電鍍工藝基礎

1、 什么是電鍍(電鑄) 電鍍就是通過電沉積的方式在工件表面鍍一層或多層金屬鍍層，給予工件美麗的外觀或特定的功能要求。1 1 電鍍的概念電鍍的概念電鍍時，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，待鍍的金屬制品做陰極，鍍層金屬的陽離子在金屬表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。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.電鍍能增強金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導電性、潤滑性、耐熱性、和表面美觀。 2 2 電鍍作用電鍍作用利用電解作用在機械制品上沉積出附著良好的、

2、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，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，還可以修復磨損和加工失誤的工件。鍍層大多是單一金屬或合金，如鈦靶、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、鋼和不銹鋼外,還有非鐵金屬,如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料電鍍前,必須經(jīng)過特殊的活化和敏化處理。 3 3 電鍍原理電鍍原理在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過清理和特殊預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

3、流電源的負極和正極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，電鍍液中的金屬離子，在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入電鍍液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。在有些情況下，如鍍鉻，是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽極，它只起傳遞電子、導通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度，需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來維持。電鍍時，陽極材料的質(zhì)量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會影響鍍層的質(zhì)量，需要適時進行控制。 電鍍件的主要性能是指工件與金屬的結(jié)合力、抗蝕性能、耐熱性 、機械強度 (1

4、)結(jié)合力 結(jié)合力的大小與材料本身有關(guān)（SUS304鋼板、厚度0.35MM、尺寸32*40CM）,化學、物理性能有關(guān),不同種類的材料與金屬鍍層之間的結(jié)合力相差很大. (2)抗蝕性能 電鍍件因鍍層組合以及鍍層厚度的不同,其抗蝕性能有很大差別. 電鍍件的抗蝕性之所以比具有同樣鍍層的金屬件高,是因為電鍍件的腐蝕不同于金屬件的腐蝕.首先, 電鍍件是按照陽極保護機理腐蝕的,輕者因鍍層完全被腐蝕,導致鍍層溶解,鍍層完全脫落.因此,對于要求抗蝕性能很高的電鍍件,應采用雙層鎳或多層鎳體系.其次, 金屬鍍層不可能形成腐蝕電池原理,即使出現(xiàn)腐蝕,也不可能向深度延伸,只作橫向擴展 .(3)耐熱性 耐熱性主要取決于金屬

5、鍍層（鎳、鉻）本身的耐熱能力,以及金屬鍍層的結(jié)合力. (4)機械強度 電鍍件的機械強度與材料（鎳、鉻）有密切相關(guān),一般情況下, 電鍍后其鋼性均有所提高.(1)鋼板 為了保證鍍層與鋼板基體的結(jié)合力,在選擇鋼板時應當考慮:鋼板的尺寸、型號、材料的均勻性及穩(wěn)定性,鋼板表面的硬度要適中, 內(nèi)應力（ 205 N/mm2)，抗拉強度（520N/mm2), 采用具有良好電鍍性能的鋼板等等。(2)拉絲 鋼板上的拉絲紋路深淺要一致，目前采用進口2000目水砂紙，其次不能出現(xiàn)斜絲、亂絲，否則也會出現(xiàn)鋼板與電鍍鎳之間的結(jié)合力。(3)鋼板表面預處理 鋼板表面預處理工序是指主要有拉絲（機械粗化）、脫脂、活化,這些工序?qū)?/p>

6、結(jié)合力的影響都很大 。(4) 鍍層厚度 鍍層的結(jié)合力與它的結(jié)構(gòu)有關(guān),其原因有兩個方面:第一,不同厚度的鍍層所具有的應力大小不同.第二,鍍層結(jié)構(gòu)不同,鍍層與鋼板的熱膨脹系數(shù)不同,鍍層的韌性也不同. 1 工藝流程電鍍前處理鋼板拉絲脫脂絲印感光油墨烘烤冷卻菲林曝光顯影 貼膠帶封邊電鍍處理上掛電解去鉻水洗*3次手工除油水洗*6次 酸活化 水洗*3次電鍍光亮鎳 水洗*3次電鍍裝飾鉻（或電鍍珍珠鎳、電鍍金、三價黑鉻、三價白鉻） (1) 除油 除油是通過乳化反應、皂化反應以及溶劑溶解等原理除去工件表面的各種有機、無機油污等.除油包括有機溶劑除油、化學除油、電化學除油、超聲波除油等.在電鍍中經(jīng)常用到的是超聲波

7、化學除油.工藝參數(shù)配比：脫脂劑濃度50-55g/l,溫度50-60.本公司用抗電鍍油墨為酸性，因此不能長時間浸泡在除油水中，容易損壞油墨層。 (2) 酸活化 酸活化是通過5%硫酸常溫下,中和殘留在鋼板表面的除油水,其二是去除鋼板氧化層，增強鋼板與鎳的結(jié)合力。 (3) 電鍍鎳鍍液成分與添加劑的作用 一般在防護裝飾性電鍍中,為了滿足客戶的不同需求,人們采用了多種多層鎳的組合方式以達到客戶的不同防護要求.它利用兩種鍍層含硫量不同,而導致腐蝕電位差的出現(xiàn),通過犧牲陽極(光鎳層)的辦法保護了半光鎳鍍層,使腐蝕由縱向轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向腐蝕,延長了外觀不受影響的期限(電解池原理).一般兩種鍍層的電位差要求在100m

