二节 光亮镍 镀光亮镍有很多优点不仅可以省去繁重的抛光工序改善操作条件节约电镀和抛光材料还能提高镀层的硬度便于实现自动化生产但是光亮镀镍层中含硫内应力和脆性较大耐蚀性不如镀暗镍层为了克服这些缺点可采用多层镀镍工艺使镀层的机械性能和耐蚀性得到显著的改善。第三节 高硫镍 高硫镍一般含量为0.120.25%。这种镍具有比铜铜锡合暗镍光亮镍半光亮镍铬等都高的电化学活性。高硫镍镀层主要用于钢锌合金基体的防保-装饰性组合镀层的中间层其原理是上层这镍比下层半亮镍含硫量高因而使两层间的电位差到100140mV这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀构成对钢铁基体的电化学保护作用。第四节 镍封 镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.011um之间的不溶性固体微粒(Sio2等)在适当的共沉积促进剂帮助下使这些微粒与镍共沉积而形成复合镀镍层。当在这种复合镀镍层表上沉积铬层时由于复合镀镍层表面上的固体微粒不导电铬不能沉积在微粒表面上因而在整个镀铬层上的形成大量微孔即形成微孔铬层。表面存大的大量微孔可在很大程度上消除普通铬层中存的巨大内应力因而减少了镀层的应力腐蚀尤为重要的是铬层上的大量微孔将铬层下面的镍层大面积地暴露出来在腐蚀介质的作用下铬与镍组成腐蚀电池铬层为阴极微孔处暴露的镍层为阳极而遭腐蚀从而改变了大阴极小阳极的腐蚀模式使得腐蚀电流几乎被分散到整个镀镍层上从而防止了产生大而深的直贯基体金属的少量腐蚀沟纹和凹坑并使镀层的腐蚀速度减小且向横向发展因而保护了基体金属显著的提高了镀层的耐腐蚀性能。第五节 缎面镍 缎面镍又叫缎状镍。缎面镍与镍封工艺没有本质的区别。它具绸缎状的外观镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光因而人眼注视后不会觉得疲劳可以作为避免光线反射的防眩镀层。这类镀层在汽车反光镜车辆内部注视零件医疗手朮器械机床零件眼镜镜框等表面已得到广泛应用。第六節 高应力镍 在特定的镀镍液中加入适量的添加剂能获得应力较大的容易龟裂成微裂纹的镍层这种镍层叫做高应力镍。 高应力镍是在光亮镍的表面上再镀一层1um左右的镍层。由于高应力镍的内应力大所以在它的表面按常规再镀0.20.3um的普通铬层后在铬层与高应力镍应力的相互作用处高应力镍层即产生大量微裂纹并导致铬层表面也形成均匀的微裂纹。与镍封一样铬层成为微间断铬只是由高应力得到的是微间断铬在腐蚀介质的作用下这些裂纹部位殂成无数个微电池使腐蚀电流分散在微裂纹处从而使整个镀层的而蚀性能得到明显的提高见下图1-41-4第七節 镀多层镍 镀多层镍是在同一基体上选用不同的镀液成分及工艺条件获得二层或三层的镀镍层目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上增加镍层的耐蚀能力。目前在生产上应用较多的多层镍/铬组合层休系有双层镍 半光亮镍/光亮镍/铬三层镍 半光这镍/高硫镍/光亮镍/铬 半光这镍/光亮镍/镍封/铬(微孔铬) 半光这镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)第八節 氨基磺酸盐镀镍 氨基磺酸盐镀镍的主要优点是所得到的电镀层应力低镀液沉积速度快但价格较贵用于电铸和印刷电路板镀金前镀镍。第九節 柠檬酸盐镀镍 柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀。主要的维护措施是控制硫酸镍与柠檬酸盐之比在11.11.2温度不可过高以防止柠檬酸盐分解严格控制pH值零件入槽进采用冲击电流(23A/dm2)以保证结合力良好。第六章 镀铬 铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽位很负但它有很强的钝化性能大气中很快钝化显示出具有贵金属的性质所以铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定能长期保持其光泽在碱硝酸硫化物碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。 铬层硬度高耐磨性好反光能力强有较好的耐热性。在500OC以下光泽和硬度均无明显变化温度大于500OC开始氧化变色大于700OC才开始变软。 由于镀铬层的优良性能广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。 