电镀、电刷镀与化学镀

1、1，1，电镀2，电刷镀，电镀技术，2，3，第一部分，电镀技术，1，电镀的基本概念2，电镀的基本原理和工艺3，常用的单一金属电镀4，合金电镀4，1，电镀的基本概念，电镀：是指在含有待镀金属的盐溶液中，在直流电的作用下，电镀基底金属。电镀是表面工程中最常用的方法之一，因为它工艺设备简单，操作方便，加工成本低，工作温度低。5。在不同溶液和工艺参数下获得的涂层具有不同的性能和用途。根据涂料的性能，可分为三类：1 .保护涂层可以延缓大气或其他环境中贱金属的腐蚀。如钢基体上的锌及锌合金镀层和镉镀层。2.保护性装饰涂层不仅能减缓基体金属的腐蚀，还能在大气环境中起到装饰作用，如多层镍铬、铜镍铬、铜锡铬、镍钢镍

2、铬等。功能性涂层，可明显改善贱金属的某些特性：包括耐磨涂层，如镀硬铬；减摩涂层，如铅锡合金、锡、钴锡合金、银锡合金等。导电涂层，如银、金、金钴合金等。导磁涂层，如镍铁合金、镍金刚石合金、镍磷合金、镍钴磷合金等。钎焊涂层，如锡、铅合金、锡铈合金等。其他功能涂层包括吸热涂层、反射涂层、防渗涂层、抗氧化涂层和耐酸涂层。7，2，电镀的基本原理和工艺，8，1，电镀液的基本组成，1主盐，2络合剂，3附加盐，4缓冲剂，5阳极活化剂，6添加剂，9，1主盐：指能在阴极上沉积所需电镀金属的盐；用于提供金属离子。镀液中主盐的浓度必须在合适的范围内。如果主盐浓度增加，电流效率增加，金属沉积速度加快，镀层晶粒变粗，溶液

3、分散能力降低。10，2络合剂：在某些情况下，如果镀液中主盐的金属离子是简单离子，则镀层颗粒粗糙；因此，应使用含有复合离子的电镀液。络合离子可以与主盐中的金属离子络合形成络合物。配合物是由简单化合物相互作用形成的“分子化合物”。在复合离子中，中心离子占据中心位置，配体位于中心离子周围。因为中心离子与配体牢固结合，所以复合离子仅部分解离，这比简单离子更稳定，并且在电解质中具有更大的阴极极化。11，3“附加盐”:指电镀液中除主盐以外的一些碱金属或碱土金属盐；主要用于提高电镀液的电导率，对主盐中的金属离子没有络合作用。一些额外的盐也可以提高镀液的深镀能力和分散能力，并产生精细的镀层。12，4缓冲液是用

4、于稳定溶液酸碱度的物质。这种物质一般由弱酸、弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成，当遇到碱或酸时，能减小溶液的酸碱度变化范围。任何缓冲液只有在一定的酸碱度范围内才具有良好的缓冲效果，而在酸碱度范围之外，缓冲效果很差或没有缓冲效果。13，5阳极活化剂：电镀液中能促进阳极活化的物质称为阳极活化剂。当阳极开始钝化时，阳极活化剂可以增加电流密度，从而确保阳极处于活化状态并能正常溶解。14，6添加剂：是指能够显著改善涂层性能而不会显著改变涂层导电性的物质。添加剂根据其在电镀剂中的作用可分为增白剂、流平剂、润湿剂和抑雾剂。十五二。电镀反应，图6-1是电镀工艺示意图。待镀部分为阴极，与DC电源的负极相连，金属阳极与DC

5、电源的正极相连。阳极和阴极都浸在电镀液中。当在阳极和阴极之间施加一定的电压时，在阴极发生还原反应，即从镀液内部扩散到电极和镀液之间的界面的金属离子锰从阴极获得氮电子并被还原成金属锰。阴极反应和阳极反应，即阴极反应是：另一方面，在阳极发生完全相反的反应，即在阳极界面发生金属离子的溶解，释放氮电子并产生金属离子锰。因此，阳极反应是指上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这种由电子直接参与的化学反应称为电化学反应。17，4。影响涂层质量的因素，1。镀液的影响。电镀规格的影响。析氢的影响。贱金属的影响，18。1.受镀液的影响，镀液根据金属离子的存在形式可分为简单盐镀液和复合镀液。一般来说，简单盐镀液中

