《电镀与化学镀》PPT课件.ppt

1、传记电镀和化学镀，江苏大学邵红，1，传记电镀，传记电镀是将直流电通过特定成分的电解质溶液，使电极和溶液之间的界面发生传记化学反应，使其沉积在工件表面的过程。(a)，传记电镀的基本原理，阴极上的金属电沉积过程是由于电解质的字典电镀金属离子或浓度差异而移动到阴极(工件)表面或表面附近。表面转换阶段金属离子或其离子在电极表面或表面附近的液层中引起还原反应的阶段。传记化学阶段金属离子或离子从阴极获得电子，并还原为金属原子。传记结晶阶段传记结晶是指金属原子到达金属表面后按照一定规律形成新晶体的过程。沉积层的晶体结构取决于沉积金属本身的晶体特性，其组织形式在很大程度上取决于传记结晶过程的条件。沉积层的密度

2、主要取决于离子浓度、交换电流和表面活性剂，传记晶体的晶粒大小在很大程度上取决于表面活性剂的浓度。(b)，电镀溶液，(1)朱盐是指能够沉积阴极所需的涂层金属的盐。主盐浓度应具有适当的范围，并与传记电镀溶液的其他成分保持适当的浓度比例。酒盐浓度高，一般可以采用高阴极电流密度，溶液的导电性和阴极电流效率都很高。但是溶液损失大，费用高，废水处理负担重。酒盐浓度低，可用阴极电流密度低，电流效率低，影响沉积速度，但分散能力和应用能力比较好。(2)导电盐是指提高溶液的电导率，对放电的金属离子没有复合作用的碱金属或碱土金属的盐类。(包括铵盐)。导电盐除了提高溶液的电导率外，还稍微提高阴极极化，使涂层致密。(3

3、)络合剂是在传记电镀生产中，主力中能使金属离子络合的物质。络合剂可以增加阴极极化，使电镀的晶体细腻，同时促进阳极溶解。(3)缓冲剂一般由弱酸和弱酸的酸盐组成。主要目的是减少溶液的pH值变化宽度。所有缓冲剂只能在特定pH值范围内起到良好的缓冲作用。(4)添加剂往往在镀液中添加少量有机物，即添加剂，以提高镀液的性能和镀层质量。光亮剂、精炼剂、润湿剂、应力减少剂等，(3)，法拉第定律，电流通过金属溶液界面时必须伴随电极反应，因此通过镀槽的电量和析出(或溶解)物质量之间有一定的关系。牙齿关系是法拉第定律。W=Kit=KQ W地层产物的质量；I电流T通电时间K比例常数；q功率表示单位功率可以在电极上形成

4、产物的质量，通常称为该产物的电化当量。选择的传记单位不同，物质的传记当量也不同。法拉第定律非常准确，不受温度、压力、电解质浓度、电极和电解槽材料、形状和溶剂特性的影响。但是在实际镀金中，经常发现形式上违反法拉第定律的现象。例如，镀锌时在电极上通过了1F的电，但在阴极上得到的锌不是1克。这是因为在电解过程中有另一种反应。例如，因为H可以在电极上复原，也可以消耗部分电力。Zn2和H还原的产物加起来仍然是1克当量，也符合法拉第定律。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，季节)，(4)，电流效率，传记电镀过程的副作用不是必需的，因此所需产品存在电流效率问题。电流效率的概念可用于表示总功率中用于主反应的电

5、的百分比。(5)，阴极上的电流分布，在电解槽上，由于加电压的作用，阳极带正电，阴极带负电。根据电荷同性排斥、李晟吸收的原理，溶液中的阳离子被阳极排斥，被阴极吸引。负离子被阴极排斥并被阳极吸引。这样，溶液中的离子就会朝一定的方向运动。在外部电场下离子运动的轨道称为电力线。电力线分布在阴极表面的密度与电极之间的相对位置、电极形状、电解槽形状等几何因素有关。电极与电解槽的底部、边缘、液面距离时，电极的边缘或末端有相对密集的电力线，这种在电极边缘或末端积累过多电力线的现象称为边缘效应或尖端效应。在传记电镀过程中，有时会发生镀金边缘或尖锐的“烧焦”现象，因为电流在牙齿部位分布得更多。2，电镀短金属，一般

