电 镀 技 术教材

電

鍍

技

術21.电镀的定义

2.电镀的目的3.电镀的基本知识

3-1.电镀液

3-2.电镀原理

3-3.金属的电沉积过程3-4.影響電鍍層結晶的主要因素4.电镀工艺

5.电镀方式6.电镀锌,镍,铬

7.镀层性能测试

8.电镀专业术语目錄3电镀是利用电解原理，使金属或合金沉积在制件表面，形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。1.电镀的定义2.电镀的目的电镀的目的:电镀除了要求美观外，依各种电镀需求而有不同的目的

.1.镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。2.镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力.3.镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。4.镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡).43-1.电镀液

电镀液A.主盐主盐是指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐﹐用于提供金属离子。镀液中主盐浓度必须在一个适当的范围﹐主盐浓度增加或减少﹐在其它条件不变时﹐都会对电沉积过程及最后的镀层组织有影响。比如﹐主盐浓度升高﹐电流效率提高﹐金属沉积速度加快﹐镀层晶粒较粗﹐溶液分散能力下降。B.络合剂有一些情况下﹐若镀液中主盐的金属离子为简单离子时﹐则镀层晶粒粗大﹐因此﹐要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合剂﹐即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。络合物是一种由简单化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含络合物的镀液中﹐影响电镀效果的主要是主盐与络合剂的相对含量﹐即络合剂的游离量﹐而不是绝对含量。3.电镀的基本知识

5C.附加盐附加盐是电镀中除主要盐外的某些碱金属或碱土金属盐类﹐主要用于提高电镀液的导电性﹐对主盐中的金属离子不起络合作用。有些附加盐还能改善镀液的深镀能力﹐分散能力﹐产生细致的镀层。D.缓冲剂缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的﹐能使溶液遇到碱或酸时﹐溶液的pH值变化幅度缩少。E.阳极活化剂镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开始钝化的电流密度﹐从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常﹐主盐的含量下降较快﹐影响镀液的稳定。严重时﹐电镀不能正常进行。F.添加剂添加剂是指不会明显改变镀层导电性﹐而能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中所起的作用﹐添加剂可分为﹕光亮剂﹐整平剂﹐和抑雾剂等。63-2.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，两极分别与直流電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、緩沖劑、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。73-2.电镀原理圖83-3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。电化学反应﹕水化金属离子或络离子通过双电层﹐并去掉它周围的水化分子或配位体层﹐从阴极上得电子生成金属原子。有三种方式﹕电迁移﹐对流和扩散。电结晶﹕金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点﹐以金属原子态排列在晶格内﹐形成镀层。电镀时﹐以上三个步骤是同时进行的﹐但进行的速度不同﹐速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节﹐最后的电沉积结果是不一样的。9103-4.影響電鍍層結晶的主要因素1.主鹽在電鍍中把含有鍍層金屬的鹽稱為主鹽。主鹽分為單鹽CuSO4和絡鹽Na2[Zn(OH)4])。單鹽陰極極化作用較弱﹐鍍層結晶晶粒較粗﹐其外觀質量及防護性能較差﹔絡鹽陰極極化作用較強﹐鍍層結晶晶粒細致﹐緊密。主鹽濃度在陰極電流密度和溫度不變時﹐隨著主鹽濃度的增大﹐陰極極化作用下降﹐晶核生成變慢﹐鍍層晶粒變粗﹔主鹽濃度下降時,陰極極化作用會加強﹐但導電性能差﹐不能采用大陰極電流密度來改善鍍層結晶細致程度。2.附加鹽電鍍液中往往會加入某些鹼金屬或鹼土金屬鹽﹐其主要作用是提高電鍍液的導電性及陰極極化作用﹐使鍍層細致緊密。3.添加劑為提高鍍層質量和性能﹐電鍍液中常加入添加劑以改善鍍層質量.常用添加劑有阿拉伯樹膠.糊精.聚乙二醇.平平加.丁炔二醇.糖精及動物膠等。添加劑可吸附在陰極表面并和金屬離子形成絡合物﹐大大提高金屬離子的陰極極化作用﹐使鍍層細致.均勻.平整.光亮.114.陰極電流密度陰極電流密度對電鍍晶粒粗細有較大的影響。陰極電流密度過低時﹐陰極極化作用較小﹐鍍層晶粒較粗大。在適當加大陰極電流密度后鍍層晶粒會變得較細密。當陰極電流密度過大時﹐陰極表面會長出枝狀晶或形成海棉狀鍍層。5.溫度電鍍液溫度升高時會加大陰極反應速度和金屬離子擴散速度﹐會使鍍層晶粒變粗﹐但也會使陰極電流密度變大﹐增強陰極極化作用﹐從而提高沉積速度﹐提高生產效率。124.电镀工艺

