第3章电镀前表面准备(2)

1、1234电镀过程是在金属零件与电解液接触的界面上发生的，只有二者良好地接触，电化学反应才能顺利进行。 任何电镀，在镀前必须做的工作是使零件表面平整、光滑，以避免电镀中出现气孔、砂眼、焊瘤、毛刺、毛边等质量问题.第一节第一节 金属零件镀前表面准备的重要性金属零件镀前表面准备的重要性金属表面的缺陷金属表面的缺陷结果结果油污、锈及氧化皮镀层不连续点状油污或氧化物镀层不致密、多孔，鼓泡粘附极薄的油膜或氧化物镀层因受弯曲、冲击会脱落表3-1 金属表面准备的重要性 2.1 磨光：磨光： 磨光机 通常采用磨光机带动磨光轮进行磨光。轮式磨光机轮式磨光机粗糙表面的整平一般包括粗糙表面的整平一般包括: 磨光、抛光

2、、滚光、震动、离心、刷光、喷砂处理等。磨光、抛光、滚光、震动、离心、刷光、喷砂处理等。第二节第二节 粗糙表面的整粗糙表面的整平平带式磨光机结构示意图带式磨光机结构示意图(1)磨光轮磨光轮：通常采用柔软材料缝制成轮状，再在轮外侧粘合磨料。一般用皮革、粗毛毡、棉布、各种纤维织品及高强度纸等制成磨光轮。 (2)磨料：磨料：常用的磨料有天然金刚砂、人造金钢砂、人造钢玉（含氧化铝9095） 、石英砂、硅藻土、铁丹和浮石等。人造金钢砂的硬度较高，但是脆性大、易碎；人造刚玉的硬度较高，而且韧性较好；天然金钢砂和石英砂的硬度稍低一些。应该根据零件的加工要求选择。 (3)磨料粒度：磨料粒度：通常是按筛子的号码来

3、划分的，筛子的号码则用单位面积（平方厘米）上的孔数来表示，筛子的号码越大，筛孔越小。人们以磨料能通过筛子的号码来表示该磨料的粒度。2.2 抛光抛光： 抛光机:通常采用抛光机带动抛光轮进行抛光与磨光机同。 抛光与磨光的区别： (1)磨光为粗加工：明显有磨削，硬轮磨料 (2)抛光为精加工：无明显磨削，软轮抛光膏 抛光不同材料时使用不同的抛光膏抛光不同材料时使用不同的抛光膏 白膏氧化钙、氧化镁 （用硬脂酸、石蜡等粘合在一起）铜及其合金锌及其合金红膏氧化铁红、铁丹铝及其合金绿膏三氧化而铬、氧化铝钢铁、镍、铬2.3 滚光、震动、离心：滚光、震动、离心： 滚光机:通常采用电机带动滚桶进行滚光 . 震动机震

4、动机 采用带弹簧的偏轴机构产生震动、旋转离心2.4 喷砂、喷丸喷砂、喷丸 干喷是利用射吸原理以气流协带磨料高速喷向工件，湿喷则以含砂液流高速喷向工件第三节第三节 化学表面处理化学表面处理3.1 除油除油 包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油 以及超声波除油。以及超声波除油。3.2 浸蚀浸蚀 包括强浸蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀（活化）。包括强浸蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀（活化）。3.3 抛光抛光 化学抛光、电化学抛光化学抛光、电化学抛光3.4 活化活化 化学活化、电化学活化化学活化、电化学活化通常要根据工件的情况以及关键的要求制定表面处理流程3.1 钢铁零件的除油

5、钢铁零件的除油3.1.1 有机溶剂除油 烃类：汽油、煤油、苯类、丙酮等 氯代烃类：三氯乙烯、三氯乙烷、四氯化碳等(1)乳化作用乳化作用：两种互不相溶的液体形成乳浊液的过程。(2)乳浊液乳浊液：两种互不相溶液体的混合物，其中一种液体以细小的液滴分散到另一种液体中。(3)乳化剂乳化剂：能促进乳化作用的物质。(4)化学除油机理化学除油机理：既承认脱脂剂中碱对油污的皂化作用和表面活性剂对油污的乳化作用，更强调表面活性剂的润湿、渗透和卷离作用。乳化剂沿金属-油污界面渗透，取代油污相，使金属相被润湿，从而迫使油污被卷离，油污立即浮到液面，与溶液互不相溶。 皂化反应皂化反应：与动、植物中的硬脂酸皂化反应(C

