镀锌培训教程

1、电镀（镀锌）培训讲解人：赵德勇金工部2009年培训电镀的定义电镀的定义 电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中以被镀基体金属为阴极通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层装饰性镀层及其它功能性镀层。电化学反应 下图是电镀装置示意图被镀的零件为阴极与直流电源的负极相连金属阳极与直流电源的正极联结阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一定电位时则在阴极发生如下反应从镀液内部扩散到电极和镀液界面的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子还原成金属M 另一方面在阳极则发生与阴极完全相反的反应即阳极界面

2、上发生金属M的溶解释放n个电子生成金属离子M n+。电镀反应示意图電鍍裝置示意圖陽極PAR陰極陽極1- 1金属的电沉积过程 电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下经电极反应还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。下图(1-2)是电沉积过程示意图完成电沉积过程必须经过以下三个步骤 液相传质镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移到达阴极的双电层溶液一侧。金属的电沉积过程 电化学反应电化学反应水化金属离子或络离子通过双电层水化金属离子或络离子通过双电层并去掉它周围并去掉它周围的水化分子或配位体层的水化分子或配位体层从阴极上得电子生成金属原子。有三种从阴极上得电子生成金属原子。有三

3、种方式方式电迁移电迁移对流和扩散。对流和扩散。 电结晶电结晶金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点以金属原子态以金属原子态排列在晶格内排列在晶格内形成镀层。形成镀层。 电镀时电镀时以上三个步骤是同时进行的以上三个步骤是同时进行的但进行的速度不同但进行的速度不同速度速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节制性环节最后的电沉积结果是不一样的。最后的电沉积结果是不一样的。影响电镀质量的因素影响电镀质量的因素影响电镀质量的因素添加剂的影响添加剂的影响电流密度的影响电流密度的影响电流波形的影

4、响电流波形的影响温度的影响温度的影响搅拌的影响搅拌的影响镀锌锌镀层的外观呈青白色锌镀层的外观呈青白色标准电极电位为标准电极电位为-0.76V易溶于酸易溶于酸溶于碱溶于碱是曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化是曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化锌腐蚀的临锌腐蚀的临界湿度大于界湿度大于70%因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜主要由碱式碳酸锌组成的薄膜这层膜有一定的缓蚀作用这层膜有一定的缓蚀作用锌与硫化锌与硫化氢等含硫化物起反应生成硫化锌氢等含硫化物起反应生成硫化锌锌易受氯离子浸蚀锌易受氯离子浸蚀故在海

5、水中不故在海水中不稳定。稳定。锌在密闭或通风不良锌在密闭或通风不良空气潮湿的条件下空气潮湿的条件下与非金属材料的挥发物与非金属材料的挥发物(低分子羧酸低分子羧酸醛醛酚酚氨等氨等)接触时接触时锌易遭腐蚀锌易遭腐蚀生成白色疏松的生成白色疏松的腐蚀产物腐蚀产物俗称俗称”白霜白霜”。锌在高温。锌在高温高湿高湿密闭条件下密闭条件下与胶木与胶木油漆油漆木材释放的挥发物接触木材释放的挥发物接触锌有生长细丝状单晶的倾向锌有生长细丝状单晶的倾向俗称俗称”长毛长毛”镀锌锌的标准电位比铁负锌的标准电位比铁负对钢铁而言是阳极性镀层对钢铁而言是阳极性镀层可提供可靠的电化可提供可靠的电化学保护。在工业大气学保护。在工业大

6、气农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层选择锌作保护层其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工业废气污染的大气中业废气污染的大气中锌镀层的耐蚀优于镉镀层锌镀层的耐蚀优于镉镀层在海上或海水中则在海上或海水中则相反。相反。锌镀层经铬酸盐钝化之后锌镀层经铬酸盐钝化之后耐蚀性可提高耐蚀性可提高68倍。故镀锌钝化处理是倍。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色可作低档产品的防护可作低档产品的防护-装饰镀层。装饰镀层。镀锌为降低锌镀层厚又能提高耐

7、蚀能力为降低锌镀层厚又能提高耐蚀能力国内外采如下两种措施国内外采如下两种措施一是提一是提高钝化膜的质量高钝化膜的质量如用蓝色如用蓝色绿色绿色军绿色军绿色黑色钝化代替常规的彩黑色钝化代替常规的彩虹色钝化膜虹色钝化膜尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好二是以较薄的含铁二是以较薄的含铁0.3%0.6%的的Zn-Fe合金合金或含镍或含镍6%10%的的Zn-Ni合金代替纯锌镀合金代替纯锌镀层层耐蚀性能提高三倍以上耐蚀性能提高三倍以上广泛用于汽车钢板上代替镀锌。广泛用于汽车钢板上代替镀锌。锌镀层的使用温度不得超过锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形在此温度上锌结晶组

