電鍍金屬及其合金ppt課件

1、3.電鍍銅及銅合金電鍍銅及銅合金3.1 電鍍銅電鍍銅銅為粉紅色副延展性、柔軟可塑的的金屬，相對原銅為粉紅色副延展性、柔軟可塑的的金屬，相對原子質(zhì)量子質(zhì)量63.54，密度，密度8.93g/cm3。一價銅的當量為。一價銅的當量為2.372(Ah)，二價銅的當量為，二價銅的當量為1.186(Ah)。銅易溶于硝酸、。銅易溶于硝酸、鉻酸和熱的濃硫酸，遇堿易被侵蝕。具有良好的導電性鉻酸和熱的濃硫酸，遇堿易被侵蝕。具有良好的導電性能和導熱性能。銅在空氣中會被氧化而失去光澤，在潮能和導熱性能。銅在空氣中會被氧化而失去光澤，在潮濕空氣中與二氧化碳作用生成堿式碳酸銅即銅綠。濕空氣中與二氧化碳作用生成堿式碳酸銅即銅

2、綠。銅鍍層普通用作鋼鐵件、銅合金件、鋅壓鑄件和塑銅鍍層普通用作鋼鐵件、銅合金件、鋅壓鑄件和塑料制品的防護裝飾電鍍的中間鍍層。此外，銅鍍層也用料制品的防護裝飾電鍍的中間鍍層。此外，銅鍍層也用于部分防止?jié)B碳，添加導電性能和光滑性能，電鑄以及于部分防止?jié)B碳，添加導電性能和光滑性能，電鑄以及印刷電路板孔金屬化等。印刷電路板孔金屬化等。由于銅的電勢比鐵和鋅的電勢正，所以在鐵和鋅上由于銅的電勢比鐵和鋅的電勢正，所以在鐵和鋅上面的銅鍍層屬陰極性鍍層。在大氣環(huán)境下，假設(shè)銅鍍層面的銅鍍層屬陰極性鍍層。在大氣環(huán)境下，假設(shè)銅鍍層受損傷或因其外表上有空隙，裸露的基體金屬便成為陽受損傷或因其外表上有空隙，裸露的基體金屬

3、便成為陽極而很快被腐蝕。因此，銅鍍層只能依托其機械維護作極而很快被腐蝕。因此，銅鍍層只能依托其機械維護作用，而不起電化學維護作用。用，而不起電化學維護作用。鍍銅溶液的種類雖然很多，但在消費中常用的主要鍍銅溶液的種類雖然很多，但在消費中常用的主要為氰化物、酸性硫酸鹽和焦磷酸鹽等三種鍍液。為氰化物、酸性硫酸鹽和焦磷酸鹽等三種鍍液。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.1 氰化物鍍銅氰化物鍍銅溶液由銅氰化鈉鉀和游離氰化鈉鉀組成，可以直接在鋼鐵件和鋅壓鑄件外表上鍍銅而不發(fā)生置換反響。鍍液具有優(yōu)良的分散才干和覆蓋才干。銅鍍層結(jié)晶細致，用作中間鍍層時，可以在基體金屬外表覆蓋一層結(jié)合力良好的銅鍍層，還可以改善后面鍍

4、層的覆蓋才干。鍍液中的氰化鈉對鍍件還有去油和火花作用，既能處理有時因前處置去油不夠徹底的缺陷，又可以加強銅鍍層與基體金屬的結(jié)合力。氰化物劇毒，對人體有害且污染環(huán)境，消費時必需制定嚴厲的平安技術(shù)制度并設(shè)置槽邊排風設(shè)備和廢水、廢氣治理設(shè)備。1.鍍液中各成分的作用1氰化亞銅 是鍍液中供應(yīng)銅離子的主鹽、不溶于水，溶于氰化鈉中生成絡(luò)合物銅氰化鈉。在鍍液中同時存在Cu(CN)2-、 Cu(CN)32-和Cu(CN)43-三種銅氰絡(luò)離子。但普通因游離氰化物含量不會很高，所以主要以Cu(CN)32-方式存在。2游離氰化鈉 可以使鍍液穩(wěn)定和增大陰極極化作用使銅鍍層細致，改善鍍液的分散才干和覆蓋才干，促進陽極溶解

