电镀工艺培训.ppt

1,第三讲电镀工艺,电器制造工艺学,2,目录,3电镀工艺3.1金属腐蚀原理3.1.1化学腐蚀3.1.2电化学腐蚀3.2电镀原理3.3低压电器零件常用镀层3.4镀层后处理3.4.1钢铁件镀锌后驱氢处理3.4.2钝化3.5电镀与环保3.5.1电镀对水的污染3.5.2镀锌件的钝化处理,3,电镀工艺,3.1金属腐蚀原理,3.1.1化学腐蚀金属与介质发生化学作用而产生。它的特点是金属与干燥气体（如O2、CO2、H2S、Cl2等）相接触，在金属表面发生化学反应（不产生电流）生成相应的化合物薄膜，并通过气体的渗透反应而不断加厚。如果金属表面能形成致密的化合物，则可阻止继续腐蚀，起到保护作用，如铝表面形成的Al2O3薄膜，且具有良好的电气绝缘性能。而钢铁材料表面形成的氧化铁腐蚀层是有害的。,4,电镀工艺,3.1金属腐蚀原理,3.1.2电化学腐蚀由于凝露和潮湿致使金属表面产生电解液（因O2、CO2、H2S、Cl2等气体的溶入和含酸、盐的空气中的粉尘落入），两种不同金属接触或金属材料本身是由多种物质构成，其电极电位低的材料就会腐蚀。如钢铁表面镀锌，由于锌的电极电位低于铁的电极电位，则锌在电化学反应失去电子而腐蚀，铁获得电子还原而受到保护。,5,电镀工艺,3.2电镀原理,如下图序1金属材料在盛满电解液的镀槽中，发生氧化反应失去电子而成为带正电荷的金属粒子，被与电源负极连接的金属零件吸引，在其表面发生还原反应（获得电子）而沉积，这就是电镀的原理。这种电化学反应可以多种金属同时进行，因而可以得到镀层合金（如铁镀铜锡等）。,6,电镀工艺,电镀合金的条件是：每种金属在同一电流密度下有相同的电极电位，这要通过调整电镀液的成分（金属离子的浓度、成分和添加络合剂等）来实现。标准电极电位较负的金属能把电位较正的金属离子从水溶液中置换出来，标准电极电位越正的金属越容易在阴极沉积。,3.2电镀原理,7,电镀工艺,3.2电镀原理,电镀时，水被电解，H+在阴极析出，还原为原子态的H，渗入镀层乃至基体金属表面，破坏金属强度，称为氢脆。钢铁材料镀Zn时，H+的电极电位比Zn2+的电极电位高，较容易在阴极拆出产生氢脆现象，而镀Cu、Sn、Ag，其电极电位比H+的电极电位高，优先在阴极析出，故不会产生氢脆现象。,8,电镀工艺,3.3低压电器零件常用镀层,螺钉镀锌时不能太厚，一般应在6-12um之间，M5以下的6um，M6-M10的9um，M10的12um，这是因为螺距的改变会使螺纹配合时产生干涉现象。镀铜一般不单独使用，而是用来作镀铜锡和镀镍的底层，或作为非金属电镀时的导电层。由于铜的防腐性能很差，在空气中很容易氧化，故一般应与后续镀层连续进行。,9,电镀工艺,3.3低压电器零件常用镀层,镍镀层表面的气密性差，故一般要分段进行或先镀一层底铜后（3-5um）再镀镍，故成本较高。带有螺纹连接、铆接、点焊等组件故存在缝隙。镀镍清洗不干净，故一般不得电镀。,10,电镀工艺,3.4镀层后处理,3.4.1钢铁件镀锌后驱氢处理如3.2所述，氢原子渗入钢铁材料的表层后，挤入晶介中，致使金属晶格的结合力降低，填充在晶格的缺位上，使晶格扭曲产生内应力是不利的。故在电镀清洗干净后，应将镀件置于烘箱中，150250，保温15h，使溶人的氢气溢出，这对于弹性零件、厚度在0.5mm以下的薄壁零件及机械强和疲劳强度要求高的零件是必不可少的。,11,电镀工艺,3.4镀层后处理,3.4.2钝化一般镀锌后应进行钝化，使表面形成一层致密的钝化膜。钝化是将镀件置于铬酸盐（CrO3酪酐）的溶液中室温下浸泡510秒中即可，然后清洗干净，甩干水分后置于烘箱中60，15分钟的老化，使钝化膜防护性提高。,12,电镀工艺,3.5电镀与环保,3.5.1电镀对水的污染由于电镀采用的电解溶中要加入酸、碱、盐和其它成分复杂的添加剂，由于氰化物KCN、NaCN（有剧毒）在电镀中还有应用，因此镀件清洗时从镀槽中带出的镀液中会有重金属离子和多种其他对生物有害的物质，从废水中排放出来，由于多数电镀厂的规模小，或由于经济利益的驱动，废水无处理排放，环保部门又监管不力，电镀废水的污染已成为工业发达地区的主要的污染源之一。（详见RoHS指令与环境毒理学正泰电器2005No:10）,13,电镀工艺,3.5电镀与环保,3.5.2镀锌件的钝化处理3.5.2.1镀锌钝化代号的含义一般电器产品钢铁材料的镀锌件采用彩色钝化或白色钝化，钝化的表达代号为Fe/EpZnnc2C和Fe/EpZnnC1B。白色钝化不如彩虹钝化的防护性能好。军工业生产中还有黑色钝化和绿色钝化，其防护性能更高，但成本高，不宜在一般产品中采用。,14,电镀工艺,3.5电镀与环保,3.5.2镀锌件的钝化处理3.5.2.1镀锌钝化代号的含义Fe零件基体件材料主要成分Ep电镀n镀层厚度mc（小写）铬酸盐处理1或2镀层级别C（大写）彩虹铬酸盐处理B漂白铬酸盐处理,15,电镀工艺,3.5电镀与环保,3.5.2.2铬酸盐钝化的原理一般钝化液的配方是在水溶液中加入酪酐CrO3（250-300g/L）、硝酸HNO3（30-40g/L）、硫酸（15-20g/L）和适量的锌粉。钝化层是极薄的，一般在0.5pm以下（1pm=10-12mp读作pico），设镀层厚度为3-9m，则钝化膜厚度仅为（0.0550.166）10-6um，但其结构致密，具有极强的防腐蚀能力。,16,电镀工艺,3.5电镀与环保,3.5.2.2铬酸盐钝化的原理它的结构和成分是两种复式化合物碱式铬酸铬Cr（OH）CrO4和碱式铬酸锌Zn2(OH)2CrO4，两种物质的铬酸根（CrO4）2-中的Cr6+离子在基体锌的催化下，在酸性溶液中有如下还原反应：2CrO42-+6Zn+16H+=6Zn+2Cr3+8H2O,以上化学反应对于钝化膜本身是有保护作用的，当钝化膜受到损坏时，铬酸根六价铬离子能自动溶出发生上述反映，生成稳定的三价铬的盐而修补钝化膜。又由于六价铬的离子能溶于水，因此这样钝化层的零件在废弃后，雨水浸湿时，就会随雨水而进入河流，土壤和地下水中，对环境造成污染。,17,电镀工艺,3.5电镀与环保,为了防止钝化膜的污染，现在国内外推荐采用三价铬钝化液钝化，其化学成分