电镀工艺基础

1、 什么是电镀(电铸) 电镀就是通过电沉积的方式在工件表面镀一层或多层金属镀层，给予工件美丽的外观或特定的功能要求。1 1 电镀的概念电镀的概念电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。 2 2 电镀作用电镀作用利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、

2、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。镀层大多是单一金属或合金，如钛靶、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层,如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前,必须经过特殊的活化和敏化处理。 3 3 电镀原理电镀原理在盛有电镀液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直

3、流电源的负极和正极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。 电镀件的主要性能是指工件与金属的结合力、抗蚀性能、耐热性 、机械强度 (1

4、)结合力 结合力的大小与材料本身有关（SUS304钢板、厚度0.35MM、尺寸32*40CM）,化学、物理性能有关,不同种类的材料与金属镀层之间的结合力相差很大. (2)抗蚀性能 电镀件因镀层组合以及镀层厚度的不同,其抗蚀性能有很大差别. 电镀件的抗蚀性之所以比具有同样镀层的金属件高,是因为电镀件的腐蚀不同于金属件的腐蚀.首先, 电镀件是按照阳极保护机理腐蚀的,轻者因镀层完全被腐蚀,导致镀层溶解,镀层完全脱落.因此,对于要求抗蚀性能很高的电镀件,应采用双层镍或多层镍体系.其次, 金属镀层不可能形成腐蚀电池原理,即使出现腐蚀,也不可能向深度延伸,只作横向扩展 .(3)耐热性 耐热性主要取决于金属

5、镀层（镍、铬）本身的耐热能力,以及金属镀层的结合力. (4)机械强度 电镀件的机械强度与材料（镍、铬）有密切相关,一般情况下, 电镀后其钢性均有所提高.(1)钢板 为了保证镀层与钢板基体的结合力,在选择钢板时应当考虑:钢板的尺寸、型号、材料的均匀性及稳定性,钢板表面的硬度要适中, 内应力（ 205 N/mm2)，抗拉强度（520N/mm2), 采用具有良好电镀性能的钢板等等。(2)拉丝 钢板上的拉丝纹路深浅要一致，目前采用进口2000目水砂纸，其次不能出现斜丝、乱丝，否则也会出现钢板与电镀镍之间的结合力。(3)钢板表面预处理 钢板表面预处理工序是指主要有拉丝（机械粗化）、脱脂、活化,这些工序对

6、结合力的影响都很大 。(4) 镀层厚度 镀层的结合力与它的结构有关,其原因有两个方面:第一,不同厚度的镀层所具有的应力大小不同.第二,镀层结构不同,镀层与钢板的热膨胀系数不同,镀层的韧性也不同. 1 工艺流程电镀前处理钢板拉丝脱脂丝印感光油墨烘烤冷却菲林曝光显影 贴胶带封边电镀处理上挂电解去铬水洗*3次手工除油水洗*6次 酸活化 水洗*3次电镀光亮镍 水洗*3次电镀装饰铬（或电镀珍珠镍、电镀金、三价黑铬、三价白铬） (1) 除油 除油是通过乳化反应、皂化反应以及溶剂溶解等原理除去工件表面的各种有机、无机油污等.除油包括有机溶剂除油、化学除油、电化学除油、超声波除油等.在电镀中经常用到的是超声波

7、化学除油.工艺参数配比：脱脂剂浓度50-55g/l,温度50-60.本公司用抗电镀油墨为酸性，因此不能长时间浸泡在除油水中，容易损坏油墨层。 (2) 酸活化 酸活化是通过5%硫酸常温下,中和残留在钢板表面的除油水,其二是去除钢板氧化层，增强钢板与镍的结合力。 (3) 电镀镍镀液成分与添加剂的作用 一般在防护装饰性电镀中,为了满足客户的不同需求,人们采用了多种多层镍的组合方式以达到客户的不同防护要求.它利用两种镀层含硫量不同,而导致腐蚀电位差的出现,通过牺牲阳极(光镍层)的办法保护了半光镍镀层,使腐蚀由纵向转变为横向腐蚀,延长了外观不受影响的期限(电解池原理).一般两种镀层的电位差要求在100m