电镀工艺过程一般包括电镀前预处理﹐电镀及镀后处理三个阶段。镀前预处理镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面﹐为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂﹐去锈蚀﹐去灰尘等工作。步骤如下﹕第一步使表面粗糙度达到一定要求﹐可通过表面磨光﹐拋光等工艺方法来实现。第二步去油脂﹐可采用溶剂溶解以及化学﹐电化学等方法来实现。第三步除锈﹐可用机械﹐酸洗以及电化学方法除锈。第四步活化处理﹐一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理镀后处理钝化处理所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形成一层坚实致密的﹐稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。这种方法用途很广﹐镀Zn,Cu等后﹐都可进行钝化处理。金镀层的钝化工艺为：

PAZNL彩钝液’50mL/L（内含Cr6＋2．5g/L）；温度40～70℃；钝化时间20～40s；

13除氢处理有些金属如锌﹐在电沉积过程中﹐除自身沉积出来外﹐还会析出一部分氢﹐这部分氢渗入镀层中﹐使镀件产生脆性﹐甚至断裂﹐称为氢脆。为了消除氢脆﹐往往在电镀后﹐使镀件在一定的温度下热处理数小时﹐称为除氢处理。145.电镀方式电镀分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀等方式，主要与待镀件的尺寸和批量有关。挂镀适用于一般尺寸的制品,如汽车的保险杠,自行车的车把等。滚镀适用于小件，如紧固件、垫圈、销子等。连续镀适用于成批生产的线材和带材。刷镀适用于局部镀或修复。156-1.电镀锌鍍鋅工藝流程166-2.电镀镍1.镍镀层的孔隙率较高,一般不单独作为防护性镀层.2.镍层分类:3.普通镀镍,用于预镀和滚镀.4.半光镍,用作多层镍的中间层或底层.5.光镍,用于表面装饰.6.珍珠镍,具有视觉装饰效果.7.黑镍,镀层中含有一定的硫及锌,用于消光171.鉻鍍層有很高的硬度(HV=400~1200)2.鉻鍍層藦擦系數低,具有很好耐磨性.3.具有好的耐熱性.4.具有良好的化學穩定性5.具有較好的反射性能.6.在加工行業具有修复尺寸作用6-3.电镀鉻除蜡→热浸除油→阴极电解除油→浸酸→碱性光亮铜→焦磷酸铜（选择性）→酸性光亮铜（选择性）→光亮镍→镀铬锌合金镀铬工艺流程

187.镀层性能测试

1.电镀层外观检验金属零件电镀层的外观检验是最基本﹐最常用的检验方。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﹐按照外观可将镀件分为合格的﹑有缺陷的和废品三类。外观不良包括有针孔﹐麻点﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脱落﹑阴阳面﹑斑点﹑烧焦﹑暗影﹑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。2.结合力试验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体金属上剥离所需要的力。具体方法可根据镀种和镀镀件选定﹕(一)弯曲试验﹔(二)锉刀试验﹔(三)划痕试验﹔(四)热震试验193.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类。其中破坏检测法有点滴法﹑液流法﹑溶解法﹑电量法和金相显微法等多种﹔非破坏检测法有磁性法﹑涡流法β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﹐其余多数是镀层的局部厚度。因此﹐测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度﹐计算其平均值作为测量厚度结果。4.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道。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法﹑涂膏法﹑浸渍法等。A.贴滤纸法﹕将浸有测试溶液的润湿纸贴于经预处理的被测试闰上﹐滤纸上的试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用﹐生成具有物征颜色的斑点在滤纸上显示。然后以滤纸上有色斑色的多少来评定镀层孔隙率。B.膏法﹕将含有相应试液的膏状物涂覆于被测试样上﹐通过泥膏中的试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐生成具有特征颜色的斑点﹐要据此斑点来评定镀层的孔隙率。C.浸渍法﹕将试样浸于相应试液中﹐通过试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐在镀层表面产生有色斑点﹐然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层的孔隙率。本法适用于检验钢铁﹑铜或铜合金和铝合金基体表面的阴极性镀层的孔隙率。205.镀层显微硬度的测定硬度是镀层的重要机械性能之一。镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组织。为了消除基体材对镀层的影响和镀层厚度对压痕尺寸了限制﹐一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头﹐在一定静负荷的作用下﹐压入试样的镀层表面或剖面﹐获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率﹐测量其对压痕对角线长度。

