电镀员工培训教材

第一章化学基础和电镀基础第一节化学基础氧化还原反应在化学反应中有电子的损失和电子的移动，反应物在反应前后价数变化的反应称为氧化还原反应。 这将是：得到了两个电子，价数下降到了氧化剂Sn2 Pd 2=Sn4 Pd0两个电子化键价消失后上升为还原剂在氧化还原反应中，还原剂丢失电子被氧化，得到氧化剂的电子被还原。第二节溶液浓度的显示方法1 .体积比例： 1:1HCl溶液表示HCl份和水相1份混合2 .克/升(g/L )以溶液中所含溶质的质量表示的例如5g/L的SnCl2溶液意味着1升SnCl2溶液中含有5gSnCl2溶质质量3 .质量百分比浓度(x%) x%=100%溶液的质量例如，20%的NaOH溶液显示100g水中含有20gNaOH固体。溶质摩尔数4 .体积摩尔浓度(mol/L) mol/L=100%溶液体积例如，0.2mol/L的NaOH溶液表示，如果在1L溶液中含有0.2mol的NaOH，则含有8g(0.240)NaOH固体。5 .波美度主要代表溶液密度，用比重计测量。 波美度与密度的关系： Be=144.3-144.3/密度6.ppm浓度是指溶质质量占总溶液质量的百万分之一，即溶液1kg中含有溶质1mg。第三节化学镀镍的基本原理一、化学镀镍的主要性质1 .耐腐蚀性、耐热、耐磨损性2 .良好导电性、焊接性3 .磁特性、电阻性能二、化学镀镍的特点化学镀镍厚度均匀，针孔少，无需直流电源设备，可堆积在非导体上，具有特殊性能，但成本高于电镀，镀液稳定性差。三、化学镀镍应具备的条件1、化学镀镍应含有金属盐、还原剂、缓冲剂、pH调节剂、稳定剂等成分2 .发生金属沉积过程必须存在催化剂3 .调节溶液pH、温度时，可以调节金属的还原速度，即电镀速度4 .被还原析出的金属如果不具有自催化活性，镀层就不会变厚5 .反应产物不妨碍电镀工艺的正常进行，即溶液有足够的寿命。四、化学镀镍原理1 .溶液中的次磷酸根在催化剂表面催化脱氢的同时，氢离子向催化剂表面移动，其自身被氧化生成亚磷酸根。 反应式如下所示H2PO-2 H2O催化剂表面HPO32- H 2H-吸附催化剂表面2 .吸附催化剂表面的活性氢化物与镍离子发生还原反应而析出镍，其自身氧化为H2，反应式如下有Ni2h-Ni2总反应式为2H2PO2- 2H2O Ni2 Ni H2 4H 2HPO32-另外，一部分次磷酸根被氢化物还原成单体磷而进入镀层H2PO2- H-催化剂表面P H2O OH-除了上述反应以外，在无电解镀中还发生副反应H2PO2- H2O催化剂H HPO32- H2。上述反应周期性地进行，其反应速度依赖于界面pH值、浓度、温度.五、化学镀镍溶液中各成分的作用1 .主盐(硫酸镍)提供镍金属离子，镍盐浓度高，镀液析出速度快，但稳定性下降。 为了在化学镀过程中保持一定的沉积速度，采用连续补充方法控制在工作范围内。2 .还原剂的还原剂用量主要取决于镍盐浓度，镍与次磷酸钠的摩尔比为0.30.45。 次磷酸钠含量增大，沉积速率加快，但电镀液稳定性降低。 为了保持一定的沉积速度，次磷酸钠休连续补充控制在工作范围内。H2PO2- H2OH HPO32- H23 .络合剂应在电镀液中加入络合剂，避免化学镀镍溶液的自然分解和镍析出反应速度的控制。 络合剂均为有机酸及其盐类，常用络合剂为乙醇酸、柠檬酸等。 络合剂和镍离子形成稳定的络合物，控制可反应游离镍离子的含量。 抑制亚磷酸镍的沉淀，提高电镀液的稳定性。4 .缓冲镍还原过程中产生氢离子，电镀液的pH值逐渐降低，沉积速率降低加入缓冲剂，pH值稳定，沉积速率稳定，目前常用的缓冲剂有醋酸、琥珀酸等。5 .稳定剂控制镍离子的还原，使还原反应只在被镀敷基体表面进行，因此往往在镀敷液中添加稳定剂。 通常，由于电镀液中存在胶体粒子和固体粒子，这些微粒子的异物(灰尘、砂粒等)进入电镀液中，或者电镀液中产生亚磷酸镍沉淀，电镀液有可能自发地分解。 