电镀基础培训

1、电镀基础知识EMT培训大纲什么是电镀？电镀是对基体表面进行装饰、防护以及获得某些特殊性能的一种表面工程技术。电镀是用电化学的方法在固体的表面上沉积一层薄金属或合金的过程。电镀的分类防护性镀层：主要用于金属零件的防腐蚀。如：镀锌层、镀镉层、镀锡层以及锌基合金（Zn-Fe、Zn-Co、Zn-Ni)。防护-装饰性镀层：既要求防腐性能，又有外观要求的镀层。常采用多层电镀。如Cu-Ni-Cr多层电镀。功能性镀层：为了满足光、电、磁、热、耐磨性等特殊物理性能的需要而沉积的镀层。 耐磨镀层-曲轴轴颈、冲压模具的内腔、炮管内腔 减摩镀层-用于滑动接触面，起润滑作用，主要使用锡铅等金属 热加工用镀层-局部热处理

2、时保护非处理表面 导电性镀层-用于电器、无线电及通信设备中，使用铜、银、金等元素。 磁性镀层-用于录音带、磁鼓、磁盘等磁性材料中，记录作用 修复性镀层-磨损零件用电镀法修复，如曲轴、凸轮轴、齿轮、花键等从镀层的功能上分防护性电镀示例防护性电镀示例为什么电镀锌能防腐蚀？为什么电镀锌能防腐蚀？镀锌层保护黑色金属钝化膜保护镀锌层锌的牺牲精神！锌的牺牲精神！锌层氧化形成白锈锌层氧化形成白锈黑色金属氧化形成红锈黑色金属氧化形成红锈装饰性电镀示例装饰性电镀示例功能性电镀示例功能性电镀示例电镀的原理电镀的原理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

3、为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。 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： 阴极(镀件)： Ni2+2eNi (主反应) 2H+eH2 (副反应) 阳极(镍镍板)： Ni 2eNi2+ (主反应) 4OH-4e2H2O+O2+4e (副反应)电镀发展史电镀发展史第一份电镀文献：1800年/意大利/镀银1805年/意大利/镀金（Brug-natelli)1840年/英国/氰化镀银/电镀工业的开始1843年/镀铜工业生产开始1915年/酸性镀锌1917年/氰化物镀锌1923年/镀铬1989年联合国提出“清洁生产”的概念，之后低毒、无毒的电镀工艺得到了大力

4、发展，如：无氰电镀、代六价铬电镀（三价铬），代镉电镀，无氟无铅电镀。 镀锌的典型工艺流程：电镀锌工艺电镀锌工艺来件检验预清除脱脂清洗酸洗镀锌清洗活化清酸清洗清洗封闭检验钝化去氢前处理后处理关键工序介绍：关键工序介绍：脱脂浸蚀活化镀锌去氢钝化封闭一般情况下的金属零件表面为什么要进行前处理 作用：去除零件在加工、仓储、运输过程中表面黏附的各种油污 油污的主要成份：动植物油脂和矿物油 除油方法- 有机溶剂除油- 化学除油- 电化学除油- 超声波除油脱脂（除油）脱脂（除油）- - 有机溶剂除油有机溶剂除油原理：利用有机溶剂对油脂的物理溶解作用来达到脱脂的目的。适用范围：对动植物油与矿物油都适用。优点：

5、除油速度快，一般不腐蚀零件。缺点：除油不彻底。一般只能用作预处理。- - 化学除油化学除油原理：通过利用热碱溶液热碱溶液对油脂的皂化作用皂化作用和乳化作用乳化作用将油脂去除。热碱溶液热碱溶液：碱性物质（皂化作用）+表面活性物质（乳化作用）。-皂化作用皂化作用：皂化油与碱性物质发生反应生成肥皂和甘油的过程。-乳化作用乳化作用：由于表面活性剂的作用,使本来不能混合到一起的两种液体能够混到一起的现象。优点：工艺简单，操作容易，成本低廉，无毒，不易燃。缺点：除油能力较弱，尤其对矿物油的乳化作用有限。- - 电化学除油（电解除油）电化学除油（电解除油）原理：在碱性溶液中，在直流电作用下将零件表面油污去除

