电镀基本知识讲解.ppt

1,电镀基本知识,2,1、电镀的定义,基本概念,电镀是应用电解原理在某些金属上面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。镀层金属通常是一些在空气或溶液里不易起变化的金属（如铬、锌、镍、银）和合金（铜锡合金、铜锌合金等）。,3,2、电解的原理,基本概念,使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化-还原反应的过程叫做电解。跟直流电源的负极相联的电极是电解槽的阴极。通电时，电子从电源的负极沿流入电解槽的阴极。跟直流电源的正极相联的电极是电解槽的阳阴极。通电时，电子从电解槽的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。电解时，阳离子在阴极上得到电子发生还原反应；阴离子在阳极失去电子发生氧化反应。,4,电解例子：,基本概念,从以上的实验可以看到，接通直流电源后，在作为阴极的碳棒上有一层铜覆盖在它的表面；在作为阳极的碳棒上有气泡放出，这是氯气。氯化铜是强电解质，它在水里能电离成Cu2+和Cl-：CuCl2=Cu2+2Cl-在阳极，氯离子失去电子而氧化成氯原子，然后两两结合成氯分子，从阳极放出。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子，覆盖在阴极上。,5,电解例子：,基本概念,它们的反应可分别表示如下：阳极2Cl-2e=2Cl（氧化反应）2Cl=Cl2阴极Cu2+2e=Cu（还原反应）氯化铜在水溶液里电解的化学方程式就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和：Cu2+2Cl-电解Cu+Cl2,6,电镀例子：,基本概念,电镀时，把待镀的金属制品作阴极，把镀层金属作阳极，用含有镀层金属的离子溶液作电镀液。在直流电的作用下，镀件表面就覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。现以镀锌为例来说明电镀的过程：,按上图装置，在大烧杯里加入锌电镀液（含ZnCl2的溶液）。用锌片作阳极，把待镀的铁制品作阴极。接通直流电源几分钟后，就可以看到镀件的表面被镀上了一层锌。上述的主要过程可以表示如下：通电前：ZnCl2=Zn2+2Cl-,7,电镀例子：,基本概念,通电后：在阴极Zn2+2e=Zn（还原反应）在阳极Zn-2e=Zn2+（氧化反应）电镀的结果，阳极的锌（镀层金属）不断减少，阴极的锌（镀件）不断增加，减少和增加的锌量相等。因此溶液里的ZnCl2含量是保持不变的。由此可见，镀锌过程包括了在阴极Zn2+得到电子和在阳极Zn失去电子的氧化-还原反应。因此，电镀的过程实质上就是一个电解过程。它的特点是阳极本身也参加了电极反应（失去电子而溶解）。,8,基本工序：,电镀的基本工艺,各工序的作用：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。1.1磨光除掉零件表面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。1.2抛光抛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。有机械抛光化学抛光电化学抛光等方式。,(磨光抛光)上挂脱脂除油水洗(电解抛光或化学抛光)酸洗活化(预镀)电镀水洗(后处理)水洗干燥下挂检验包装,9,电镀的基本工艺,1.3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。1.4酸洗除掉工件表面锈和氧化膜。有化学酸洗和电化学酸洗。,10,电镀的基本工艺,2、中间处理-电镀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2.1主盐体系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。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。,11,电镀的基本工艺,2.2添加剂添加剂包括光泽剂，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。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。,12,电镀的基本工艺,2.3电镀设备2.3.1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。2.3.2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停留。2.3.3电源直流。,13,电镀的基本工艺,3、后处理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。3.1脱水处理水中添加脱水剂如镀亮镍后处理3.2钝化处理提高镀层耐蚀性如镀锌3.3防变色处理水中添加防变色药剂如镀银镀锡镀仿金等3.4提高可焊性处理如镀锡因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。,14,电镀工艺和质量管控手段,工艺管控手段,15,电镀工艺和质量管控手段,质量管控手段,16,塑料电镀,塑料一般为很好的绝缘体，那为什么塑料又可以电镀呢？它们电镀的原理和方法是怎样的呢?原理很简单，首先用化学或物理方法在塑料表面沉积上很薄的金属层。