電鍍的比較分析

1、電鍍的比較分析 1 11.電鍍定義、目的2.外觀上的差異3.電鍍流程的差異4.總結(jié)化學(xué)鎳、一般鎳、黑鎳的比較分析1.電鍍的定義、目的 定義：利用電解反應(yīng)，將擬鍍金屬鍍於另一種導(dǎo)體的表面，形成一層金屬外殼，以美化物體外殼的方法，稱為電鍍，如裝飾品等物品光滑而明亮，多都是在外表電鍍了一層金屬，不但防鏽，而且美觀。 目的：（1）防止生銹：防止生銹：能使電鍍層內(nèi)的金屬與空氣、水分隔絕，以免生銹。（2）增加美觀：增加美觀：能使物體表面光滑明亮。2 22.外觀上的差異化學(xué)鎳一般鎳黑鎳3 31.化學(xué)鎳的定義 無電鍍又稱之為化學(xué)鍍(chemical plating)或自身催化電鍍(autocatalytic

2、plating)。無電鍍是指於水溶液中之金屬離子被在控制之環(huán)境下，予以化學(xué)還元，而不需電力鍍?cè)诨纳稀?其過程不同於浸鍍，它的金屬鍍層是連續(xù)的、自身具有催化性的。次磷酸根在酸性溶液中的解離過程次磷酸根水解產(chǎn)生氫氣的過程3.電鍍流程的差異4 42.化學(xué)鎳的特性 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.鍍層非常均勻，也就是均一性非常好，因它沒有電流分佈不均的困難，鍍件內(nèi)外都顯出均勻，銳邊及角等節(jié)狀鍍層情形可完全消除。 鍍層孔率較少，其耐蝕性比電鍍?yōu)榧选?2.電源、電器接線、導(dǎo)電棒、匯流及電器儀錶都可省略，減少裝架及各種附屬設(shè)備。 3.可鍍?cè)诜菍?dǎo)體上(需做適當(dāng)前處理)。 4.鍍層具有獨(dú)特的物理、化學(xué)、機(jī)械性質(zhì)及磁性。 5

3、.複合鍍層，多元合金可形成。 6.密著性、耐磨性良好。 7.操作較簡(jiǎn)單。 8.精密零件、管子、深孔內(nèi)部可完全鍍上。應(yīng)用在如軸心、半導(dǎo)體製造。 9.製品與導(dǎo)體接觸也可完全鍍上。5 53.化學(xué)鎳的特性缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.價(jià)格較貴。2.鍍層厚度受限制(理論上應(yīng)無限制)。3.工業(yè)上應(yīng)用較多、裝飾性光澤較不易達(dá)成。應(yīng)用：應(yīng)用：1.非導(dǎo)體的電鍍，如塑膠電鍍。2.精密零件，如軸心。3.半導(dǎo)體、印刷電路板、電子零件。4.須特別耐蝕的化學(xué)機(jī)械零件，如管件內(nèi)部。5.複合、多元合金鍍層製作。6 64.化學(xué)鎳無電鍍鎳反應(yīng)先由次磷酸根(H2PO2,P+)被氧化成亞磷酸根離子(PO2，P3+) ，釋出的電子，可使鎳離子還原，

4、金屬鎳沉積在具催化作用的活化表面上，而析出的鎳又繼續(xù)催化反應(yīng)的進(jìn)行，由於析出反應(yīng)連鎖進(jìn)行，鍍層呈層狀結(jié)構(gòu)，厚度可任意控制(理論上是如此，但實(shí)際上仍有厚度限制) 。無電鍍鎳層是鎳與鎳磷合金(包含NiP、NiP2、Ni6P5、Ni2P、Ni5P2及Ni3P，而以Ni3P居多)的共析層，並非純鎳，鎳的含量為93-97%左右，餘者為磷。5.鍍後處理剛析鍍完的無電鍍鎳層是非晶形構(gòu)造，係磷溶解在微細(xì)晶狀鎳粒內(nèi)，呈層狀排列，經(jīng)過恆溫?zé)崽幚磲?此即鏈結(jié))，有Ni3P晶相析出，使得鍍層表面硬度提高，具耐磨效果。若為防蝕目的，可利用析鍍時(shí)的非晶形狀態(tài)，若底材光滑時(shí)，厚度為5m的鍍層就有防蝕力，底材粗糙時(shí)，鍍層厚度