镀铬的特点1镀铬用含氧酸作主盐铬和氧亲和力强电析困难导流效率低2铬为变价金属又有含氧酸根故阴极还原过程很复杂3镀铬虽然极化值很大但极化度很小故镀液的分散能力和覆盖能力还差往往要采用辅助阳极和保护阴极4镀铬需用大电流密度而电流效率很低大量析出氢气导致镀液奥姆电压降大故镀铬的电压要比较高5镀铬不能用铬阳极通常采用纯铅铅锡合金铅锑合金等不溶性阳极。 镀铬过程的特异现象1随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降2随电流密度升高而电流效率提高3随镀液温度提高而电流效率降低4随镀液搅拌加强而电流效率降低甚至不能镀铬。第一节 镀铬层的种类 装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是1要求镀层光亮2镀液的覆盖能力要好零件的主要表面上应覆盖上铬3镀层厚度薄。防护-装饰镀铬广泛用于汽车自行车日用五金制品家用电器仪器仪表机械船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层有很高的反射系数可作反光镜。 硬铬在一下条年下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能硬铬的维氏硬度达到9001200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层可提高零件的耐磨性延长使用寿命。 乳白铬镀层在较高温度(6575OC)和较低电流密度下(205A/dm2)获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好硬度较低孔隙少裂纹小色泽柔和消旋光性能好常用于量具分度盘仪器面板等镀铬。 松孔镀铬通常在硬铬之后用化学或电化学将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深以便吸藏更多的润滑油脂提高其耐磨性这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热抗蚀耐磨的零件如内燃机汽缸内腔活塞环等。 黑铬在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中可镀取纯黑色的铬层。以氧化铬为主成分故耐蚀性和消旋光性能优良应用于航空光学仪器太阳能吸收板及日用品之防护-装饰。第二节 镀铬的阳极 与一般电镀不同镀铬用铅和铅合金等不溶性阳极这就是镀铬过程的特殊性决定的。1镀铬中若采用铬作阳极阳极电流效率接近100%高阴极电流效率仅8%13%铬的浓度会不断升高2镀铬是六价铬直接还原的而铬阳极溶解的铬成不同价态而且以三价铬为主会导致三价铬迅速增加六价铬不断降造成故障3金属铬很脆难以成型和机加工。第三节 镀铬工艺国内常规镀铬工艺规范(见下表1-5)1-5国内加添加剂的中低浓度镀铬工艺规范(见下表1-6)1-6国外加添加剂镀铬工艺规范(见下表1-7)1-7第七章 其它电镀 镀铜镀铜层呈粉红色质柔软具有良好的延展性导电性和导热性易于抛光经适当的化学处理可得古铜色铜绿色黑色和本色等装饰色彩。镀铜易在空气中失去光泽与三氧化碳或氯化物作用表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜因此做为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层。 镀镉镉是银白色有光泽的软质金属其硬度比锡硬比锌软可塑性好易于锻造和辗压。镉的化学性质与锌相似但不溶解于碱液中溶于硝酸和硝酸铵中在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒必须严格防止镉的污染。因为镉污染后的危害很大价格昂贵所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有氨羧络合物镀镉酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等。 镀锡锡具有银白色的外观原子量为118.7密度为7.3g/cm3,熔点为2320C原子价为二价和四价故电化当量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h。锡具有抗腐蚀无毒易铁焊柔软和延展性好等优点。