电镀液中的微量稳定剂抑制电镀液的自发分解是因为被微粒子和胶体粒子优先吸附(毒化)，阻碍镍向这些粒子的还原。 所使用的稳定剂一般是含硫化合物，例如硫代硫酸盐、含氧阴离子物质，例如钼酸盐，第三种是重金属离子，例如铅等，稳定剂与化学镀镍溶液在镀层质量上具有表里两面的作用。 除了能使镀液稳定外，还会影响镀层的光泽、响应力、气孔率、延展性、抗蚀性、耐磨性等镀层速度和品质。 稳定均匀添加量过多时，镍析出，反应停止。第四节电镀的基础和基本原理一、电镀层的基本要求1 .镀层与基底金属有良好的结合力和附着力。2 .电镀完整，结晶致密，孔隙率小。3 .镀层具有良好的物理、化学和机械性能。4 .应具有满足标准的镀层厚度，且镀层分布均匀。二、影响镀层的因素1 .电沉积过程溶液中的金属离子用阴极还原形成镀层，阳极氧化使金属转移为离子。 电镀金属从离子状态到结晶的过程：离子液传递物质，电荷移动，形成结晶。2 .镀液对镀层的影响(1)镀液对本来镀层的影响(2)主盐浓度对镀层的影响(三)其他加成盐的影响(4)添加剂的影响：添加剂一般有光亮剂、流平剂、润湿剂、应力削减剂、电镀微细化剂、阳极活性剂。3 .影响镀层的因素(1)电流密度的影响其他条件不变时，电流密度从零增大，多形成粗大晶粒。 这是因为电流密度过低，阴极极化作用小，电流密度增大，阴极极化提高，镀层的结晶也变细，电流密度在一定程度上增大，镀层就会烧焦。(2)温度的影响其他条件不变的情况下，电镀液的温度上升时阳极极化下降，电镀层的结晶变粗糙，温度上升时通常提高电流密度，提高溶液的导电性，促进阳极溶解，提高阴极电流效率，减少针孔，因此在其中适当配合，提高温度反而能够电镀良好的电镀层(3)搅拌的影响搅拌可强制电镀液对流，减少浓差极，同时提高电流密度。 搅拌可以提高镀层的平滑性，除去条纹和橙皮状的镀层。(4)氢析出对镀层影响无论哪种电镀液，在阳极析出金属的同时，多产生氢气，析出的氢气多使电镀品质恶化。氢脆析出的氢进入镀层和铁基中，有时会引起金属的贮氢作用。起泡吸收基底金属的细孔内的氢，有时在镀层上形成小泡。针孔氢在阴极析出后，总是以气泡的形式附着在阴极表面，这些气泡阻止金属的堆积，金属只能堆积在气泡周围。 这些地方形成线孔或点状孔，通常称为麻点或针孔。三、电镀液组成每种镀液对成分、含量都有一定的要求，各成分之间有合理的组合，可以得到良好的镀层。1 .主盐是指在镀层析出金属盐类，例如NiSO47H2O、CuP2O7等.2、络合剂作为配体与金属离子形成络合物，改变了电镀液的电化学性质和金属沉积的电极过程。 对电镀质量有很大影响，是电镀液中的重要成分。 常用的络合剂是柠檬酸盐焦磷酸盐等。 3 .导电盐提高电镀液的导电能力，降低槽端电压，提高工艺电流密度，在镍电镀液中加入Na2SO4等导电能力强的物质，因此导电盐与电极反应无关，酸和碱也可以作为导电物质。4 .缓冲剂在弱酸碱镀液中加入适当的缓冲剂，在镀液中具有调节pH的能力。 为了保持溶液的稳定性，缓冲剂像镀镍中的H3BO4一样，一般加入3040g/L是有效的。5 .阳极活化剂在电镀过程中金属离子消耗。 大多使用可溶性阳极进行补充，使在阴极析出的金属量和阳极的溶解量相等，保持电镀液成分的平衡，通过添加活化剂，阳极维持活化状态，不发生钝化，正常溶解。6 .添加剂改善镀液性能，提高镀液质量，添加量少，一般只有几克的范围，但效果明显，添加剂种类多，具有晶粒微细化作用、光亮作用、流平作用、润湿作用、提高镀液硬度、降低镀应力的作用。第五节电镀一、取消电镀的方法电镀法一般分为机械剥离法、电化学法、化学电镀法3种。1 .机械剥离法通常用研磨材料通过喷砂、研磨等方法除去镀层。2 .无电解电镀法本方法将无电解电镀物浸渍在药品溶液中，溶解除去电镀化学法，为了防止基质金属的过腐蚀，有时基质表面粗糙，无法向无电解电镀液中添加抑制剂或表面活性剂。