5、要加大，才能有同等防蝕力。7 7酸洗及活化鍍化學(xué)鎳8 8化學(xué)鎳活化如圖所示1.一般鎳的原理利用外加電壓，使鍍?cè)≈械慕饘匐x子還原成金屬原子，沉積在陰極鍍件表面。反應(yīng)式如下：Mn+(來自鍍?cè)?+ ne-(來自陽極) M(沉積於陰極)3.電鍍流程的差異9 92.電鍍?cè)O(shè)備1.鍍槽：其材料需能抵抗鍍?cè)〉那治g，通常鹼性鍍?cè)∮玫吞间摪?，酸性鍍?cè)∮孟鹉z、塑膠、玻璃。2.外部電路：提供直流電。3.鍍?cè)。憾鄶?shù)為內(nèi)含欲鍍上的金屬離子之水溶液。4.陰極：即鍍件及掛具，掛具通常是用於大型鍍件，小型鍍件可用滾桶。5.陽極：通常是欲鍍上的金屬，有時(shí)陽極只是作為傳導(dǎo)電流的目的，如鍍金所用的不鏽鋼陽極，稱為鈍性陽極，或不溶性陽

6、極。3.一般鎳的特性1.電解鎳有較高硬度 2.氣中化學(xué)性安定不易變色，在600以上才被氧化液中不被溶解 3.鎳抗蝕性比銅強(qiáng)，銅製品宜鍍上鎳 4.鎳易溶於稀硝酸，但在濃硝酸形成鈍態(tài)不易溶解 5.鎳在硫酸、鹽酸中溶解比在稀硝酸溶解慢 6.鎳的標(biāo)準(zhǔn)電位-0.25V，比鐵正，對(duì)鋼鐵是屬於陰極性鍍層，只有完全覆蓋鎳才能保護(hù)防止生鏽 7.鎳易於拋光可做為電鍍中間層 8.當(dāng)鎳缺乏時(shí)可用銅錫合金代替 4.電鍍作業(yè)的次序1.研磨：有機(jī)械、電解、化學(xué)等三類研磨法，目的是為除去表面污垢或銹斑，並使表面光滑。振動(dòng)研磨法是機(jī)械研磨法的一種，乃是將研磨材(有人造石、天然石、金屬珠子、硬樹脂粒等)與鍍件同置於箱桶內(nèi)，因振動(dòng)

7、產(chǎn)生磨擦、碰撞，而達(dá)到研磨的目的。2.前處理：過程為預(yù)備洗淨(jìng)水洗電解脫酯水洗酸浸 活性化中和水洗，目的在去除表面油脂、灰塵、銹皮等，並產(chǎn)生適於電鍍的表面，若前處理不良會(huì)造成下列幾項(xiàng)鍍層缺陷：(1)剝離(2)氣泡(3)污點(diǎn)(4)光澤不均(5)凹凸不平(7)小孔(8)降低耐蝕性(9)氫脆化，因此對(duì)於鍍件品質(zhì)，前處理佔(zhàn)了很重要的地位。3.電鍍：以設(shè)計(jì)好的電極、鍍?cè)〕煞?、添加劑的量、電壓、電流進(jìn)行，隨時(shí)要監(jiān)控電壓、電流、浴溫、鍍?cè)〕煞值淖兓皵嚢杈鶆蚨?。廢水 須妥善處理，否則易造成公害。4.後處理：電鍍後有時(shí)需再加拋光、印花、塗裝、抑制變色、應(yīng)力消弛等後處理，最後再作水洗、乾燥。5.鍍?cè)〉某煞?.欲鍍