锡镀层有如下特点和用途1化学稳定性高2在电化序中锡的标准电位纰铁正对钢铁来说是阴极性镀层只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体3锡导电性好易焊4锡从-130C起结晶开始开始发生变异到-300C将完全转变为一种晶型的同素异构体俗称”锡瘟”此时已完全失去锡的性质5锡同锌镉镀层一样在高温潮湿和密闭条件下能长成晶须称为长毛6镀锡后在2320C以上的热油中重溶处理可获得有光泽的花纹锡层可作日用品的装饰镀层。 电镀单金属方面还有镀铅镀铁镀银镀金等。 电镀合金方面有电镀铜基合金电镀锌基合金电镀镉基铟基合金电镀铅基锡基合金电镀镍基钴基合金电镀钯镍合金等。 复合电镀方面有镍基复合电镀锌基复合电镀银基复合电镀金刚石镶嵌复合电镀。第八节 镀层性能测试第一节 电镀层外观检验 金属零件电镀层的外观检验是最基本最常用的检验方。外观不合格的镀件就无需进行其它项目的测试。 检验时用目力观察按照外观可将镀件分为合格的有缺陷的和废品三类。 外观不良包括有针孔麻点起瘤起皮起泡脱落阴阳面斑点烧焦暗影树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷。第二节 结合力试验 镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度即单位面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。 镀层结合力不好多数原因是镀前外理不良所致。另外镀液成分与工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊均对镀层结合力有明显影响。 评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法是以镀层金属和基体金属的物理-机械性能的不同为基础即当试样经受不均匀变形热应力和外力的直接作用后检查镀层是否有结合不良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定(一)弯曲试验(二)锉刀试验(三)划痕试验(四)热震试验第三节 电镀层厚度的测量 电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。其中破坏检测法有点滴法液流法溶解法电量法和金相显微法等多种非破坏检测法有磁性法涡流法射线反向散射法和光切显微镜法等等。 测量时除溶解法等是镀层的平均厚度外其余多数是镀层的局部厚度。因此测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度计算其平均值作为测量厚度结果。第四节 孔隙率的测定 镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道 。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法涂膏法浸渍法等。1. 贴滤纸法将浸有测试溶液的润湿纸贴于经预处理的被测试闰上滤纸上的试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用生成具有物征颜色的斑点在滤纸上显示。然后以滤纸上有色斑色的多少来评定镀层孔隙率。2. 涂膏法将含有相应试液的膏状物涂覆于被测试样上通过泥膏中的试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用生成具有特征颜色的斑点要据此斑点来评定镀层的孔隙率。3. 浸渍法将试样浸于相应试液中通过试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用在镀层表面产生有色斑点然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层的孔隙率。本法适用于检验钢铁铜或铜合金和铝合金基体表面的阴极性镀层的孔隙率。第五节 镀层显微硬度的测定一、 硬度是镀层的重要机械性能之一。镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组织。为了消除基体材对镀层的影响和镀层厚度对压痕尺寸了限制一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头在一定静负荷的作用下压入试样的镀层表面或剖面获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率测量其对压痕对角线长度。第六节 镀层内应力的测试二、 镀层内应力是指在没有外在载荷的情况下镀层内部所具有的一种平衡应力。