6、的过程。此时皂化作用、乳化作用与电化学作用共同作用于零件。优点：速度更快，除油更彻底。缺点：因为阴极除油和阳极除油的作用机理不同，对零件会产生不同的影响，因此对不同的基体金属要采用不同的工艺方法。- - 超声波除油超声波除油定义：将黏附有油污的零件置于除油液中，并使除油过程处于一定频率的超声波场作用下的除油过程。原理：空化作用优点：对复杂外形零件、小型精密零件、绝缘材料制成的零件除油效果显著；降低化学药品的消耗量。缺点：除油过程中零件需在除油槽内翻转以使每个表面都能受到超声波的辐照。 定义：将金属零件浸入酸、酸性盐或碱溶液中，利用化学或电化学方法来除去制件表面的锈蚀物和氧化膜。 浸蚀方法 -

7、化学浸蚀 - 电化学浸蚀 - 超声波场内浸蚀 浸蚀剂：主要是用硫酸和盐酸，此外，硝酸、磷酸、氢氟 酸也可用作某些金属的浸蚀剂。浸蚀（酸洗）浸蚀（酸洗） 定义：在即将电镀之前进行一次较弱的浸蚀，以进一步除去金属在运送、保存过程中形成的薄层氧化膜，使基体晶格暴露，处于活化状态，保证镀层与基体金属的良好结合。 时机：电镀之前短时间内进行 活化剂：稀盐酸或稀硫酸 活化方法： - 化学活化 - 电化学活化活化（弱浸蚀）活化（弱浸蚀）镀锌从图表中可以看出，碱性无氰镀锌和锌合金电镀成为趋势。- 碱性无氰镀锌正是我们对镀锌工序的要求。镀锌的种类镀锌的种类镀锌镀锌酸性（电解液）镀锌酸性（电解液）镀锌碱性（电解液

8、）镀锌碱性（电解液）镀锌硫酸盐镀锌硫酸盐镀锌氯化物镀锌氯化物镀锌碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌氰化镀锌氰化镀锌优点：- 结晶细密、结合力强、耐蚀力高；- 深镀能力好、抗杂质能力强、稳定性高、工艺范围宽；- 对前处理要求不高。缺点：- 镀液剧毒，0.3克氰化纳即可致命；- 严重污染环境。氰化镀锌氰化镀锌碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌优点：- 结晶细密、光泽好、镀液分散能力强；- 镀液稳定、维护方便、对设备无腐蚀性；- 废水处理容易，综合经济效益好。缺点：- 镀液剧毒，0.3克氰化纳即可致命；- 严重污染环境。氯化物镀锌氯化物镀锌优点：- 镀层的光亮性和整平性好；- 电流效率高，沉积速度快；- 镀液不

9、含络合剂，废水易处理。缺点：- 均镀能力较差；- 镀层呈层状结构，防腐能力差。硫酸盐镀锌硫酸盐镀锌优点：- 配方简单，成本低廉；- 一般不需要进行钝化处理；- 可采用较大电流密度。缺点：- 分散能力和深镀能力差；- 镀层结晶粗糙；为什么要去氢？- 氢脆的概念：氢原子渗入金属晶格点阵中，尤其是会聚集在晶格缺陷处，造成应力集中，材料变脆，容易发生断裂。这种现象叫作氢脆。为什么电镀过程中会产生氢？- 电镀过程中，尤其是前处理过程中的酸洗，以及镀锌过程中的副反应，会造成还原析氢。如何去氢？- 电镀后对工件进行加热处理以使氢气逸出。一般在电镀后1小时至3小时之内进行，温度一般为190-230C，保温时间

10、一般为2-3小时。去氢去氢钝化的定义：- 把经过镀锌的工件浸入含有铬酸等组分的溶液中，进行处理，使镀锌层表面形成稳定性高、组织致密的纯化膜，起到提高抗蚀性能和装饰的作用。钝化的作用：- 增加镀件的表面的光亮度；- 钝化膜呈现不同颜色，如白色，黑色，绿色，而起到装饰作用；- 提高抗蚀能力，延长零件使用寿命。钝化工艺：- 铬酸盐钝化- 无铬钝化目前工业生产中主要使用的还是铬酸盐钝化。 钝化钝化三价铬与六价铬钝化三价铬与六价铬钝化虽然六价铬有很好的自我修复能力，但目前三价铬取代六价铬仍是大势所趋！详见后面的电镀与环境 什么是封闭：封闭是指经钝化后的工件为进一步提高其转化膜的防护性能再投入到铬酸盐或钼