8、织变形发脆发脆耐蚀性下降。有耐蚀耐蚀性下降。有耐蚀耐热要求的零件宜用耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。合金层。镀锌镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类国内外常用的有无氰锌酸盐国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌镀锌氰化镀锌氰化镀锌铵盐镀锌铵盐镀锌氰化物镀锌氰化物镀锌硫酸盐镀锌等。就国内而硫酸盐镀锌等。就国内而言言无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进提高提高氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快而铵盐镀锌在继续下降。而铵盐镀锌在继续下降。选择镀液要根据镀件材质选择镀液要

9、根据镀件材质形状形状外观要求而定外观要求而定如冲压小件和复杂如冲压小件和复杂件件特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液件和对氢件和对氢脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时对对生产十分有利。生产十分有利。锌酸盐镀锌锌酸盐镀液的特点锌酸盐镀液的特点1不用剧毒的氰化物不用剧毒的氰化物废水易处理废水易处理2镀层结镀层结晶细密晶细密光泽好光泽好分散能力和深镀能力接近氰化镀液分散能力和深镀能力接近氰化镀液适合复杂形状适合复杂形状的零件电镀的零件电镀3镀液稳定镀液稳定操作方便操作

10、方便4对设备无腐蚀性对设备无腐蚀性5综综合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢允许温度范围窄允许温度范围窄(高于高于400C不好不好)厚度超过厚度超过15um时有脆性时有脆性铸锻件较难电镀以及工作时会铸锻件较难电镀以及工作时会产生刺激性气体逸出产生刺激性气体逸出必须要安装通风装置等缺点。必须要安装通风装置等缺点。锌酸盐镀锌锌酸盐镀液之镀液成分锌酸盐镀液之镀液成分A氧化锌氧化锌(纯度大于纯度大于98%)B氢氧化钠氢氧化钠CDE和和DPE添加剂添加剂D光亮剂光亮剂E水水维护管理技朮维护管理技朮A严格控制锌严格控制锌碱浓度和比值碱浓度和比值B主添加剂和光主添加剂

11、和光亮剂都只能靠经验补加亮剂都只能靠经验补加C注意温度和电流密度的相互关系注意温度和电流密度的相互关系D极间距离及电极排布极间距离及电极排布E杂质的危害及清除杂质的危害及清除F可能产生的故障可能产生的故障及纠正方法及纠正方法氯化物镀锌 氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化物镀液的特点物镀液的特点A是不含络合剂的单盐镀液是不含络合剂的单盐镀液废水极易废水极易处理处理B镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系C电流效率高电流效率高沉积速度快沉积速度快D氢过电位低的钢材如高碳氢过电位低的钢材如高碳钢钢铸件铸件

12、锻件等容易施镀。锻件等容易施镀。 氯化物镀锌镀液成分氯化物镀锌镀液成分A氯化锌氯化锌B氯化钾氯化钾C硼酸硼酸D添加剂添加剂(主光亮剂主光亮剂载体光亮剂载体光亮剂辅助光亮剂辅助光亮剂)镀层性能测试镀层性能测试 电镀层外观检验电镀层外观检验 结合力试验结合力试验 电镀层厚度的测量电镀层厚度的测量 孔隙率的测定孔隙率的测定 镀层显微硬度的测定镀层显微硬度的测定 镀层内应力的测试镀层内应力的测试 电镀层脆性测试电镀层脆性测试 氢脆性的测试氢脆性的测试 镀层焊接性能的测试镀层焊接性能的测试电镀层外观检验 金属零件电镀层的外观检验是最基本金属零件电镀层的外观检验是最基本最常用的检验方。最常用的检验方。外观

13、不合格的镀件就无需进行其它项目的测试。外观不合格的镀件就无需进行其它项目的测试。 检验时用目力观察检验时用目力观察按照外观可将镀件分为合格的按照外观可将镀件分为合格的有缺有缺陷的和废品三类。陷的和废品三类。 外观不良包括有针孔外观不良包括有针孔麻点麻点起瘤起瘤起皮起皮起泡起泡脱落脱落阴阳面阴阳面斑点斑点烧焦烧焦暗影暗影树枝状和海绵状江沉积层以树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷结合力试验镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度即单位面积的镀层从基即单位面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。体金属上剥离所需要