5、。;3.1 電鍍銅電鍍銅3氫氧化鈉和碳酸鈉 氫氧化鈉可以提高鍍液的導電性能，改善分散才干，促進陽極溶解。碳酸鈉可以提高鍍液的導電性能，并用于作緩沖劑使pH值易于控制，起到穩(wěn)定鍍液的作用，還可以減輕陽極鈍化。4酒石酸鉀鈉 在鍍液中作為輔助絡(luò)合劑。5硫氰酸鉀 可以促進陽極溶解，因此也是陽極去極化劑。6硫酸錳 與酒石酸鉀鈉和硫氰酸鉀結(jié)合運用并配以周期換向電源可以鍍?nèi)」饬零~鍍層。7陽極 氰化物鍍銅應(yīng)運用經(jīng)過壓延的高純度電解銅作為陽極。2 操作條件的影響1溫度 溫度高時可以提高陰極電流效率，但降低陰極極化和引起氰化鈉分解，從而生成碳酸鈉和氨。為了縮短電鍍時間，普通采用50 -65 ；預(yù)鍍?yōu)?0 -40

6、。2電流密度 提高陰極或陽極的電流密度都會降低陰極或陽極的電流效率。為了加速電鍍時間，提高陰極電流密度的同時必需提高鍍液中的銅含量，適當降低游離氰化鈉含量和提高鍍液的操作溫度以及參與適量的陽極去極化劑。;3.1 電鍍銅電鍍銅3周期換向電源 采用周期換向電源進展氰化物鍍銅可以改善銅鍍層的整平性，又可以減少銅鍍層的孔隙率。3 雜質(zhì)的影響和消除方法1碳酸鈉 碳酸鈉的含量超越75g/L時可將鍍液冷卻至0 -5 ，讓其自行結(jié)晶析出后出去。用此方法會損失一部分金屬鹽。另一方法是將鍍液加熱至60-80，在不斷攪拌下參與氫氧化鈣，繼續(xù)攪拌1h-2h，然后將碳酸鈣沉淀除去。2六價鉻 過多的六價鉻能使銅鍍層呈豬肝

7、色，產(chǎn)生條紋，嚴重時發(fā)脆，并降低鍍液的陰極電流效率，甚至鍍不出鍍層。處置時先將鍍液加熱至60 ，在攪拌下參與低亞硫酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5h，趁熱過濾。如鍍液含酒石酸鉀鈉，那么需再參與小量茜素，攪拌后用活性炭吸附便可過濾除去。3鋅和鉛 鍍液中的鋅含量不允許超越0.1g/L。假設(shè)鍍液中含有硫氰酸鉀時雖可以和鋅離子絡(luò)合而起掩蔽作用，但鋅含量過高時便會影響銅鍍層色澤，出現(xiàn)條紋或粗糙。0.015g/L-0.03g/L的鉛可以用作光亮劑，但超越0.1g/L時便影響銅鍍層色澤，發(fā)脆和粗糙。高達0.5g/L時銅鍍層呈海綿狀。鋅和鉛均可用硫化鈉除去。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.2 硫酸鹽鍍銅硫酸鹽鍍銅溶液具有成

8、分簡單、穩(wěn)定性能好、陰極電流效率高和本錢低等優(yōu)點，但存在分散才干差和鍍層粗糙、不光亮等缺陷。必需參與光亮劑，才干鍍出鏡面光亮、整平和延展性能良好的鍍層。我國與1978年研討勝利以M、N、SP等為組合光亮劑，操作溫度可以提高至40 。以后又陸續(xù)開發(fā)了幾種新型光亮劑，使硫酸鹽鍍銅光亮劑的性能更好。1 鍍液的配制方法1將所需量的硫酸銅溶解在所需體積2/3的熱去離子水后蒸餾水中，冷卻后參與1ml/L的30%雙氧水，攪拌0.5h-1h以后除去雙氧水，然后參與3g/L的粉末活性炭，繼續(xù)攪拌1h。靜置一段時間，過濾。 2在攪拌下，漸漸參與所需量的化學純濃硫酸稀釋后參與。冷卻后，邊攪拌邊參與所需光亮劑，待完全

9、混合或溶解后加去離子水或蒸餾水至所需體積。3分析校正;3.1 電鍍銅電鍍銅4點解試鍍鍍液中參與AEO乳化劑就不能加十二烷基硫酸鈉。新配制的根底鍍液中的硫酸銅用活性炭處置過，那么需先測定其中的氯離子含量，然后決議能否必需參與氯離子，由于普通活性炭中含有氯離子。2 除膜處置有些外表活性劑如AEO乳化劑會在銅鍍層外表生成一層肉眼看不見的憎水膜。為了不影響銅鍍層與鎳鍍層的結(jié)合力，在鍍鎳前先將鍍銅件浸入30 -60 的由氫氧化鈉30g/L-50g/L和十二烷基硫酸鈉2g/L-4g/L所組成的溶液中5s-15s除膜。除膜后經(jīng)過充分清洗和用硫酸火化后才可以鍍光亮鎳。3 鍍液中各成分的作用1硫酸銅 是提供鍍銅

