表面處理之電鍍

1、電鍍電鍍姓名：倪姓名：倪專業(yè)：材料學(xué)專業(yè)：材料學(xué)本文主要內(nèi)容本文主要內(nèi)容電鍍的基本概念電鍍的基本概念電鍍要素及電鍍工藝電鍍要素及電鍍工藝鍍層方式及鍍層分類鍍層方式及鍍層分類典型的電鍍種類典型的電鍍種類 電鍍的優(yōu)缺點(diǎn)電鍍的優(yōu)缺點(diǎn)內(nèi)容內(nèi)容1. 電鍍的基本概念 1.1 1.1 定義及目的定義及目的 電鍍(Electroplating)就是利用電解原理，在待鍍工件上鍍一層其它金屬或合金薄層的過程。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸,以此來增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、潤滑性、耐熱性和表面美觀。1.2 1.2 電鍍的原理電鍍的原理

2、 在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽極，兩極分別與直流電源的負(fù)極和正極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等水溶液組成。通電后，陽極的金屬會(huì)氧化（失去電子），電鍍液中的金屬離子，在電位差的作用下移動(dòng)到陰極上形成鍍層。2. 電鍍要素及電鍍工藝2.1 電鍍要素 材料要求：材料要求：鍍層大多是單一金屬或合金，如鈦、鋅、鎘、金或黃銅、青銅等；也有彌散層，如鎳-碳化硅、鎳-氟化石墨等；還有覆合層，如鋼上的銅-鎳-鉻層、鋼上的銀-銦層等。電鍍的基體材料除鐵基的鑄鐵、鋼和不銹鋼等金屬外，還有非鐵金屬或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚

3、醛塑料，但塑料電鍍前，必須經(jīng)過特殊的活化和敏化處理。 電鍍要素：電鍍要素：電鍍的要素： 1.陰極：被鍍物，指各種接插件端子 2.陽極：若是可溶性陽極，則為欲鍍金屬。若是不可溶性陽極，大部分為貴金屬（白金，氧化銥） 3.電鍍液：含有欲鍍金屬離子的電鍍液 4.電鍍槽：可承受，儲(chǔ)存電鍍藥水的槽體，一般考慮強(qiáng)度，耐蝕，耐溫等因素 5.整流器：提供直流電源的設(shè)備。2.2 電鍍工藝： 一般包括電鍍前預(yù)處理，電鍍及鍍后處理三個(gè)階段?；竟に嚵鞒虉D如下所示：產(chǎn)品產(chǎn)品 工件工件除油除油 酸浸酸浸 清洗清洗 清洗清洗 電解除油電解除油清洗清洗 電鍍電鍍 清洗清洗處理處理/ /烘干烘干3. 電鍍方式及鍍層分類3.1

4、 電鍍方式 電鍍分為掛鍍、滾鍍、連續(xù)鍍和刷鍍等方式，主要與待鍍件的尺寸和批量有關(guān)。掛鍍適用于一般尺寸的制品，如汽車的保險(xiǎn)杠，自行車的車把等。滾鍍適用于小件，如緊固件、墊圈、銷子等。連續(xù)鍍適用于成批生產(chǎn)的線材和帶材。刷鍍適用于局部鍍或修復(fù)。電鍍液有酸性的、堿性的和加有鉻合劑的酸性及中性溶液，無論采用何種鍍覆方式，與待鍍制品和鍍液接觸的鍍槽、吊掛具等應(yīng)具有一定程度的通用性。掛鍍掛鍍滾鍍滾鍍滾筒滾筒連續(xù)電鍍又稱卷對(duì)卷電鍍，素材一般是帶狀可以卷起來的，如鋼帶。每個(gè)電鍍連續(xù)電鍍又稱卷對(duì)卷電鍍，素材一般是帶狀可以卷起來的，如鋼帶。每個(gè)電鍍槽一般分為母槽和子槽。槽一般分為母槽和子槽。連續(xù)鍍連續(xù)鍍用一個(gè)同陽極

5、連接并能提供電鍍需要的電解液的專用鍍用一個(gè)同陽極連接并能提供電鍍需要的電解液的專用鍍筆，在作為陰極的制件表面上移動(dòng)進(jìn)行刷拭的電鍍方法。筆，在作為陰極的制件表面上移動(dòng)進(jìn)行刷拭的電鍍方法。 3.2 3.2 鍍層分類鍍層分類 鍍層分為裝飾保護(hù)性鍍層和功能性鍍層兩類。 裝飾保護(hù)性鍍層：主要是在鐵金屬、非鐵金屬及塑料上的鍍鉻層，特別是鋼的銅-鎳-鉻層，鋅及鋼上的鎳-鉻層。為了節(jié)約鎳，人們已能在鋼上鍍銅-鎳/鐵-高硫鎳-鎳/鐵-低固分鎳-鉻層。與鍍鉻層相似的錫/鎳鍍層，可用于分析天平、化學(xué)泵、閥和流量測(cè)量?jī)x表上。功能性鍍層：功能性鍍層： 這種鍍層種類很多，如：提高與軸頸的相容性和嵌入性的滑動(dòng)軸承罩鍍層，鉛