8、v以上. 电镀基础镍镀液成分: 硫酸镍 250300g/L 氯化镍 4045g/L 硼酸 4045g/L PH 3.84.4 比重 2530 温度 5060 a.硫酸镍提供镍离子,如果硫酸镍含量低,电流效率会降低,从而导致沉积速度减慢或电流密度范围减小.反之硫酸镍增加,电流效率随之增加,沉积速度增加.但硫酸镍太高,会降低阴极极化作用,而使镀层结晶粗糙. b.氯化镍提供镍离子和氯离子,其中氯离子是去极化剂,促进阳极溶解,以免造成阳极钝化而使溶液中镍离子降低. c.硼酸是缓冲剂.起到调节溶液中PH作用,如果硼酸含量不够(低于20)溶液的PH会上升,导致高区烧,起针孔等. d.PH值镀镍槽液的PH需

9、控制在3.84.4之间。PH过高时，由于电镀过程中阴极会不断地析出氢气，电镀液中阳极会造成氢氧化镍胶体生成，堵塞钛篮袋从而影响阳极溶解。同时阴极有氢气泡的滞留，会造成电镀层出现针孔（凹点）。PH过低，会抑制光亮剂发挥作用，使产品表面无光泽。 e.温度操作温度维持在55。T过高，将会发生镍盐水解，生成氢氧化镍胶体，会造成电镀层出现针孔（凹点），同时还会降低阴极极化。T过低，硼酸溶解度下降，硼酸结晶，造成产品表面麻点多。 f.光镍光剂在市场上常见的分为主光剂,柔软剂,辅助剂,湿润剂等.其中主光剂起细化晶粒增加整平增强出光能力等作用.主光剂含量不足时,容易出现发白发雾,出光缓慢,高电位烧焦等现象发生

10、.含量偏高则增加镀层应力,使镀层中有机物含量增加,导致发脆或套铬发白发花发黄等现象发生.柔软剂,改变低区镀层的光亮度,中和主光剂产生的拉应力.辅助剂是辅助主光剂以达到更好的出光效果.湿润剂是通过表面活性剂在阴极表面的吸附,使氢气泡不能在工件表面滞留,而减少针孔的产生.湿润剂的使用应该适量,如果含量偏高,活性剂有机物吸附在表面不能洗净,导致套铬出现鱼鳞状发花. g.珍珠镍又称缎面镍、沙丁镍，外观为乳白色，光泽柔和，内应力低，防腐蚀性好，是一种优良的防护装饰性镀层。珍珠镍可以直接作为防护装饰性涂层，也可以在珍珠镍上再镀覆其他金属，如铬、金、银等，形成沙铬、沙金和沙银，其防护装饰效果更强。目前，珍珠

11、镍镀层已经在汽车装饰、电子产品、日用五金、文化用品等行业中得到广泛应用。 目前珍珠镍电镀方法是在瓦特镍镀液(镍基础液)中加入低浊点的非离子表面活性剂，形成乳浊液，利用液滴在阴极表面的吸附与脱附，得到珍珠镍镀层，采用这种方法制得的珍珠镍镀层表面有无数重叠的凹坑，在宏观上表现出柔和的珍珠效果。1）. 添加剂的用量对珍珠镍镀层的影响 添加剂A其主要作用是细化晶粒，减小镀层的内应力，提高或调节镀层的光泽，并在一定程度上提高镀液的抗杂能力，其用量限制不严，但添加量过低镀层没有光泽，过高则镀层太亮影响珠光效果，一般为68mLL。 添加剂B当瓦特镍镀液中添加剂B的加入量小时，得到的镍镀层珍珠效果很淡，而添加