14、的力。镀层结合力不好镀层结合力不好多数原因是镀前外理不良所致。另外多数原因是镀前外理不良所致。另外镀液成分与镀液成分与工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊均对镀层结均对镀层结合力有明显影响。合力有明显影响。评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法是是以镀层金属和基体金属的物理以镀层金属和基体金属的物理-机械性能的不同为基础机械性能的不同为基础即当试样经即当试样经受不均匀变形受不均匀变形热应力和外力的直接作用后热应力和外力的直接作用后检查镀层是否有结合不检查镀层是否

15、有结合不良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定(一一)弯曲试验弯曲试验(二二)锉锉刀试验刀试验(三三)划痕试验划痕试验(四四)热震试验热震试验电镀层厚度的测量 电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。其中破坏检测法有点滴法类。其中破坏检测法有点滴法液流法液流法溶解法溶解法电量法电量法和金相显微法等多种和金相显微法等多种非破坏检测法有磁性法非破坏检测法有磁性法涡流法涡流法射线反向散射法和光切显微镜法等等。射线反向散射法和光切显微镜法等等。 测量时除溶解法等是镀层的平均厚度外测量时除溶解法等是镀层

16、的平均厚度外其余多数是镀层其余多数是镀层的局部厚度。因此的局部厚度。因此测量时至少应在有代表性部位测量三测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度个以上厚度计算其平均值作为测量厚度结果计算其平均值作为测量厚度结果。孔隙率的测定 镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道道 。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法方法有贴滤法涂膏法涂膏法浸渍法等。浸渍法等。电镀层的选择及标记电镀层的选择及标记 电镀层的主要目的用于 保护金属零件表面防止腐蚀 装饰零件外表使外表美观 提高零件的工作性能镀层使用条件的分类

17、 镀层的使用条件按照气候环境程度分为以下三类。 第一类 腐蚀性比较严重的工作环境 第二类 腐蚀性中等的工作境 第三类 腐蚀性轻微的工作环境电镀层的选择 镀层按其用途可分为下列三类 防护性镀层 防护-装饰性镀层 工作保护镀层金属镀层表示方法(GB1238-76) 本标准适用于金属和非金属制件上的电镀化学镀热浸镀真空镀发镀和表面化学处理。 金属镀层的表示方法由三部分组成(GB1238-76)每部分之间以圆点“ ”相连接。排列序如下 示例Fe/Ep.Zn7.c2cFe/Ep.Zn7.c2c 钢铁件锌电镀层的检验标准钢铁件锌电镀层的检验标准引用标准引用标准 下列标准所包含的条文，通过本规范的引用而构成

18、本规范的条文。所有标准都会被修下列标准所包含的条文，通过本规范的引用而构成本规范的条文。所有标准都会被修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 4956磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度的测量磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度的测量 磁性方法磁性方法GB/T 4955金属覆盖层厚度测量金属覆盖层厚度测量 阳极溶解库仑方法阳极溶解库仑方法GB/T 5270金属基体上的金属覆盖层（电沉积层和化学沉积层）附着强度试验方法金属基体上的金属覆盖层（电沉积层和化学沉积层）附着强度试验方法GB/T 9791锌和镉上镉酸盐转化膜试验方

19、法锌和镉上镉酸盐转化膜试验方法GB/T 9799金属覆盖层金属覆盖层 钢铁上的锌电镀层钢铁上的锌电镀层GB/T 10125 人造气氛腐蚀试验人造气氛腐蚀试验 盐雾试验盐雾试验GB 12334 金属和其他无机覆盖层金属和其他无机覆盖层 关于厚度测量的定义和一般规则关于厚度测量的定义和一般规则GB 12609 电沉积金属覆盖层和有关精饰计数抽样检查程序电沉积金属覆盖层和有关精饰计数抽样检查程序外观外观3.1.1镀锌层应是连续均匀细密镀锌层应是连续均匀细密3.1.2经过钝化的镀层表面应是带有绿色经过钝化的镀层表面应是带有绿色,黄色和紫色的彩虹色黄色和紫色的彩虹色,白钝化膜层应是有光泽性白钝化膜层应是

