电镀基本知识.doc

电镀基本知识介绍电镀基本知识介绍1 D# r) g, y% w4 w+ n, + M4 B. M9 r# s! P) v MB1 V ?0 y9 a1 电镀基本原理0 K( f6 U5 R. W4 K# x- B: 电镀是一种电化学过程也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极金属板作为阳极接直流电源后在零件上沉积出所需的镀层。) d, U6 d# v% i4 K2 w 例如镀镍时阴极为待镀零件阳极为纯镍板在阴阳极分别发生如下反应 O. C& i+ P0 X$ D, ?阴极(镀件)Ni2+2eNi(主反应)! 1 ?* 6 E a K8 e( r: 2H+eH2 (副反应)# e; MV Q8 zC1 o0 t+ h$ F6 d阳极(镍板)Ni 2eNi2+ (主反应): v. l1 u , c) VV 4OH-4e2H2O+O2+4e (副反应)9 Y) e( W% V2 不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位则金属离子难以在阴极上析出。根据实验金属离子自水溶液中电沉积的可能性可从元素周期表中得到一定的规律如表1.1所示4 % y( B+ Z6 v 阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极如镀锌为锌阳极镀银为银阳极镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极。但是少数电镀由于阳极溶解困难使用不溶性阳极如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极。镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充。镀铬阳极使用纯铅铅-锡合金铅-锑合金等不溶性阳极。 ( S2 D; Y F9 k2 电镀基本工艺及各工序的作用- D6 j. c8 n me4 Y21 基本工序6 E# F* L- O5 O: J2 kr(磨光拋光)上挂脱脂除油水洗(电解拋光或化学拋光)酸洗活化(预镀)电镀水洗(后处理)水洗干燥下挂检验包装9 |6 X; q; A! ! I- K0 v+ I5 E22 各工序的作用3 9 o5 5 _9 q+ G- V+ a2.2.1 前处理施镀前的所有工序称为前处理其目的是修整工件表面除掉工件表面的油脂锈皮氧化膜等为后续镀层的沉积提供所需的电镀表面。前处理主要影响到外观，结合力据统计60%的电镀不良品是由前处理不良造成所以前处理在电镀工艺中占有相当重要的地位。在电镀技朮发达的国家非常重视前处理工序前处理工序占整个电镀工艺的一半或以上因而能得到表面状况很好的镀层和极大地降低不良率。0 N0 5 k: & e1 - O& r0 B Y3 l 喷砂除去零件表面的锈蚀焊渣积碳旧油漆层和其它干燥的油污除去铸件锻件或热处理后零件表面的型砂和氧化皮除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕降低零件表明的粗糙度以提高油漆和其它涂层的附着力使零件呈漫反射的消光状态2 Q4 s# U1 H6 + E: B& b( t5 j磨光除掉零件表明的毛刺锈蚀划痕焊缝焊瘤砂眼氧化皮等各种宏观缺陷以提高零件的平整度和电镀质量。5 ?# # K/ F. 9 |9 U8 OZ% % n拋光拋光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度获得光亮的外观。有机械拋光化学拋光电化学拋光等方式。) o: 6 P) D/ o d3 _. j脱脂除油除掉工件表面油脂。有有机溶剂除油化学除油电化学除油擦拭除油滚筒除油等手段。- a1 U; T* X2 j酸洗除掉工件表面锈和氧化膜。有化学酸洗和电化学酸洗。- _, 0 % u( i3 j8 w6 N3 E* x2.2.2 电镀- I0 - R4 O, LM V+ m4 Q 在工件表面得到所需镀层是电镀加工的核心工序此工序工艺的优劣直接影响到镀层的各种性能。此工序中对镀层有重要影响的因素主要有以下几个方面8 j, I$ y2 P! z2.2.2.1主盐体系% E% # Z1 O2 N. j0 f 每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系。如镀锌有氰化镀锌锌酸盐镀锌氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌)氨盐镀锌硫酸盐镀锌等体系。+ x6 o7 s- 6 N. 5 k每一体系都有自己的优缺点如氰化镀锌液分散能力和深度能力好镀层结晶细致与基体结合力好耐蚀性好工艺范围宽镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点。但是剧毒严重污染环境。氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液废水极易处理镀层的光亮性和整平性优于其它体系电流效率高沉积速度快氢过电位低的钢材如高碳钢铸件锻件等容易施镀。