6、的主要金属离子为简单离子，阴极极化小，镀层结晶粗糙，镀液分散能力差；复合镀液的阴极极化大，所得镀层结晶细致致密，镀液的分散能力也很好。19、主盐浓度，当镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的浓度极化小，成核率降低，生长速度快；所得涂层的晶粒尺寸较粗。这种效果在简单的盐镀液中尤为明显。当主盐浓度过低时，虽然有利于提高镀液的分散能力，但镀液的允许电流密度很小。此时，镀液中的导电盐可以提高其导电性，增加阴极极化，这有利于获得精细的结晶涂层。20，电镀液中杂质离子的影响。在生产过程中，由于零件的进出，溶液中主要成分的比例、镀液的酸碱度和添加剂的含量不断变化。阳极和阴极的非导电区域的溶解导致电镀液中杂质离

7、子的积累，这将对镀层的性能产生不利影响。因此，有必要加强镀液的维护和管理。特别是每种成分的含量应定期分析和调整，溶液应连续过滤，定期分析和纯化。21，2电镀规格，任何一种电镀液对其工作温度和允许的阴极电流密度都有一定的限制。温度和电流密度之间有相互作用。提高镀液温度有利于提高离子的扩散速度，加速向放电形式的转变，从而使镀层晶粒变粗。增加电流密度将不可避免地增加阴极极化，使涂层致密，并加速沉积速度。然而，浓度过高的极化将导致涂层在拐角处变粗和燃烧。对于某些镀液，所用的电流波形对镀层质量有很大影响。通过周期性地改变DC电流的方向，可以去除镀层上的毛刺，使镀层均匀、光滑、光亮，但只能用于对杂质不敏感

8、的镀液中。搅拌可以使电解液流动，有利于增加阴极允许电流密度，提高生产效率，但会使镀层晶体变粗。23，3在任何类型的电解液中，当金属被电沉积时，氢离子被释放并分离出来，分离出的氢有时进入涂层或基体金属，这使得金属的晶格扭曲并增加内应力，从而导致涂层脱落或使电镀部件变脆。由于在储存或使用电镀零件期间环境温度的升高，吸附在基底金属中的氢将从基底金属中缓慢释放，导致镀层起泡。当氢在阴极上沉淀时，它通常以气泡的形式附着在阴极表面，从而防止金属在这些地方沉积并产生针孔。24，4。贱金属的化学性质密切相关一般来说，电镀工艺包括三个步骤：电镀前处理、电镀和电镀后处理。26、27、28、预镀处理，包括抛光或研磨

9、、脱脂、除锈、活化和其他工艺。镀前预处理的质量直接影响镀层与基体的附着力和镀层的完整性。29岁。镀后处理与涂层的保护和装饰效果有关。电镀后处理包括钝化和浸膜。钝化是在新镀的镀层表面人工形成一层致密的氧化膜，使镀层金属与空气隔绝，提高镀层的保护和装饰性。浸涂膜是在被镀零件表面浸涂一层有机或无机聚合物膜，以提高涂层的保护和装饰性。1.镀锌锌是一种银色两性金属，相对原子质量为65.38，密度为7.17克/立方厘米，熔点为420。锌的标准电极电位为-0.76伏。在大气环境中，纯锌表面容易形成致密的氧化膜，防止内部锌进一步氧化，大大提高其在空气中的稳定性。31、锌镀层的特性，锌镀层具有高纯度，属于阳极镀

10、层。锌层不仅可以对钢基体进行机械保护，还可以进行电化学保护。此外，锌在土壤中含量丰富，易于提取。因此，镀锌被广泛应用于机械、五金、电子、仪器仪表、轻工等行业。它是使用最广泛的电镀类型之一，约占电镀总量的60%。镀锌层的防护能力与镀层厚度有关，镀层越厚。保护越强。镀锌层一般分为三级，一级镀锌层厚度在25um以上，主要用于军工行业；二次镀锌层厚度为1520um，主要用于机械、轻工等产品；三级镀锌层厚度为8-10 m，广泛应用于五金、电子、仪器仪表等行业。33岁。镀锌溶液可分为三种类型：碱性镀液、中性或弱酸性镀液和酸性镀液。碱性镀液包括氰化物镀锌、锌酸盐镀锌和焦磷酸盐镀锌。中性或弱酸性镀液包括氯化物

11、镀锌、硫酸盐镀锌等；酸性镀锌包括硫酸盐镀锌和氯化物镀锌。其中，氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物镀锌和硫酸盐镀锌是最常用的。镀锌层的钝化处理为了进一步提高镀锌层的防护能力，使其外观更具装饰性，通常在其表面人工形成一层致密的氧化膜，这种处理称为钝化处理(或铬酸盐处理)。钝化溶液主要由六价铬组成，辅以其他无机酸或其盐。通过改变钝化液的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝白色、彩色、黑色和绿色的钝化膜。该钝化膜由六价铬、三价铬、锌离子等组成，并具有一定的疏水性。当膜被损坏时，钝化膜中的六价铬可以再次钝化被损坏的部分，从而钝化膜可以恢复完整性。因此，镀锌层的钝化效果比裸锌层好得多，改善程度随钝化膜厚度而变化