12、剂B的加入量过大时，镀镍层应力增大，电极表面出现黑点，镀层的珠光效果也很差。一般添加剂B 的加入量应控制在1016 mLL，此时可得到珠光效果理想的镍镀层，在珍珠镍镀层表面存在很多重叠的凹坑，直径大约在2030 um之间。光照射时，镀层表面发生较强的漫反射，外观柔和，有珍珠效果。添加剂B加入到瓦特镍镀液中会形成许多细小的“乳滴”，均匀地分散于镀液中。乳滴表面因吸附阳离子表面活性剂而带正电，电镀时这些乳滴在电场的作用下吸附在阴极表面，阻止了镍离子在阴极上的沉积，乳滴脱附后镍离子则可以正常沉积。这种阴极表面上乳滴的反复吸附、脱附现象导致镀层表面出现了无数的凹坑，在宏观上就使镀层产生了珍珠效果。添加

13、剂B含量较少时，在阴极表面吸附的乳滴少，得到的镍镀层表面凹坑少，珠光效果很淡；而添加剂B含量较多时，镀液中颗粒在阴极表面大量吸附，严重影响了镍的正常沉积，镀镍层表面质量变差，基本无珠光效果。2） .镀液基础成分对珍珠镍镀层的影响 镀液中硫酸镍含量在400450gL范围内均能得到良好的珍珠镍镀层，而且随着硫酸镍浓度的升高，镀层的出沙时间缩短。在镀液中加入氯化镍3040g/L可增加镀液的导电能力，并使阳极活化，促进阳极正常溶解，但氯化镍浓度过高会造成镀层内应力增加，并影响镍镀层的珠光效果。硼酸作为缓冲剂，用量应控制在3040g/L3 ）.镀液pH对镍镀层的影响 pH过低时，沉积过程电极表面析氢较严

14、重，镀层表面出现“气流”痕迹；pH过高时，镀镍层的珠光效果差，而且镀层脆性大。 4）. 镀液温度对镍镀层的影响 镀液温度应控制在5060 之间。镀液温度低于50 时，镀层的珠光效果较淡：随着镀液温度的升高，镀液中镍离子的还原速度和乳滴的移动速度相应加快，出沙时间缩短，珠光效果增强；但温度高于60 时，添加剂易发生分解，在镀层表面形成黑点。 h.电镀过程的驱动力是电流,电流大的部位镀层厚,而电流在电镀件上的分布于工件的形状及工件与阳极(钛篮筐)的距离有关.工件突出的部位电流大;凹陷的部位电流小;接近阳极的部位电流大;远离阳极的部位电流小;当然通过添加添加剂可以缩小高低电流区的厚度差;也可以采用辅

15、助阳极的办法来认为提高低电流区的电流,当然还有降低主盐浓度,阴极屏蔽等方法.电镀中镀层厚度均匀性可以用分散能力来表示. 铬 铬是银白色来蓝光的金属,具有非常强的反光性能.在大气环境下容易生成一层钝化膜,在膜的保护下,能够长期保持非常美丽的金属光泽,是防护装饰镀层中运用最广的镀种之一.在电镀行业中,镀铬的种类很多,在这里我们只谈电镀中运用居多的装饰六价铬、装饰三价白铬、环保三价黑铬几种.装饰六价铬俗称光铬,其镀液主要组成成分包括:铬酐,硫酸和少量三价铬.根据铬酸含量高低分为高浓度镀铬,中浓度镀铬,低浓度镀铬, 常见的镀铬液配方为: （高浓度镀铬）铬酐 250-300克升 硫酸 2.5克升 三价铬

16、 1-5克升 温度 35-40 比重 18-22 铬酐的含量越高,溶液导电性能越高,溶液覆盖能力也随之提高,但电流效率以及镀层光泽性能有所降低.硫酸含量太低,低电位区易出现彩虹色镀层或出现发白发花现象,随着硫酸浓度升高镀层光泽性致密性有所提高,但镀液的覆盖能力明显降低.三价铬是必不可少的一种成分之一,含量太低镀层沉积速度慢,柔软,覆盖能力差;含量太高,镀层粗糙,光泽性差,光亮范围小.三价铬含量高时用大阳极小阴极电解来降低.电铬时,温度是直观重要的参数之一,温度高覆盖能力明显减小,太低上限电流密度值减小 三价白铬 因为三价铬污水容易处理,减少了因为废水处理不尽而造成的污染,所以人们称之为环保铬.三价铬