6、电镀金属主要有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬等。其中镀锌主要用于钢铁等黑色金属的防腐。镀铜用于保护装饰性涂层体系的底部，也可用于改善气体和涂层之间的结合力。镀镍可以用作表面电镀，也可以用作多层电镀的底部或中间层。镀铬可用于装饰、耐磨和腐蚀。1传记镀锌，锌的标准电位为-0.76V，钢基体的镀锌属于阳极电镀。传记镀锌工艺可以使用酸性和碱性电镀两种，阳极使用纯锌。酸性镀液价格低廉，电流效率高，镀液速度快，但全部镀液能力差。碱性镀液价格高，但涂层结晶度细，光泽好，镀液平均镀液及深度能力好，对设备的腐蚀性低。镀锌溶液配方和工艺条件，镀锌的一般缺陷和预防措施，2传记镀镍，镀镍与钢基体相比属于阴极电镀，保护性能与孔

7、隙度密切相关。目前最常用的是瓦特镍溶液(硫酸盐氯化物型)。镀镍溶液配方和工艺条件，硫酸镍是镀镍溶液中镍离子的主要来源。提高硫酸镍的含量，即提高Ni2的浓度，允许高电流密度，以提高传记电镀速度。氯化镍的作用是帮助阳极溶解，提高溶液的电导率，降低达到额定电流密度所需的槽电压。硼酸在镀镍溶液中起缓冲作用，可以稳定镀镍溶液的pH值。如果其含量低于20g/L，缓冲作用就会下降。氨基磺酸盐镀镍液的突出优点是，能获得低内应力的电镀，镀速快，镀液的分散能力优于使用硫酸盐的镀镍液。3，传记电镀合金，传记电镀合金是利用传记化学方法将两种以上金属(包括非金属)沉积在一起的过程。合金电镀具有许多短金属没有的卓越性能。

8、合金电镀与短金属层相比，硬度、致密电镀、耐磨性、内部可食性、耐高温性、良好的磁性、可焊性、漂亮的外观等都很高，因此近年来电镀合金的研究和应用越来越受到重视。电镀青铜溶液配方及工艺条件，4，复合电镀，复合电镀是用电镀方法将金属和固体颗粒沉积在一起，获得复合材料的过程。复合材料综合了其构成优点，根据复合涂层基体金属或合金及分散粒子，具有高硬度、高耐磨性和良好的自润滑性、耐热性、耐蚀性等功能。因此，复合镀层成为表面工程学科技术最活跃的领域之一。(a)，复合传记电镀的基本原理，在复合传记电镀过程中，复合固体颗粒从镀液内部移动到阴极表面，受到两种茄子力的作用。液体流动是悬浮固体颗粒，移动到阴极附近。在电

9、场的作用下，从固体粒子传记岭东到阴极表面，液体流动速度适当，固体颗粒也可以机械地走向阴极表面，被不断沉积的气体金属掩埋和捕获，最终实现共同沉积，得到复合涂层。，图4-6第二阶段共沉积反应图，第二阶段共沉积反应图，(2)，复合镀层的种类，以电镀法制作的复合镀层种类很多。可以将硬粒子或软粒子沉积在柔软的金属底座上。在坚硬的金属或合金底座上沉积硬质粒子或软粒子，可以提高耐磨性和摩擦性。用于准备耐磨复合镀层的硬颗粒为Al2O3、SiC、TiO2、TiC、WC、Cr3C2等。具有润滑特性的固体粒子(用于准备减摩复合镀层)包括PTFE(聚乙烯)、MoS2、BN、石墨、氟化石墨(CF)等。镍基耐磨复合镀液配