12、，一般为38倍。镀铬铬是一种银白色金属，略带蓝色。铬的原子量为52，电镀密度为6.97升(克/立方厘米)，熔点为1890，硬度为7501050HV。铬未钝化时，标准电极电位为0.74伏，比铁的电位低。但是，铬的表面在空气中容易钝化，钝化后的电位为1.36伏。因此，对于钢基体来说，铬涂层是一种阴极涂层，只能起到机械保护作用。根据镀铬的目的，镀铬可分为装饰镀铬和功能镀铬。装饰镀铬是在光亮的底层镀0.252微米的铬层。为了改善零件的装饰性，底层通常是抛光或电沉积光亮涂层，如铜锡合金和光亮镍层。镀铬层应用广泛硬铬层主要用于各种测量卡、量规、刀具和各种类型的轴，其表面硬度用于提高其使用寿命。疏松孔隙铬主

13、要用于内燃机的气缸腔、活塞环等。并且通过使用夹在其微孔中的润滑油来提高零件的耐磨性。黑铬用于需要消光和耐磨的零件，如航空仪器、光学仪器、摄影设备等。乳白色网格主要用于各种测量工具。镀金金是一种黄色金属，具有很高的化学稳定性。金有两种价态：一价和三价。单价金的标准电位为1.68伏，三价金为1.50伏。对于钢、铜、银及其合金，金涂层为阴极保护涂层。镀金具有优异的耐腐蚀性、导电性和耐高温性，广泛应用于精密仪器、印刷电路板、集成电器、电子外壳、电触点等需要长期稳定电参数和性能的零件。此外，首饰、钟表零件和艺术品的电镀也占有相当大的比重。工业上常用的镀金液包括碱性氰化镀液、酸性和中性镀液等。相比之下，氰

14、化物浴是最常用的解决方案。在工业生产中，为了降低零件成本，节约生产成本，提高镀金的装饰效果，如亮度和流平性，通常需要在镀金前镀一层或多层底层。作为镀金层的底层，最常用的是光亮镍层。到目前为止，国内外已经研究了240多种电镀合金，但应用于生产的电镀合金还不到40种。根据合金涂层的特点和应用范围，合金涂层一般分为三类：防护合金涂层、装饰合金涂层和功能合金涂层。44，第二部分，电刷镀技术，45，电刷镀的基本概念，电刷镀是一种在被镀零件表面局部快速电沉积金属涂层的技术，它本质上是一种电镀形式，依靠与阳极接触的焊盘或电刷来提供电镀电解液。刷镀也称为选择性镀、笔式镀、涂层、刷镀、无槽镀等。46。与槽镀相比

15、，电刷镀具有以下优点：设备简单，携带方便。不需要大型电镀槽设备。工艺简单，操作方便，电镀笔可以触及的任何地方都可以进行电镀，特别适合不需要拆卸的零件的现场维护和现场紧急维修。涂层种类繁多，与基体材料附着力强，力学性能好，能满足各种维修性能的要求。沉积速度很快，但必须在高电流密度下操作。电刷镀的缺点是劳动强度大、镀液和阳极包材消耗高。电刷镀主要用于以下几个方面：修复表面缺陷(凹坑、凹坑、孔洞和划痕等)。2)由机械磨损、腐蚀和加工引起的零件，以及零件表面尺寸和零件形状及位置精度的超差。零件的材料表面得到强化，以提高零件的硬度、耐磨性、减摩性和抗氧化性。对零件材料表面进行了改性，包括导电性、导磁率、

16、热性能、光学性能、防护性能、耐蚀性、钎焊性能等。结合其他表面技术对零件材料进行表面处理。近年来，电刷镀技术已广泛应用于许多工业部门，并取得了巨大的经济效益。基本原理电刷镀是从槽镀技术发展而来的一种新的电镀方法，其原理与电镀基本相同，也是一种电化学沉积工艺。电刷镀的工作原理：电刷镀时，工件与专用DC电源的负极相连，镀笔上的阳极与正极相连，阳极上的护套浸有专用电解液，工件与镀笔相对移动。51、52，随着电刷镀时间的延长，涂层逐渐增厚，直至达到所需厚度刷镀设备，由专用DC电源、镀笔供液和集液装置组成。54，1特殊DC电源不同于电镀中使用的其它电源，它由整流电路、正负极性转换装置、过载保护电路和电流表(或镀层测厚仪)组成。(1)整流电路。用于提供平滑的DC输出，输出电压可以无级调节，一般