6、-錫，鉛-銅-錫，鉛-銦等復(fù)合鍍層；用于耐磨的中、高速柴油機(jī)活塞環(huán)上的硬鉻鍍層，這種鍍層也可用在塑料模具上，具有不粘模具和使用壽命長的特點(diǎn)；在大型人字齒輪的滑動(dòng)面上鍍銅，可防止滑動(dòng)面早期拉毛；用于防止鋼鐵基體遭受大氣腐蝕的鍍鋅;防止?jié)B氮的銅錫鍍層;用于收音機(jī)、電視機(jī)制造中釬焊并防止鋼與鋁間的原電池腐蝕的錫-鋅鍍層。適用于修復(fù)和制造的工程鍍層，有鉻、銀、銅等，它們的厚度都比較大，硬鉻層可以厚達(dá)300微米。4. 典型的電鍍種類 種類鍍鎳鍍鎳鍍鋅鍍鋅鍍錫鍍錫鍍金鍍金鍍銅鍍銅鍍銀鍍銀鍍鉻鍍鉻合金電鍍合金電鍍復(fù)合電鍍復(fù)合電鍍鍍鋅 電鍍鋅：行業(yè)內(nèi)又稱冷鍍鋅，就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好

7、的金屬鋅層的過程。 與其他金屬相比，鋅是相對(duì)便宜而又易鍍覆的一種金屬，屬低值防蝕電鍍層，被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。國內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸?，可分為四大類：氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅。鍍鎳1. 電鍍鎳層在空氣中的穩(wěn)定性很高，由于金屬鎳具有很強(qiáng)的鈍化能力，在表面能迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣、堿和某些酸的腐蝕。 2.電鍍鎳結(jié)晶極其細(xì)小，并且具有優(yōu)良的拋光性能。經(jīng)拋光的鎳鍍層可得到鏡面般的光澤外表，同時(shí)在大氣中可長期保持其光澤。所以，電鍍層常用于裝飾。3. 鎳鍍層的硬度比較高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工業(yè)中常用鍍鎳層來提高鉛表面的硬度。4.在

8、電鍍中，由于電鍍鎳具有很多優(yōu)異性能，其加工量?jī)H次于電鍍鋅而居第二位，其消耗量占到鎳總產(chǎn)量的10%左右。 鍍錫(1) 制造錫罐 :因錫鍍層無毒性 , 大量用在與食品及飲料接觸之物件中 ,最大用途就是制造錫罐 , 其他如廚房用具 , 食物刀叉 , 烤箱等 .(2) 電器及電子工業(yè) :因錫容易焊接 , 導(dǎo)電性良好 , 廣泛應(yīng)用在電器及電子需要焊接的零件上 . 電子需要焊接的零件上 .(3) 銅線上 :改善銅線的焊接性及銅線與絕緣皮之間壁障作用 .(4) 活性 :因錫柔軟 , 可防止刮傷 , 作為一種固體潤滑劑 .(5) 防止鋼氮化鍍銀 目前鍍銀在電子工業(yè)、儀器儀表制造業(yè)中占有極其重要的位置。大部分用

9、在電器元件的引線、接插件、波導(dǎo)管、電容器、屏蔽罩、印刷線路板等。一般鍍銀層的厚度只要01m就可顯出它的導(dǎo)電本領(lǐng)。不過在實(shí)際應(yīng)用中，因考慮到摩擦、磨損以及鍍層對(duì)基體的保護(hù)，常常還是鍍5l0m厚，確保機(jī)器的可靠性和穩(wěn)定性。鍍鉻 鉻是一種微帶天藍(lán)色的銀白色金屬。鉻層在大氣中很穩(wěn)定，能長期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定。 因?yàn)殂t表面易于鈍化，有很強(qiáng)的耐蝕性，所以用于裝飾電鍍的最外層，鍍鉻厚度一般只有0.5-1微米，通常稱之為裝飾鍍鉻。鉻的另一個(gè)特點(diǎn)是具有極高的硬度，因而又經(jīng)常用于有耐磨要求的場(chǎng)合，通常稱之為硬鉻。鍍銅 在PCB制造業(yè)中，電鍍銅已經(jīng)應(yīng)用許多年了，印制