8、上金屬之離子：通常用Mn+表示，以簡(jiǎn)單的水合離子(hydrated ion) 或錯(cuò)合離子(complex ion)形態(tài)存在。簡(jiǎn)單的水合離子適合於形狀簡(jiǎn)單的鍍件，電鍍時(shí)金屬沈積速度快，生產(chǎn)率高。但對(duì)於形狀複雜的鍍件，為了使其厚度均勻，通常採(cǎi)用金屬錯(cuò)離子，使金屬在鍍件上的沈積速度減慢，以得到細(xì)緻平滑的鍍層。2.抑制pH值變化的緩衝劑：為維持鍍?cè)〉膒H值於最佳電鍍狀況，即需加緩衝溶液，如鍍鎳時(shí)添加的硼酸。3.錯(cuò)合劑(complexing agents)：為了防止鍍液中的金屬離子被陰極金屬還原，需加入錯(cuò)合劑。例如，在鐵基材上鍍銅時(shí)會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)： Cu2+ + Fe Fe2+ + Cu 如果在電鍍液中

9、加入錯(cuò)合劑(CN-)，可使反應(yīng)不能進(jìn)行。常用的錯(cuò)合劑有：氰化物、氫氧化物、甲基硫離子(sulfamate ion)等。4.有機(jī)添加劑(organic additive)：用以改善鍍層的結(jié)構(gòu)和性能，其對(duì)鍍層作用的原理至今仍了解很少，添加劑的種類和加入量主要由經(jīng)驗(yàn)而定?？煞譃橐韵聨最悾?a)光澤劑(Brightener)：可提高金屬鍍層的反光性能。要使金屬鍍層反光性能好則須使其表面的微觀粗糙度(microscopic-roughness)大大低於入射光的波長(zhǎng)。因此加入光澤劑實(shí)質(zhì)上是減小沈積顆粒的粒度，使鍍層光亮。(b)結(jié)構(gòu)改善劑(Structure modifier)：用於改善金屬鍍層結(jié)構(gòu)，並可能

10、改變晶格(crystal lattice)的類型和方向，也用於調(diào)整鍍層的應(yīng)力等。(c)整平劑(Flattening agent)：能減小鍍層微觀凹凸不平幅度，使鍍層表面平整光滑。將一定的光澤劑和整平劑結(jié)合使用，可以在很寬的電流密度範(fàn)圍內(nèi)獲得平整的鍍層。(d)潤(rùn)濕劑(Wetting agent)：當(dāng)電極上有氣體析出時(shí)，為加速氣體的排出，常加入潤(rùn)濕劑。潤(rùn)濕劑的加入實(shí)質(zhì)上是降低氣體與鍍液間的表面張力，使氣泡更易形成和長(zhǎng)大。若不加潤(rùn)濕劑，則由於陰極氫氣析出困難，會(huì)使氫氣析出與金屬沈積並列進(jìn)行，從而使鍍層氫含量較高，引起材料的氫脆(hydrogen embrittlement)。6.鍍鎳缺陷，產(chǎn)生原因及

11、解決方法：缺缺 陷陷 特特 徵徵 產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因 排排 除除 方方 法法 (1)鍍層剝落，附著不良 pH值太高;鍍前處理不良;有機(jī)雜質(zhì)過多 調(diào)整pH值;改善前處理;過濾除去雜質(zhì) (2)鍍層粗糙 電流密度太高 降低電流密度 (3)陽極鈍化 氯鹽含量少;陽極電流密度高 補(bǔ)充氯化物;加大陽極面積或降低電流密度 (4)鍍層呈黑色條紋 電解液中含鋅雜質(zhì) 加碳酸鎳，沈澱後過濾 (5)局部無鍍層 零件相互重疊;pH值不準(zhǔn)確;吊掛情形不當(dāng)，氣體無法順利逸出;前處理不良 調(diào)整排列方式，或抖動(dòng)；調(diào)整pH值；改變吊掛方法，使產(chǎn)生之氣體順利排出；加強(qiáng)鍍前處理 (6)鍍層明亮，有縱向條紋 電解液含鐵雜質(zhì)超過0.1克/升 加入過氧化氫，使鐵氧化物除去 (7)鍍層粗糙，孔隙度高 電解液有雜質(zhì)，氣體停滯表面 加強(qiáng)過濾鍍液，適當(dāng)抖動(dòng)鍍件 (8)鍍件麻點(diǎn) 電解液中存在有機(jī)雜質(zhì) 用活性碳過濾除去 (9)析鍍速率慢 電解液溫度低 保持在18以上 7.一般鎳的種