但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性一方面会对设备造成一定的腐蚀另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件。. L+ T. I* U% 7 rF2.2.2.2添加剂9 x5 cx* ?1 G# h 1 ; p 添加剂包括光泽剂，稳定剂，柔软剂，润湿剂低区走位剂等。光泽剂又分为主光泽剂载体光亮剂和辅助光泽剂等。对于同一主盐体系使用不同厂商制作的添加剂所得镀层在质量上有很大差别。总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好台湾次之大陆产的相对而言比前两类都逊色。- f$ h0 n* X/ D 主盐与具体某一厂商的添加剂的联合决定了使用的镀液的整体性能。优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足。如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多氰化镀锌镀液的深度能力好。( Z; s1 G* / X: y, c% y2.2.2.3 电镀设备- Y) R# X+ A! p（1） 挂具方形挂具与方形镀槽配合使用圆形挂具与圆形镀槽配合使用。 圆+ N9 R- J1 X$ v. h形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度使用如图所示的椭圆形阳极排布。0 9 l, H1 q# R1 4 s G, U- l; U2 G% F & S A, |; e2 F- P（2） 搅拌装置促进溶液流动使溶液状态分布均匀消除气泡在工件表面的; DZ5 + Q+ i4 ! 7 G停留。8 C# S) g$ & m0 l（3） 电源 直流稳定性好波纹系数小。6 z! Q7 k) / U0 0 W2.2.3 后处理7 m, X. YT4 e8 U* o 电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能如耐蚀性抗变色能力可焊性等。& r9 j J% ?* I& x# b Q. A 脱水处理水中添加脱水剂如镀亮镍后处理3 i( N9 Z4 w( C 8 钝化处理 提高镀层耐蚀性如镀锌0 / V4 b8 q G7 C9 W# F 防变色处理水中添加防变色药剂如镀银- d3 w$ B: - U$ y g4 v- |8 ( y) ; N 提高可焊性处理如镀锡$ p& t, N4 a. + S2 P( l H因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。% W X) o- f. h! K6 P# P: z O1 M3. 电镀的分类% 0 f% g, V6 n1 i8 |# i1 S3.1按镀层组成分0 q- g1 n0 # i3 Q$ E) Q( Y2 p单金属电镀(应用较广的镀层有锌镉铜铬锡镍金银等)6 K1 d$ V9 R/ E. k 二元合金电镀(常用的有锡-铅合金锌-镍锌-钴铜-锡等)/ a0 a. t% |. x+ D2 P合金电镀 三元合金电镀(常用的有铜-锡-锌锌-镍-铁等)( i8 ?9 ; |3 N5 X 多元合金电镀(基本处于研究阶段)0 l( I- l. x+ V9 n: s复合电沉积 (电镀层中嵌入固体颗粒形成复合镀层)+ A5 U1 b# ; w) u* s2 d1 p! 3 h0 h/ r3.2 按获取镀层方式分: j5 ) K# f* d5 F1 ) ( I7 Z& x& B5 d# p6 o9 R/ u6 T j 挂镀(Rack Plating) 7 + G7 Y- ) J& 常规电镀 , o Q4 k6 K: t+ r. 滚镀(Barrel Plating) KY4 u! z. R3 l 电刷镀/ R2 D3 i- V% S/ u7 Z$ g i: Z) R1 C; ; q4 G8 U+ S 脉冲电镀 n/ v. J5 O; Z5 U. j0 q7 g3 p+ X! c3 R& M& u 电铸7 m1 d j s! d- # m+ B 装饰性电镀如镀金镀银铜镍装饰铬电镀! h1 Q& X7 E- uW# i9 z! Q! P. J/ T+ G( F K3 t 防护性电镀如镀锌3 b2 / o, z( g/ r2 G$ N5 R% e+ w |+ 3 O 耐磨性电镀如镀硬铬9 l0 C. v3 h- ?% Q 2 2 l- $ 8 D1 t2 # P8 ; t5 g0 t 功能性电镀 提高可焊性电镀如镀锡6 - G3 L1 K: k: T ( r4 u5 G( H 7 n% M 增强导电性如镀银镀金* R3 R2 Y3 q# - o2 s .% u o# A. I+ D/ f4 电镀在表面处理技术领域的地位0 Z+ / v1 c3 Y6 f4.1 表面处理的方式和手段 Pr r7 + n$ r, c( A# ?