10、方和工艺条件(机械搅拌)、复合镀的耐磨性取决于粒子的大小、形状、质量分数和与基体的磨损特性。晶体结构、摩擦对之间的互溶度、硬度等对复合镀层的磨损行为也很重要。5，化学镀Ni-P，化学镀Ni-P，化学镀层Ni-P是在不使用外部电源的情况下，以次氯酸盐作为还原剂，将镍盐还原为镍，将还原剂转换为磷，与镍一起析出，在电镀表面形成Ni-P镀层的工艺。Ni-P涂层对未氧化的高温Cl-和常温盐酸、氢氟酸、有机酸等一系列化工介质具有良好的耐蚀性。其次，Ni-P涂层的摩擦系数较小，硬度经过400热处理，最高可达到1100HV，高于在同一基板下其他表面处理工艺中获得的硬度和耐磨性。(a)，化学镀Ni-P的基本原理

11、，Ni-P化学镀的基本原理是以次磷酸盐为还原剂，将镍盐还原为镍的同时，涂层中含有一定量的磷。沉积的镍膜具有自身的催化性，自动进行反应，形成过度饱和的Ni-P固溶体。在化学沉积Ni-P合金过程中，不仅要及时补充反应中消耗的主盐，还要在镀液中加入适量的络合剂、稳定剂、缓冲剂及其他添加剂等。(b)，化学镀层溶液，1镍盐镍盐是镀液的主盐，最常用的镍盐是硫酸镍和氯化镍。硫酸镍可以轻松制成价格低廉、纯度高的产品，被认为是镍盐的最佳选择。2还原剂还原剂是镀液的主要成分，酸性镀液中使用的还原剂主要是二次磷酸盐。还原剂的作用是通过催化脱氢提供氢原子，将Ni2还原为金属，涂层中含有磷的成分。第二，如果二次磷酸盐的

12、浓度在一定范围内增加，可以加快Ni2的还原，提高电镀速度。3在络合剂镀液中加入络合剂的作用主要是与Ni2化合，降低镍离子的浓度，提高镀液的稳定性，同时防止氢氧化物和磷酸盐沉淀。4稳定剂，在正常条件下，化学镀Ni-P溶液相对稳定。但是，槽液受到污染，具有催化活性的固体粒子pH值过高，溶液自发分解，在溶液中产生金属镍颗粒，溶液迅速分解，失效。5缓冲剂稳定镀速保证镀液质量，镀液pH值在工艺要求范围内。酸性化学镀Ni-P溶液公式和工艺条件；(3)化学镀Ni-P的组织结构；一磷含量对化学镀Ni-P合金结构的影响；一般来说，随着磷含量的增加，化学镀Ni-P合金的结构变化过程为结晶微晶微晶无定形晶体；2热处

13、理温度为化学镀Ni-P合金结构温度超过300时，温度升高，Ni-P合金涂层从非晶转变为微晶，最终转变为晶体，形成大量Ni3P相。，Ni-P合金镀层表面组织形式，Ni-P合金镀层侧组织，3，镀层和化学镀比较，基体导电应受电力线变化的影响，均匀性和密度差异轮廓差异可沉积材料相对较低的沉积速度，不需要基体导电涂层，均匀，致密，耐蚀性提高大多数金属的沉积速度相对较高根据固体颗粒，可获得耐磨、润滑、耐蚀、耐高温等多种性能的化学复合涂层，厚度均匀、光滑、致密。(a)，化学复合涂层类型：1耐磨化学复合涂层Ni-P-SiC，Ni-P-Al2O3，Ni-B- Al2O3和Ni-P-SiO2化学复合涂层比化学镀镍

14、和化学镀镍各种镀镍层的硬度依次增加：镀镍、化学镀Ni-P合金、热处理化学镀Ni-P合金、化学复合镀层Ni-P-SiC层、热处理Ni-P-SiC化学复合镀层。2自润滑化学复合镀层、Ni-P-PTFE、Ni-P-(CF)和Ni-P-MoS2化学复合镀层具有良好的自润滑性能，摩擦系数低，粘合力强，耐磨性好。Ni-P-SiC涂层表面组织形态，Ni-P-SiC涂层侧面组织，Ni-P-SiC-MoS2复合涂层表面形态，3化学复合涂层激光处理，激光处理在以下两种茄子情况下调节入射热，用不同的功率激光在2电镀时添加表面活性剂可以提高复合量，但在化学复合电镀中表面活性剂不会影响复合率。3化学复合镀层沉积时具有较高的