10、溶液銅離子的主鹽2硫酸 參與硫酸可以提高鍍液的電導率并經(jīng)過共同離子效應(yīng)，降低銅離子的有效濃度，從而提高陰極極化作用，改善鍍液的分散才干和使銅鍍層結(jié)晶細致。;2.1 電鍍錫電鍍錫3光亮劑 硫酸鹽鍍銅溶液用的光亮劑普通由下面幾種資料組合而成：1含巰基雜環(huán)化合物或硫脲衍生物 這類光亮劑的強吸附作用阻化銅的堆積過程，影響銅晶體的生長，提高成核速度，使銅鍍層晶粒顯著細化。2聚二硫化合物 這種化合物的吸附作用比硫脲衍生物弱，但能與銅離子絡(luò)合，可以阻化銅離子的放電過程，影響控制電結(jié)晶過程的吸附原子濃度及其外表分散速度。3聚醚化合物 這類化合物屬載體光亮劑，為非離子型外表活性劑。4聚乙烯亞胺的季胺化生成物 這

11、類物質(zhì)可以改善低電流密度區(qū)的光亮度和提高操作溫度。5染料 在硫酸鹽鍍銅溶液中參與某些有機染料，如甲基紫、亞甲藍、偶氮二甲基苯胺等可以改善銅鍍層低電流密度區(qū)的光亮范圍和鍍液的整平性能。6氯離子 使銅鍍層鏡面光亮。4陽極 硫酸鹽光亮銅的陽極必需運用含磷銅陽極，由于電解純銅陽極很容易溶解，陽極電流效率大于實際值。;3.1 電鍍銅電鍍銅4 操作條件的影響 1溫度 溫度過低，陰極電流密度隨之降低，同時硫酸銅會結(jié)晶析出；過高使光亮范圍減少，甚至銅鍍層不光亮，發(fā)霧或粗糙。操作溫度范圍應(yīng)根據(jù)所選用的光亮劑來決議，普通控制在10 -40 之間。2陰極電流密度 提高鍍液的濃度、操作溫度和添加攪拌，可以提高陰極電流

12、密度。3攪拌 可以采用空氣攪拌或陰極挪動。5 鍍液的凈化處置1日常凈化 由于鍍液中存在一價銅，用空氣攪拌可以使一價銅氧化為二價銅，但采用陰極挪動無此作用，必需每個班次在鍍液中添加一倍去離子水將一價銅氧化為二價銅。但此時鍍液中的硫酸會逐漸下降，應(yīng)經(jīng)過分析，及時調(diào)整。2定期凈化 鍍液經(jīng)運用較長時間后，需進展定期凈化處置。處置時將鍍液加熱至70，在不斷攪拌下參與1ml/L-2ml/L的30%雙氧水，充分攪拌1h，再漸漸參與小量活性炭，繼續(xù)攪拌0.5h，靜置，待鍍液廓清后過濾。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.3 焦磷酸鹽鍍銅焦磷酸鹽鍍銅工藝成分簡單、鍍液穩(wěn)定、電流效率高、均鍍才干和深鍍才干較好、鍍層結(jié)晶細致，并能獲得較厚的鍍層。電鍍過程沒有刺激性氣體逸出，普通可不用通風設(shè)備，但對于鋼鐵零件鍍銅時，要進展預(yù)鍍或預(yù)處置以改善鍍層和基體的結(jié)合才干。焦磷酸鹽鍍銅的主要缺陷是配制時本錢較高，由于焦磷酸鹽水解而產(chǎn)生的正磷酸根會在鍍液中積累起來，普通在幾年之內(nèi)，使堆積速度顯著下降，因此得不到廣泛的運用。所以在這里不詳細贅述。3.1.4 不合格銅鍍層的退除1 鋼鐵件上銅鍍層的化學退除鉻酐硫酸溫度40g/L40g/L室溫;3.1 電鍍銅電鍍銅2 鋼鐵件上銅鍍層或銅鎳鍍層的化學退除1 23