6、17H35COO)3C3H5+3NaOH3 C17H35COONa C3H5(OH)3硬脂 碱 硬脂酸钠 甘油 化学除油常见配方化学除油常见配方组成浓度 g/LNaOH5070皂化Na2CO32040水解Na3PO43040乳化Na2SiO3510强乳化OP乳化剂适量温度8090(5)除油液的组成除油液的组成：主要由碱性组份(75%)和表面活性剂组成，其它为清洗促进剂和缓蚀剂等，溶液的pH值一般不能10。(2)机理：油污与碱液之间的界面张力降低，油膜产生裂纹，同时，由于电极极化作用，电极与碱液的界面张力大大降低，溶液对金属表面的润湿性加强；产生排挤、卷离作用；油和金属的接触角逐渐减小油对金属表

7、面的附着力减弱。同时，电极上发生的电解反应，产生大量的气泡逸出，对油膜产生强烈的撞击作用，撕裂油膜，形成细小油珠。.1.3 电化学除油电化学除油(1)概述： 除油方式有阴极、阳极、阴-阳联合除油方式，溶液组成与化学除油基本相同，通常用Ni板或镀Ni板作第二电极，它只能起导电作用。电化学除油是除油最终的工序。3.1.4 超声波除油超声波除油 利用超声波振荡的机械能使除油溶液中产生大量的气泡，气泡在生长和破裂时产生强大的机械力，使得零件表面沾附的油脂迅速脱离，从而加速除油过程，使除油更彻底。3.2 浸蚀浸蚀3.2.1 概述概述将金属零件浸入酸、酸性盐、或碱溶液中，除去金属表面的氧化膜、氧化皮及锈蚀

8、产物的过程。3.2.2 电化学浸蚀：电化学浸蚀：溶解金属零件上的薄层氧化膜，除去浸蚀、残渣，使零件呈现出基体金属的结晶组织，提高零件的光泽。3.2.3 弱浸蚀：弱浸蚀：在电镀前最后一道工序，除去表面预处理中产生的薄层氧化膜，使表面活化，提高基体金属与镀层的结合强度，浓度低、浸蚀时间短，在室温下进行。3.2.4 两个重要概念： (1)氢脆：金属或合金吸收氢原子，使其韧性降低而变脆的现象，这对电镀金属极为不利。 (2)缓蚀剂：能抑制或完全阻止金属在浸蚀介质中腐蚀的物质，可避免产生氢脆现象，但缓蚀剂易以薄膜状残留在镀件表面，需认真清洗，否则镀层结合力差。缓蚀剂多为含氮或含硫的有机化合物。产生气体对氧

9、化皮的机械剥离作用产生气体对氧化皮的机械剥离作用 产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解 碳素钢的表面铁锈在用硫酸或盐酸浸蚀时化学反应过程及其作用如下：碳素钢的表面铁锈在用硫酸或盐酸浸蚀时化学反应过程及其作用如下： 化学溶解作用化学溶解作用3.3.1 概述概述 (1)概念：在特定的溶液中将工件置于阳极进行电解，整平金属表面，并使之产生光泽的加工过程； (2)适用范围：金属零件镀前表面处理工艺；镀层的精加工；单独作为一种表面处理方法； (3)特点：整平过程不会产生变形生产效率高3.3.2 机理机理 一般认为金属零件表面同时处于两种状态

10、之下： (1)微凸起处：表面处于活化状态（溶解速度较大）； (2)微凹起处：表面处于钝化状态（溶解速度较小）； 经过电解后，被整平，获得光亮的外观。配方1: 通用 配方2: 一般钢铁 配方3: 不锈钢 配方4: 精密不锈钢目前有两种理论（粘膜理论和氧化膜理论）解释抛光过程：(1)粘膜理论粘膜理论：在一定的条件下，金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极表面扩散速度，于是，溶解产物就在阳极表面附近积累，形成一层电阻比电解液电阻大得多的粘性膜,这层粘膜可以溶解在电解液中，阳极表面微凸起处比微凹处溶解的要快 。(2) 氧化膜理论氧化膜理论 在电解抛光过程中，当阳极电位达到一定数值时，由于氧气析出在金属

11、表面形成一层氧化膜，阳极表面微凸起处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松，氧气的析出较多，对溶液的搅动大，使该处的溶液更容易更新，阳极溶解产物较易向溶液深处扩散，这些因素都促使微凸处比微凹处的氧化膜溶解快.思考题：电抛光和机械抛光有何不同？ (1)电解液选择依据： 电解液必须含有能与阳极产物在阳极表面形成电阻很大的粘膜成分；在不通电的情况下，电解液不应对抛光金属产生明显的腐蚀作用；无论通电与否，电解液必须足够稳定；在电解抛光时，电解液允许电流密度的下限应较小，并且工作电流密度范围应该较宽抛光能力强，电能消耗大，无毒，价廉。 电解时广泛采用磷酸作为电抛光电解液的主 (2)电流密度： (3)温度；(4)搅拌；(5)抛光时间；第四节第四节 表面预处理工艺流程原则表面预处理工艺流程原则一般原则：一般原则： (1)金属零件粘附大量