钢铁零件上镍层的去除：镀液1 :氰化钠7080g/L听硝基苯磺酸钠7080g/L氨水2080ml/L温度6080本法是一种对基体影响小、保护基体免受损伤的可靠电镀法，具有毒性高的药品氰化物和操作温度高的缺点。电镀液2 :硝酸1000ml氯化物3050g温度4060本法是目前常用的方法，去除速度快，缺点是氧化物生成，需要良好的换气装置，而且电镀干燥，混入水分，容易引起部件过腐蚀。3 .电化学镀的本方法的本质是，在电化学镀液中，通过对镀敷部件进行阳极处理，镀敷时部件表面的电流分布不均匀，部件表面的镀敷厚度不同，因此，为了防止镀敷经常在部件的突出部分和周边先被除去，该部分的基体被过度腐蚀而变得粗糙必要时采用辅助阴极，同时必须避免过高的电压，阳极钝化产生针孔，表面容易粗糙。电化学镀液1 :硫酸：水=3:2甘油： 30ml/L温度：常温电压： 6V水会加速电镀，但容易出现针孔，加入甘油后针孔会减少。电化学电镀2 :铬酐： 250300g/L硼酸： 2530g/L阳极电流密度：57A/dm2温度：常温电化学电镀3 :硝酸铵： 40100g/L电压：618V氨三乙酸： 2030g/L阳极电流密度：535A/dm2六亚甲基胺： 1030g/L阴极：阳极34:1温度：常温阴极：不锈钢ph37镀液可一次性去除铜-镍-铬。第二章泡沫镍工艺流程与工艺工艺流程(该工艺适用于连续带状形式)开卷碱性油分去除水洗粗糙化水洗酸浸水洗敏化水洗活化还原无电解镀水洗吹干牵引网镀敷(镀敷后退)回收水洗镀敷回收水洗吹干干燥焚烧烧结冷却卷取单项写入产品入库第一节油除外一、工艺目的、原理、规范及处理后效果判别和影响原因1 .除油目的：除去泡沫表面的油污，改善亲水性也起到微细化的作用。2驱油原理：利用碱与皂化油脂的反应生成肥皂、甘油和各种化学物质，对矿物油发挥乳化、发泡、润滑作用，使油脂脱离泡沫表面。 皂化反应(rcoo )3c3h53 NaOH-RC oona c3h5(oh ) 33 .泡沫镀油碱液去除工艺NaOHNa2CO3Na3PO4OP-10乳化剂温度2030ghz/l2030ghz/l2030ghz/l210ml/L302注： 1、除油时间由除油效果决定，一般为2min2 .溶液分析检查周期为每2小时1次。油分除去效果判别：(1)表面干净，无污垢(2)泡沫亲水性良好。4 .影响除油效果的因素(1) NaOH过少，皂化不明显，即除油效果差，过多，生成的肥皂难以水解，不利于清洗。(2)除油碱液温度过高会使泡沫变形，过低会降低除油能力。(3) Na2CO3和Na3PO4对溶液发挥缓冲作用，保持溶液浓度在相对范围内，生产中NaOH消耗，Na2CO3、Na3PO4不断水解生成NaOH，即含量过低会影响除油效果，含量过高会降低清洗效果。(4)滚筒本身的油污不能去除，影响油分去除效果。(5)操作者不按照操作步骤带入油污。5 .泡沫去除油后的水洗效果判别(1)水洗泡沫后，用广泛的试验纸测定pH值为70.5。(2)表面干净，碱液中无浮游物；(3)用手摸泡沫也不粘。第二节的粗糙化一、以粗化为目的，提高零件表面的亲水性，增大表面积。二、粗糙化原理是利用化学粗糙化液中的强酸，强氧化剂对泡沫表面进行蚀刻氧化，使泡沫表面粗糙、粗糙化，同时强氧化剂对其产生氧化、固化作用，使高分子结构产生断链作用，这些作用的结果是，在泡沫表面生成很多亲水性基因，或者使非极化分子极化， 这些极性基因的存在大大提高了产品表面的亲水性，有利于化学反应，提高了镀层与基体的结合力。三、粗糙化技术KMnO4 0.50.8g/L Cr2O5 1020g/LHAC 23ml/L H2SO4 1060ml/LpH 3.00.2水4001000ml/L温度302温度2050粗化时间取决于粗化效果，但泡沫粗化通常为2min溶液分析周期： 1次/2h四