8、v以上. 電鍍基礎鎳鍍液成分: 硫酸鎳 250300g/L 氯化鎳 4045g/L 硼酸 4045g/L PH 3.84.4 比重 2530 溫度 5060 a.硫酸鎳提供鎳離子,如果硫酸鎳含量低,電流效率會降低,從而導致沉積速度減慢或電流密度范圍減小.反之硫酸鎳增加,電流效率隨之增加,沉積速度增加.但硫酸鎳太高,會降低陰極極化作用,而使鍍層結(jié)晶粗糙. b.氯化鎳提供鎳離子和氯離子,其中氯離子是去極化劑,促進陽極溶解,以免造成陽極鈍化而使溶液中鎳離子降低. c.硼酸是緩沖劑.起到調(diào)節(jié)溶液中PH作用,如果硼酸含量不夠(低于20)溶液的PH會上升,導致高區(qū)燒,起針孔等. d.PH值鍍鎳槽液的PH需

9、控制在3.84.4之間。PH過高時，由于電鍍過程中陰極會不斷地析出氫氣，電鍍液中陽極會造成氫氧化鎳膠體生成，堵塞鈦籃袋從而影響陽極溶解。同時陰極有氫氣泡的滯留，會造成電鍍層出現(xiàn)針孔（凹點）。PH過低，會抑制光亮劑發(fā)揮作用，使產(chǎn)品表面無光澤。 e.溫度操作溫度維持在55。T過高，將會發(fā)生鎳鹽水解，生成氫氧化鎳膠體，會造成電鍍層出現(xiàn)針孔（凹點），同時還會降低陰極極化。T過低，硼酸溶解度下降，硼酸結(jié)晶，造成產(chǎn)品表面麻點多。 f.光鎳光劑在市場上常見的分為主光劑,柔軟劑,輔助劑,濕潤劑等.其中主光劑起細化晶粒增加整平增強出光能力等作用.主光劑含量不足時,容易出現(xiàn)發(fā)白發(fā)霧,出光緩慢,高電位燒焦等現(xiàn)象發(fā)生

10、.含量偏高則增加鍍層應力,使鍍層中有機物含量增加,導致發(fā)脆或套鉻發(fā)白發(fā)花發(fā)黃等現(xiàn)象發(fā)生.柔軟劑,改變低區(qū)鍍層的光亮度,中和主光劑產(chǎn)生的拉應力.輔助劑是輔助主光劑以達到更好的出光效果.濕潤劑是通過表面活性劑在陰極表面的吸附,使氫氣泡不能在工件表面滯留,而減少針孔的產(chǎn)生.濕潤劑的使用應該適量,如果含量偏高,活性劑有機物吸附在表面不能洗凈,導致套鉻出現(xiàn)魚鱗狀發(fā)花. g.珍珠鎳又稱緞面鎳、沙丁鎳，外觀為乳白色，光澤柔和，內(nèi)應力低，防腐蝕性好，是一種優(yōu)良的防護裝飾性鍍層。珍珠鎳可以直接作為防護裝飾性涂層，也可以在珍珠鎳上再鍍覆其他金屬，如鉻、金、銀等，形成沙鉻、沙金和沙銀，其防護裝飾效果更強。目前，珍珠

11、鎳鍍層已經(jīng)在汽車裝飾、電子產(chǎn)品、日用五金、文化用品等行業(yè)中得到廣泛應用。 目前珍珠鎳電鍍方法是在瓦特鎳鍍液(鎳基礎液)中加入低濁點的非離子表面活性劑，形成乳濁液，利用液滴在陰極表面的吸附與脫附，得到珍珠鎳鍍層，采用這種方法制得的珍珠鎳鍍層表面有無數(shù)重疊的凹坑，在宏觀上表現(xiàn)出柔和的珍珠效果。1）. 添加劑的用量對珍珠鎳鍍層的影響 添加劑A其主要作用是細化晶粒，減小鍍層的內(nèi)應力，提高或調(diào)節(jié)鍍層的光澤，并在一定程度上提高鍍液的抗雜能力，其用量限制不嚴，但添加量過低鍍層沒有光澤，過高則鍍層太亮影響珠光效果，一般為68mLL。 添加劑B當瓦特鎳鍍液中添加劑B的加入量小時，得到的鎳鍍層珍珠效果很淡，而添加