6.镀层内应力的测试镀层内应力是指在没有外在载荷的情况下﹐镀层内部所具有的一种平衡应力。用来测量镀层宏观应力的方法有﹕幻灯投影法﹑电阻应变仪法﹑螺旋收缩仪法﹑X射线衍射法等多种。7.电镀层脆性测试镀层脆性是镀层物理性能中的一项重要指针。脆性的存在往往会导致镀层开裂﹐结合力下降﹐乃至直接影响镀件的使用价值。镀层脆性的测试﹐一般通过试样在外力作用下使之变形﹐直至镀层产生裂纹﹐然后以镀层产生裂纹时的变形程度或挠度值大小﹐作为评定镀层脆性的据。测定镀层脆性的方法有杯突法﹑静压挠曲法等。测定镀层韧性的方法有心轴变曲法等。

218.氢脆性的测试金属材料在氢和应力联合作用下产生的早期脆断现象叫氢脆。测定氢脆的方法有延迟破坏试验﹑缓慢弯曲试验等方法。延迟破坏试验﹕此法适合于超高强度钢的氢脆试验﹐是一种灵敏而可靠的试验方法。试验时﹐将做成的三根缺口棒状试样放在持久强度试验机或蠕变试验机上﹐在材料脆断的时间﹐若三根平行试验的试样在规定的时间内均不脆断﹐即为合格。缓慢弯曲试验﹕此法对低脆性材料比较灵敏。测试时应注意﹕试片在热处理后如果变形﹐应静压校平﹔镀前应消除应力﹐镀扣要严格除氢﹔试前应选足够数量的试样材料进行空白试验﹐便于分析试验结果和选择合适的折断轴直径。挤压试验﹕将需检验的垫圈在同一直径的螺杆上﹐每一螺杆套10~~15个﹐螺杆两端旋上螺母﹐然后夹在虎钳上﹐用扳手将螺母旋紧到垫圈开口处挤平。放置24小时﹐然后松开﹐用5倍放大镜检查受试垫圈产生裂纹和断裂的结果以脆断率表示脆断率=b/aX100(%)(a-受试垫圈总数,b-产生裂纹或断裂数

229.镀层焊接性能的测试镀层焊接性是表示焊锡在欲焊在欲焊金属表面流动的难易程度。评定镀层焊接性的方法有流布面积法﹑润湿时间法和蒸汽考验法。A.流布面积法﹕本法是将一定质量的焊料放在待测试样表面上﹐滴上几滴松香异丙醇剂﹐放在加热板上加热至250OC﹐保持2分钟﹐取下试样﹐然后用面积仪检查计算焊料涂布面积。评定方法﹕流布面积愈大﹐镀层焊接愈好。B.润湿时间法﹕本法是通过熔融焊料对规定试样全部润湿的时间来区别焊接性。测试时﹐将10块一定规格的试样先浸以松香丙醇焊剂﹐再浸入250OC的熔融焊料中﹐浸入时间根据10块不同编号的试样﹐分别控制1~~10S﹐然后立即取出。冷却后后检查试样是否全部被润湿﹐取后以全部被润湿的试样的最短时间﹐评定镀层焊接性能。一般以2S以内全部润湿以好﹐10S润湿为最差。C.蒸汽考验法﹕本法是将试样放在连续的水面上部﹐溶器盖呈型﹐以防盖上的冷凝水滴在试样表面而影响测试。试样与沸水相距100mm﹐与顶盖相距50mm。经过240h后﹐不管试样变色与否﹐让试样在空气中干燥﹐然后用流布面积法或润湿时间法测试﹐根据结果评定合格与否。238.电镀专业术语1.起皮:镀层成片状脱离基体材料的现象。

2.剥离

:某些原因（例如不均匀的热膨胀或收缩）引起的表面镀层的破碎或脱落。3.桔皮

:类似于桔皮波纹状的表面处理层。

4.海绵状镀层

:在电镀过程中形成的与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。

5.烧焦镀层

:在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物，其中常含有氧化物或其他杂质。

6.麻點

:在电镀或腐蚀中，与金属表面上形成的小坑或小孔。

7.粗糙

:在电镀过程中，由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。

8.变色

:由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化(如发暗、失色等)