用来测量镀层宏观应力的方法有幻灯投影法电阻应变仪法螺旋收缩仪法X射线衍射法等多种。第七节 电镀层脆性测试三、 镀层脆性是镀层物理性能中的一项重要指标。脆性的存在往往会导致镀层开裂结合力下降乃至直接影响镀件的使用价值。四、 镀层脆性的测试一般通过试样在外力作用下使之变形直至镀层产生裂纹然后以镀层产生裂纹时的变形程度或挠度值大小作为评定镀层脆性的依据。五、 测定镀层脆性的方法有杯突法静压挠曲法等。测定镀层韧性的方法有心轴变曲法等。第八节 氢脆性的测试 金属材料在氢和应力联合作用下产生的早期脆断现象叫氢脆。测定氢脆的方法有延迟破坏试验缓慢弯曲试验等方法。 延迟破坏试验此法适合于超高强度钢的氢脆试验是一种灵敏而可靠的试验方法。试验时将做成的三根缺口棒状试样放在持久强度试验机或蠕变试验机上在材料脆断的时间若三根平行试验的试样在规定的时间内均不脆断即为合格。 缓慢弯曲试验此法对低脆性材料比较灵敏。测试时应注意试片在热处理后如果变形应静压校平镀前应消除应力镀扣要严格除氢试前应选足够数量的试样材料进行空白试验便于分析试验结果和选择合适的折断轴直径。 挤压试验将需检验的垫圈在同一直径的螺杆上每一螺杆套1015个螺杆两端旋上螺母然后夹在虎钳上用扳手将螺母旋紧到垫圈开口处挤平。放置24小时然后松开用5倍放大镜检查受试垫圈产生裂纹和断裂的结果以脆断率表示 脆断率=b/aX100(%) (a-受试垫圈总数,b-产生裂纹或断裂数)第九节 镀层焊接性能的测试 镀层焊接性是表示焊锡在欲焊在欲焊金属表面流动的难易程度。评定镀层焊接性的方法有流布面积法润湿时间法和蒸汽考验法。 流布面积法本法是将一定质量的焊料放在待测试样表面上滴上几滴松香异丙醇剂放在加热板上加热至250OC保持2分钟取下试样然后用面积仪检查计算焊料涂布面积。评定方法流布面积愈大镀层焊接愈好。 润湿时间法本法是通过熔融焊料对规定试样全部润湿的时间来区别焊接性。测试时将10块一定规格的试样先浸以松香丙醇焊剂再浸入250 OC的熔融焊料中浸入时间根据10块不同编号的试样分别控制110S然后立即取出。冷却后后检查试样是否全部被润湿取后以全部被润湿的试样的最短时间评定镀层焊接性能。一般以2S以内全部润湿以好10S润湿为最差。 蒸汽考验法本法是将试样放在连续的水面上部溶器盖呈型以防盖上的冷凝水滴在试样表面而影响测试。试样与沸水相距100mm与顶盖相距50mm。经过240h后不管试样变色与否让试样在空气中干燥然后用流布面积法或润湿时间法测试根据结果评定合格与否。第九章 电镀层的选择及标记第一节 对电镀层的要求电镀层的主要目的用于1. 保护金属零件表面防止腐蚀2. 装饰零件外表使外表美观3. 提高零件的工作性能电镀层种类和厚度的选择主要取决于下列因素1. 零件的工作环境2. 被镀零件的种类材料和性质3. 电镀层的性质和用途4. 零件的结构形状和尺寸的公差5. 镀层与其互相接触金属的材料性质对电镀层的要求1. 镀层与基体金属镀层与镀层之间应有良好的结合力2. 镀层应结晶细致平整厚度均匀3. 镀层应具有规定的厚定和尽可能少的孔隙4. 镀层应具有规定的各项指标如光亮度硬度导电性等第二节 镀层使用条件的分类 镀层的使用条件按照气候环境程度分为以下三类。第一类 腐蚀性比较严重的工作环境第二类 腐蚀性中等的工作境第三类 腐蚀性轻微的工作环境从保护基体金属免腐蚀的要求来看一般可考虑A. 贵金属含铬18%以上的不锈钢轧制的磁性合金材料以及镍铜合金等一般不需再加保护层B. 碳钢低合金钢和铸铁制造的零件大气中容易腐蚀应加保护层。C. 铜和铜合金制造的零件根据不同的使用条件采用光亮酸洗钝化电镀或涂漆保护等。用磷青铜或铍青铜制造的精密零件可以不进行表面处理。D. 铝和铝合金制造的零件可以采用阳极氧化和封闭处理。E. 锌合金制造的可以零件可以采用磷化钝化电镀或涂漆防护第三节 电镀层的选择 镀层按其用途可分为下列三类1. 防护性镀层2. 防护-装饰性镀层3. 工作保护镀层 各类电镀层的特性及作用见下表(1-8)供选择时参考:镀层系列镀层类别1-8特性和用途备注防护装饰性镀层铜镍铬及铜-镍-铬复合镀层镀铜层结构细密结合力好性质柔软容易抛光。在大气中易受腐蚀介质的侵蚀。镀镍层外观好机械性能和耐蚀性能均优良。但镀层多孔容易产生针孔腐蚀。不同含硫量的双层镍三层镍能在效地提高防护性能在铜-镍底层上镀一层0.5m(超过此厚度易产生裂纹)的铬可获得美丽的装饰外观。采用微裂纹镀铬或微孔镀铬工艺可提高整个组合镀层的防护性铜1.用作铜-镍-铬组合镀层的底层2.镀铜防止钢铁局部渗碳和渗氮 3.镀覆电器灭弧栅片印刷电路和