11、酸盐溶液中去进行处理，以封闭转化膜的微细孔隙。封闭（封闭（Top Coat)Top Coat)封闭处理后的封闭处理后的工作表面层次工作表面层次Coventya公司公司的封闭剂可以将的封闭剂可以将钝化层与封闭层钝化层与封闭层溶为一个合成镀溶为一个合成镀层层。封闭的主要功能封闭的主要功能控制摩擦系数大大提高抗腐蚀性能电镀性能的衡量指标：- 防腐蚀能力- 镀层附着力- 镀层的厚度- 六价铬含量性能之衡量性能之衡量测试方法：盐雾试验测试标准：ISO9227，ASTM B 117，GB5938-1986.一般试验条件：- 腐蚀介质：NaCl；- 浓度50g/L5g/L；- Ph值6.57.2；- 试验温

12、度：351,- 喷雾量：12ml/h；- 防腐蚀能力测试方法：- 弯曲试验 先用与所需检测产品相同厚度的芯轴垫于需折弯处，用平口钳将样品弯曲至180度，用显微镜观察弯曲面是否有镀层起皮，剥落等现象。- 刮擦与剥落试验（类似于百格试验）用刀具在电镀表面割划，在放大四倍的条件下检查划割区域的暴露的基体金属是否存在由切断和掀起引起的镀层移动.任何接近切割痕的碎屑，散裂及翘起都是不可接受的然后把粘性胶带贴在电镀产品割划过的表面上秒钟后撕下胶带仔细检查金属表面，除割划线之外，不许有任何镀层剥离的现象- 镀层附着力测试方法- ASTM B 499 （ 非破坏性镀层厚度测量） 用磁性法测量磁性基底金属的非磁

13、性镀层厚度的方法- ASTM B 487 （ 破坏性镀层厚度测量） 用横断面显微观察法测定金属及氧化层厚度的方法- ISO 1463 （ 破坏性镀层厚度测量） 金属和氧化物覆盖层.覆盖层厚度的测定.显微镜法- X-RAY法 X射线穿过被测材料后的射线强度的变化与被测材料厚度成指数关系衰减，故测出其射线强度即可知道厚度。- 镀层的厚度设备：X荧光能量色散光谱仪- ROHS指令有害元素仪检出限Cd/Pb/Cr/Hg/Br为2PPM-分析范围：1PPM99.99%-测量元素：从钠至铀等60多种元素-测量时间：60300秒现实操作中很多厂家都是送到SGS的试验室进行抽检，自己并不具有检测设备。- 六价

14、铬的含量以镀锌为例：- 锌层起泡、起皮，严重时成片脱落 原因- 前处理不良- 阴阳面，色泽不均匀 原因- 碱锌比例不当；挂镀时零件过密；- 除氢件变色 电镀的缺陷电镀的缺陷缺少照片传统电镀工业对环境污染严重：- 酸、碱等废液；- 铅、铬、镉等重金属；- 苯类、硝基、胺类有机物；- 氰化物- 其它电镀与环境电镀与环境神奇的铬神奇的铬铬有许多化学价，但有生物学意义的主要是三价和六价；六价铬毒性是三价铬的100倍；相比三价铬，六价铬更易为人体吸收；对鱼类等水生生物而言，三价铬比六价铬毒害作用更大；水中含铬在 1ppm时，可刺激水生物生长，在110ppm时会使水生生物生长受抑制，达到100ppm时，几乎完全使水生生物生长停止，濒于死亡铬是人体必需的微量原素，它与脂类代谢有密切联系，能增加人体内胆固醇的分解和排泄，是机体内葡萄糖能量因子中的一个有效成分，能辅助胰岛素利用葡萄糖；铬对人体危害：腹泻，过敏性皮炎或湿疹，鼻炎，咽炎，支气管炎。还是一种致癌因子。两个与控制污染有关的欧洲法规两个与控制污染有关的欧洲法规ROHS - 关于在电子电器设备中禁止使用 某些有害物质指令 Restriction of Hazardous Substance欧盟指令所指的危害物质：-Pb铅-Hg汞-Cd镉-Cr