20、有光泽性的膜层的膜层3.1.3允许的外观允许的外观a.表面有轻微的水印表面有轻微的水印b.由于零件表面状态不同由于零件表面状态不同,同一零件上有不均匀的颜色和光泽同一零件上有不均匀的颜色和光泽.c.形状复杂的零件边形状复杂的零件边,梭梭,角处有轻微粗糙角处有轻微粗糙,且不影响装配且不影响装配.d.对于除氢前钝化的零件对于除氢前钝化的零件,除氢前后钝化膜颜色有所不同除氢前后钝化膜颜色有所不同.e.钝化膜有轻微的局部擦伤和点状损伤钝化膜有轻微的局部擦伤和点状损伤f.轻微的镀锌夹具印迹轻微的镀锌夹具印迹外观不允许的外观不允许的外观a.镀层粗糙镀层粗糙,烧焦烧焦,黑点黑点,非机械性疙瘩非机械性疙瘩,起

21、泡起泡,脱脱落脱脱落b.树枝状树枝状,海绵状和条纹状的镀层海绵状和条纹状的镀层c.表面局部无镀层表面局部无镀层d.用布可擦去的松疏的钝化膜层用布可擦去的松疏的钝化膜层.e.片状白色钝化膜片状白色钝化膜(指白钝化膜层指白钝化膜层)f.未洗净的盐迹未洗净的盐迹g.由于胶皮手套带酸或碱接触表面形成黑色斑纹与花脸由于胶皮手套带酸或碱接触表面形成黑色斑纹与花脸外观 以镀锌作为最终防腐层的普通工件 在工件的主要表面上不应有明显的起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层。非主要表面允许存在挂具痕迹或少许水迹。全部表面应有完整的光亮的钝化膜。 外观以镀锌作为最终防腐层的整体架以镀锌作为最终防腐层的整体架 在工件的主

22、要表面上不应有起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层。方孔两在工件的主要表面上不应有起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层。方孔两边平面以及相邻看面应是无损的，不允许留有挂具痕迹。槽型里面应与外面边平面以及相邻看面应是无损的，不允许留有挂具痕迹。槽型里面应与外面一样有光亮的钝彩膜。八个三维顶内角的局部区域如果不出光则允许用环氧一样有光亮的钝彩膜。八个三维顶内角的局部区域如果不出光则允许用环氧锌黄漆涂盖，但每个架子涂盖的总面积不准超过锌黄漆涂盖，但每个架子涂盖的总面积不准超过4平方分米。平方分米。4.1.7 以镀锌作为底层并有部分表面需要进行喷塑或喷漆装饰要求的镀锌件以镀锌作为底层并有部分表面需要进行喷

23、塑或喷漆装饰要求的镀锌件 在工件设计的导电功能面上不应有起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层。在工件设计的导电功能面上不应有起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层。非导电表面允许留有挂具痕迹或水迹。夹层或三维内角局部区域允许存在不非导电表面允许留有挂具痕迹或水迹。夹层或三维内角局部区域允许存在不挂灰的、肉眼可见锌沉积层但没有呈现光亮钝彩膜的缺陷，这种缺陷不应明挂灰的、肉眼可见锌沉积层但没有呈现光亮钝彩膜的缺陷，这种缺陷不应明显影响随后施涂有机膜的附着力。显影响随后施涂有机膜的附着力。厚度厚度 在主要表面上能被直径为在主要表面上能被直径为20毫米的球接触的锌镀毫米的球接触的锌镀层，镀锌层的厚度通常为层

24、，镀锌层的厚度通常为7-20m,其厚度分两类，其厚度分两类，电镀后需喷塑的工件其厚度要求为电镀后需喷塑的工件其厚度要求为7-12m，此类，此类工件在喷塑前需除氢，电镀后不喷塑的工件厚度工件在喷塑前需除氢，电镀后不喷塑的工件厚度要求为要求为12-20m. 其它性能 4.3 结合强度结合强度 镀层与基体之间应有良好的结合力。 4.4 耐腐蚀性能耐腐蚀性能 以镀锌作为最终防腐层的普通工件，其镀层耐中性盐雾试验必须大于72小时。 5 检验方法检验方法 5.1 镀层外观镀层外观 在自然光下全以目测。镀层厚度测定镀层厚度测定测量镀锌层厚度有测量镀锌层厚度有GB/T 4955、GB/T 4956、GB/T 6462多种方法，本多种方法，本规范采用规范采用“GB/T 4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量 磁磁性方法性方法”作为指定的非破坏性质量检验的测试方法。使用磁性测厚作为指定的非破坏性质量检验的测试方法。使用磁性测厚仪测量前，要在测试场所对仪器进行校准，在间断使用中也要经常对仪测量前，要在测试场所对仪器进行校准，在间断