10、板電鍍銅溶液屬酸性溶液，具有高酸低銅特點(diǎn)，有極好的分散能力和深鍍能力 鍍后的銅層有光澤性。 在印制板過程中，銅鍍層有兩種作用：一種是全板電鍍銅，保護(hù)剛剛沉積的薄薄化學(xué)銅，防止化學(xué)銅氧化后被酸浸蝕掉，通過電鍍將其加厚到一定的厚度，通常為5gm8gm，也叫一次銅。另一種是圖形電鍍銅，將孔銅和線路銅加厚到一定厚度或作為鎳的底層，通常厚度為20gm25gm，也叫二次銅。鍍金 鍍金分為兩類，一類呈同質(zhì)材料鍍金，另一類是異質(zhì)材料鍍金。 鍍金同質(zhì)材料鍍金是指對(duì)黃金首飾的表面進(jìn)行鍍金處理。它的意義是提高首飾的光亮性及色澤。異質(zhì)材料鍍金是指對(duì)非黃金材料的表面迸行鍍金處理，如銀鍍金，銅鍍金。它的意義是欲以黃金的光

11、澤替代被鍍材料的色澤，從而提高首飾的觀賞效果。合金電鍍 在陰極上，同時(shí)沉積出兩種或兩種以上的金屬，形成結(jié)構(gòu)和性能符合要求的鍍層的工藝。 耐高溫性、耐磨性和鍍層結(jié)構(gòu)等通常都優(yōu)于單金屬鍍層。 按合金鍍層性能分為： (1)可焊性合金，如Sn-Pb、Sn-Ce等。 (2)耐磨性合金，如Cr-Ni、Cr-Mo、Cr-Wo、Ni-P等。 (3)磁性合金，如Co-Ni、Ni-Fe、Co-Fe、Co-Cr、Ni-Fe-Co、Ni-Co-P等，具有良好的磁性性能。（4）軸承合金，如Pb-Sn、Pb-In、Pb-Ag、Pb-Sn-Cu、Pb-Sb-Sn等。具有良好的摩擦性能。（5）不銹鋼合金，如Fe-Cr-Ni三

12、元合金。復(fù)合電鍍 又稱分散電鍍。將固體不溶性固體微粒均勻分散在電鍍液中，制成懸浮液進(jìn)行電鍍。根據(jù)不同微粒的特性如SiC具有高硬度耐高溫特性，MoS2具有潤滑性和自修復(fù)特性，使其與電鍍基質(zhì)金屬共沉積，從而獲得具有耐磨、自潤滑、耐蝕、裝飾、電接觸等功能鍍層。上述固體微粒指各種難熔的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等。電鍍基質(zhì)金屬有鎳、銅、鉻和一些合金。不易撕型鍍鋁復(fù)合膜有色金屬復(fù)合鍍膜材料Ni-P-金剛石復(fù)合鍍5. 電鍍的優(yōu)缺點(diǎn)5.1電鍍的優(yōu)點(diǎn) 電鍍最大的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、使用的靶材少。利用電解作用在機(jī)械制品上沉積出附著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層的技術(shù)，電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾

13、個(gè)微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機(jī)械制品上獲得裝飾保護(hù)性和各種功能性的表面層，還可以修復(fù)磨損和加工失誤的工件。5.2 電鍍的缺點(diǎn) 電鍍的缺點(diǎn)首先是是電鍍的缺點(diǎn)首先是是污染污染問題問題：當(dāng)鍍液加溫較高時(shí)，當(dāng)鍍液加溫較高時(shí)，鍍液會(huì)加速蒸發(fā)和分解，氣鍍液會(huì)加速蒸發(fā)和分解，氣 霧中有高濃度的溶質(zhì)成霧中有高濃度的溶質(zhì)成分。這時(shí)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，尤其是酸、堿氣霧，氰化分。這時(shí)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，尤其是酸、堿氣霧，氰化物和鉻霧對(duì)環(huán)境的影響和人體危害會(huì)更大；鍍液處理物和鉻霧對(duì)環(huán)境的影響和人體危害會(huì)更大；鍍液處理過程中若不加以注意，則鍍液的損耗量是相當(dāng)大的；過程中若不加以注意，則鍍液的損耗量是相當(dāng)大的；電鍍槽或加溫電鍍槽或加溫( (冷卻冷卻) )管滲漏往往也會(huì)造成嚴(yán)重污染。管滲漏往往也會(huì)造