% 3 f V 电镀(电沉积) T# b9 X1 w- d/ c# c m# q 3 c) k& H/ D0 t 阳极氧化(铝镁钛及它们的合金)5 G0 r0 j. g8 x) W4 Y9 T 化学氧化(铝及其合金钢铁)8 q. J8 P$ U# I 电化学及化学转化 铬酸盐处理(钢铁上的锌铬镀层铝镁铜)4 L6 j* 0 D w B 磷酸盐处理(磷化) w5 g6 dX6 - z3 A0 T* z % G8 P8 P* r( K S2 D% O# w ) u+ m2 c( 热浸镀(常用的有热浸锌锡铝铅) & l. p4 I) w$ / x! 9 : t* K: Z! A 火焰喷涂, 7 E ? s; h) I/ Q 气喷涂 , n% ?; r3 r9 y: # 6 X 爆炸喷涂3 F; R e/ H7 7 a2 P 热喷涂 电弧喷涂; E! O9 S1 k! |- o N! ) P 电喷涂 等离子喷涂# R6 y* C; ( n! o 高频感应喷涂* L2 x R) , n6 - d h8 6 O- qy, o, I. ?0 F5 d2 ! E 橡胶涂层7 g3 F$ 2 r3 p+ s 非金属涂覆 塑料涂层 * G3 J- 9 z7 p J 油漆涂层+ H$ X0 c% 9 $ M0 : ?c3 p- X9 G3 c ! M- z( f) % C, 渗镀. a5 A+ c3 a/ S8 o2 F9 zu 化学气象沉积) R7 D1 C/ t9 i? 扩散涂镀 真空镀膜6 ( ?4 X7 d?% y* m 包镀v! u7 K% s( + Z n0 I4 b7 n 达克罗(Dacromet浸入锌铝锌铬浆液中形成涂层然后烘烤干燥)- z8 * S4 s! f* D3 O% F( k$ g. L4.2 电镀的现状和发展趋势 ; c$ Jo( A& M. n: v电镀由于工艺和技朮成熟在金属精饰中按吨位计占加工的首位。电镀的发展分三个时期第一时期为改善光泽或耐蚀性第二时期为因劳力不足而迈向胜利化自动化第三时期为减轻公害问题。电镀不可避免带来环境污染问题随着其它污染小的新技朮的发展电镀使用范围正面临着逐渐被压缩的威协。另一方面电镀本身也正在大力开发污染小新工艺同时开发能获取新功能镀层的工艺以拓展自身的生存空间。* z6 Y5 a* m! k: O( 5 5 新产品开发段表面处理的工作内容( C- ! N& B: B, T: F# 2 p5.1根据产品的用途和功能确定合适的表面处理方式。/ 9 V% r+ BF7 进行表面处理前需弄清使用材料，材料金属学状态，材料的表面状态镀层厚度耐蚀性要求外观要求每个电镀面的等级镀层检验规范等。以上内容确定后才能确定合适表面处理方式和具体工艺。同为一种电镀由于材料的种类表面状态金属学状态不同所采取的工艺会有很大的不同如钛材上镀银与普通钢材镀银工艺上的区别8 D) 7 + m6 . G: 3 Z5 j对钢材除油活化(盐酸)镀铜镀镍预镀银镀银* s8 N% + t. ; Y5 p A3 w o对钛材除油浸蚀(含氟化物的溶液)活化预镀银镀银6 Q y. o3 7 x5.2 寻找合适的供货商(针对NWE现有状况而言) li4 a P- z5 I& / x0 Q7 R3 b基于NWE没有自己的表面处理部门寻找到合适供货商对NWE产品的表面处理至关重要是现阶段所有表面处理工作重心和核心。0 s; Y( D5 m9 # B! v+ _5.3 供货商的管控和辅导(针对NWE现有状况而言)6 d1 R3 F- N5 Q. q# s Q 由委外加工单位组织产工和品保派相关技朮工程师参与。; . P3 p; r7 O0 H! g1 0 F* q; e; t; N0 ( c6表面处理外协商的寻找和管控) ( |) a0 t. y$ C0 t61 部分表面处理外协商介绍& g2 7 S+ a k! Nw; & E7 G4 2 ( i62 常见工艺和品质管控手段5 U0 E6 & g) % G* 8 i. S 管控手段 管控内容 常用仪器9 R/ h5 - & h4 L( p) Z! R W5 hd9 ( / j) b7 k5 p8 5 e1 a3 ) ?# U2 P* j; c1 V: l4 O, v* r, P# v. 工艺管控 *化学分析 镀液主盐浓度酸碱度 滴定管滴定架标准液指示剂0 D+ r+ w8 Q6 I J) 6 n7 b! N *安时计荷氏槽 添加剂 安时计荷氏槽k& 4 : U) A+ f 电导率测试 杂质浓度 电导率测试仪% Z A# / t/ ? K *pH值测试 酸碱度 pH值测试仪pH试纸7 I+ n) n4 Y/ T& Z5 & U 波美度测试 镀金镀铬酸性镀铜主盐浓度 波美度测试4 D D P, , . |8 D1 U *温度测试 镀液温度 温度计$ E) U0 j# E* s; n K: a& b E7 B9 l2 j! |3 a) 8 Y+ n5 ( D) _9 m ; # g( H i$ Ou/ i7 B y8 n3 h# 6 L$ h% J! i; t* % 5 o0 j8 p/ # z! Y+ i* 7 j3 o n( o* s2 E$ B. |# I0 a b W7 o品质管控 *厚度测试 镀层厚度 X-RAY 厚度测试仪电解式测厚仪金相显微镜涡流测厚仪磁性测厚仪计时液流测厚仪射线反向散射测厚仪- K TX) m; L7 J. f1 w 耐蚀性测试 镀层耐蚀性 盐雾试验箱(中性盐雾试验醋酸盐雾试验铜加速盐雾试验等)潮湿试验箱户外暴晒实验场电解腐蚀试验仪二氧化硫腐蚀实验箱硫化氢腐蚀试验箱腐蚀膏。5 S2 R$ k& Q. N- _; j8 _ *结合力检验 镀层与基体镀层与镀层之间的集合力 刃口为30度锐角的硬质划刀粗齿扁锉高温烘箱。7 J( c6 I4 _?9 G# # z: t n 可焊性检验 镀层可焊性 松香异丙醇焊料y1 h% P; F8 h4 q. O, y4 t4 A 显微硬度检验 镀层硬度 显微硬度计# y0 & m; H) a8 k 脆性测试 镀层柔韧