化学方法一般用化学镀镍，物理方法一般用气相离子溅射。随后就可以用通常的电镀方法来选择加厚镀层，或其它镀种。,17,塑料电镀,影响塑料电镀的塑料工艺因素:塑料电镀是随着塑料的广泛应用发展起来的一种电镀工艺。它不仅能节省大量的金属材料，减少繁杂的加工工序，减轻设备重量，还能有效地改善塑件的外观及电、热等性能，提高其表面机械强度等。因此在电子工业、汽车工业、家用电器乃至日用品上获得了日益广泛的应用。塑料电镀质量的好坏，不仅与电镀工艺及有密切相关，与塑件设计、选材、模具设计、塑件成型工艺、塑件后处理等因素也有很大的关系。在此主要论述影响塑料电镀质量的塑料工艺因素。影响塑料电镀质量的塑料工艺因素很多，如塑件选材不当、造型设计不合理、模具设计不合理、注射机选用不当、成型工艺条件不正确等。各种因素还有可能交织在一起对塑料电镀产生影响。,18,塑料电镀,1、塑件选材塑料的种类很多，但并非所有的塑料都可以电镀。有的塑料与金属层的结合力很差，没有实用价值；有些塑料与金属镀层的某些物理性质如膨胀系数相差过大,在高温差环境中难以保证其使用性能。目前用于电镀最多的是，其次是。2、塑件造型设计在不影响外观和使用的前提下，塑件造型设计时应尽量满足如下要求。2.1金属光泽会使原有的缩瘪变得更明显，因此要避免制品的壁厚不均匀状况，以免出现缩瘪，而且壁厚要适中，以免壁太薄(小于1.5)，否则会造成刚性差，在电镀时易变形，镀层结合力差，使用过程中也易发生变形而使镀层脱落。,19,塑料电镀,2.2避免盲孔,否则残留在盲孔内的处理液不易清洗干净,会造成下道工序污染,从而影响电镀质量。2.3电镀工艺有锐边变厚的现象。电镀中的锐边会引起尖端放电,造成边角镀层隆起。因此应尽量采用圆角过渡,圆角半径至少0.3以上。平板形塑件难电镀，镀件的中心部分镀层薄,越靠边缘镀层越厚，整个镀层呈不均匀状态,应将平面形改为略带圆弧面或用桔皮纹制成亚光面。电镀的表面积越大,中心部位与边缘的光泽差别也越大，略带抛物面能改善镀面光泽的均匀性。2.4塑件上尽量减少凹槽和突出部位。因为在电镀时深凹部位易露塑，而突出部位易镀焦。凹槽深度不宜超过槽宽的1/3，底部应呈圆弧。有格栅时，孔宽应等于梁宽，并小于厚度的1/2。2.5镀件上应设计有足够的装挂位置。,20,塑料电镀,2.6塑件的设计要使制件在沉陷时易于脱模,否则强行脱模时会拉伤或扭伤镀件表面,或造成塑件内应力而影响镀层结合力。2.7塑件尽量不要用金属镶嵌件,否则在镀前处理时嵌件易被腐蚀。3、模具设计与制造为了确保塑料镀件表面无缺陷、无明显的定向组织结构与内应力，在设计与制造模具时应满足下面要求。3.1模具材料不要用铍青铜合金，宜用高质量真空铸钢制造，型腔表面应沿出模方向抛光到镜面光亮，不平度小于0.2，表面最好镀硬铬。3.2塑件表面如实反映模腔表面，因此电镀塑件的模腔应十分光洁，模腔表面粗糙度应比制件表面表面粗糙度高12级。,21,塑料电镀,3.3分型面、熔接线和型芯镶嵌线不能设计在电镀面上。3.4浇口应设计在制件最厚的部位。为防止熔料充填模腔时冷却过快，浇口应尽量大(约比普通注射模大10%)，最好采用圆形截面的浇口和浇道，浇道长度宜短一些。3.5应留有排气孔，以免在制件表面产生气丝、气泡等疵病。3.6选择顶出机构时应确保制件顺利脱模。4、注射机注射机选用不当，有时会因为压力过高、喷嘴结构不合适或混料使制件产生较大的内应力，从而影响镀层的结合力。,22,塑料电镀,5、塑件成型工艺注塑制件由于成型工艺特点不可避免地存在内应力，但工艺条件控制得当就会使塑件内应力降低到最小程度，能够保证制件的正常使用。相反，如工艺控制不当，就会使制件存在很大的内应力，不仅使制件强度性能下降，而且在储存和使用过程中出现翘曲变形甚至开裂，从而造成镀层的开裂，甚至脱落。所以工艺参数的控制应使制件内应力尽可能小。要控制的工艺条件有原材料干燥、模具温度、加工温度、注射速度、注射时间、注射压力、保压压力、保压时间、冷却时间等。5.1原材料干燥：用于电镀制件的原材料应充分干燥，以免在注射成型时制件表面产生气丝、气泡等,影响镀层的外观与结合力。干燥方法以真空干燥最好。5.2模具温度：模具温度视具体情况而定。模具温度高，树脂流动性好，制件残余应力小，有利于提高镀层结合力，但模具温度过高时不利于生产。模具温度过低，易形成两夹层，以致电镀时金属沉积不上。,23,塑料电镀,5.3加工温度：提高加工温度可降低取向应力,但同时会使因收缩不均而产生的体积温度应力增加,同时也使封口压力升高,需延长冷却时间才能顺利脱模。因此加工温度既不能太低,也不能过高。喷嘴温度要比料筒的最高温度低一些,以防塑料流延。要防止冷料进入模腔,以免制件产生包块、结石之类疵病而造成镀层结合不牢。5.4注射速度、注射时间和注射压力：注射速度宜慢,注射压力不宜过大,注射时间也宜短一些,目的是减少残余应力。5.5保压压力和保压时间：冷却过程中的熔体在外压作用下产生的总变形中,有相当一部分是弹性的,故使熔体在高压下冷凝会在制件中产生较大内应力和大分子取向。压实后立即降压或补料过程中分步降压有利于大分子解取向。所以适当降低保压压力和缩短保压时间有利于内应力的降低,从而有利于提高塑件镀层的结合力。,24,塑料电镀,5.6冷却时间：冷却时间的控制应使起模前模腔内的残余应力降到很低或接近于零。冷却时间过短，强制脱模，会使制件产生很大的内应力。但冷却时间也不宜过长，否则不但生产效率低，还会由于冷却收缩使制件内外层之间产生拉应力。这两种极端情况都会使塑件的镀层结合力降低。5.7脱模剂的影响：对于电镀塑件最好不用脱模剂。不允许用油类脱模剂，以免引起塑件表层发生化学变化而改变其化学性能，从而导致镀层结合不良。在必须使用脱模剂的情况