12、劑B的加入量過大時，鍍鎳層應力增大，電極表面出現(xiàn)黑點，鍍層的珠光效果也很差。一般添加劑B 的加入量應控制在1016 mLL，此時可得到珠光效果理想的鎳鍍層，在珍珠鎳鍍層表面存在很多重疊的凹坑，直徑大約在2030 um之間。光照射時，鍍層表面發(fā)生較強的漫反射，外觀柔和，有珍珠效果。添加劑B加入到瓦特鎳鍍液中會形成許多細小的“乳滴”，均勻地分散于鍍液中。乳滴表面因吸附陽離子表面活性劑而帶正電，電鍍時這些乳滴在電場的作用下吸附在陰極表面，阻止了鎳離子在陰極上的沉積，乳滴脫附后鎳離子則可以正常沉積。這種陰極表面上乳滴的反復吸附、脫附現(xiàn)象導致鍍層表面出現(xiàn)了無數(shù)的凹坑，在宏觀上就使鍍層產(chǎn)生了珍珠效果。添加

13、劑B含量較少時，在陰極表面吸附的乳滴少，得到的鎳鍍層表面凹坑少，珠光效果很淡；而添加劑B含量較多時，鍍液中顆粒在陰極表面大量吸附，嚴重影響了鎳的正常沉積，鍍鎳層表面質(zhì)量變差，基本無珠光效果。2） .鍍液基礎成分對珍珠鎳鍍層的影響 鍍液中硫酸鎳含量在400450gL范圍內(nèi)均能得到良好的珍珠鎳鍍層，而且隨著硫酸鎳濃度的升高，鍍層的出沙時間縮短。在鍍液中加入氯化鎳3040g/L可增加鍍液的導電能力，并使陽極活化，促進陽極正常溶解，但氯化鎳濃度過高會造成鍍層內(nèi)應力增加，并影響鎳鍍層的珠光效果。硼酸作為緩沖劑，用量應控制在3040g/L3 ）.鍍液pH對鎳鍍層的影響 pH過低時，沉積過程電極表面析氫較嚴

14、重，鍍層表面出現(xiàn)“氣流”痕跡；pH過高時，鍍鎳層的珠光效果差，而且鍍層脆性大。 4）. 鍍液溫度對鎳鍍層的影響 鍍液溫度應控制在5060 之間。鍍液溫度低于50 時，鍍層的珠光效果較淡：隨著鍍液溫度的升高，鍍液中鎳離子的還原速度和乳滴的移動速度相應加快，出沙時間縮短，珠光效果增強；但溫度高于60 時，添加劑易發(fā)生分解，在鍍層表面形成黑點。 h.電鍍過程的驅(qū)動力是電流,電流大的部位鍍層厚,而電流在電鍍件上的分布于工件的形狀及工件與陽極(鈦籃筐)的距離有關(guān).工件突出的部位電流大;凹陷的部位電流小;接近陽極的部位電流大;遠離陽極的部位電流小;當然通過添加添加劑可以縮小高低電流區(qū)的厚度差;也可以采用輔

15、助陽極的辦法來認為提高低電流區(qū)的電流,當然還有降低主鹽濃度,陰極屏蔽等方法.電鍍中鍍層厚度均勻性可以用分散能力來表示. 鉻 鉻是銀白色來藍光的金屬,具有非常強的反光性能.在大氣環(huán)境下容易生成一層鈍化膜,在膜的保護下,能夠長期保持非常美麗的金屬光澤,是防護裝飾鍍層中運用最廣的鍍種之一.在電鍍行業(yè)中,鍍鉻的種類很多,在這里我們只談電鍍中運用居多的裝飾六價鉻、裝飾三價白鉻、環(huán)保三價黑鉻幾種.裝飾六價鉻俗稱光鉻,其鍍液主要組成成分包括:鉻酐,硫酸和少量三價鉻.根據(jù)鉻酸含量高低分為高濃度鍍鉻,中濃度鍍鉻,低濃度鍍鉻, 常見的鍍鉻液配方為: （高濃度鍍鉻）鉻酐 250-300克升 硫酸 2.5克升 三價鉻

16、 1-5克升 溫度 35-40 比重 18-22 鉻酐的含量越高,溶液導電性能越高,溶液覆蓋能力也隨之提高,但電流效率以及鍍層光澤性能有所降低.硫酸含量太低,低電位區(qū)易出現(xiàn)彩虹色鍍層或出現(xiàn)發(fā)白發(fā)花現(xiàn)象,隨著硫酸濃度升高鍍層光澤性致密性有所提高,但鍍液的覆蓋能力明顯降低.三價鉻是必不可少的一種成分之一,含量太低鍍層沉積速度慢,柔軟,覆蓋能力差;含量太高,鍍層粗糙,光澤性差,光亮范圍小.三價鉻含量高時用大陽極小陰極電解來降低.電鉻時,溫度是直觀重要的參數(shù)之一,溫度高覆蓋能力明顯減小,太低上限電流密度值減小 三價白鉻 因為三價鉻污水容易處理,減少了因為廢水處理不盡而造成的污染,所以人們稱之為環(huán)保鉻.三價鉻