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1、井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 電 鍍 手 册 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 1 目目 录录 第一章 电镀的定义 3 第二章 电镀的基本知识 3 第一節 电镀液 3 第二節 电镀反应 4 第三節 电极与反应原理 5 第四節 金属的电沉积过程 5 第五節 影响电镀质量的因素 6 第三章 电镀工艺 7 第一節 镀前预处理 7 第二節 镀后处理 7 第四章 镀锌 8 第一節 锌酸盐镀锌 9 第二節 氰化镀锌 9 第三節 铵盐镀锌 9 第四節 氯化物镀锌 9 第五節 硫酸盐镀锌 9 第六節 镀锌常见故障及纠正方法 10 第七節
2、镀锌后除氢处理 10 第八節 锌镀层的钝化处理 11 第五章 镀镍 11 第一節 普通镀镍(暗镀) 11 第二節 光亮镍 12 第三節 高硫镍 12 第四節 镍封 12 第五節 缎面镍 12 第六節 高应力镍 13 第七節 镀多层镍 13 第八節 氨基磺酸盐镀镍 13 第九節 柠檬酸盐镀镍 14 第六章 镀铬 14 第一節 镀铬层的种类 14 第二節 镀铬的阳极 15 第三節 镀铬工艺 15 第七章 其它电镀 17 第八章 镀层性能测试 18 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 2 第一節 电镀层外观检验 18 第二節 结合力试验 18 第三節 电镀层厚度的测量
3、 19 第四節 孔隙率的测定 19 第五節 镀层显微硬度的测定 19 第六節 镀层内应力的测试 19 第七節 电镀层脆性测试 19 第八節 氢脆性的测试 20 第九節 镀层焊接性能的测试 20 第九章 电镀层的选择及标记 21 第一節 对电镀层的要求 21 第二節 镀层使用条件的分类 21 第三節 电镀层的选择 21 第四節 金属镀层的表示方式(GB-1238-76) 25 第五節 金属镀层的表示方式(JIS H 0404) 25 第十章 参考文献 29 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 电电 镀镀 第一章第一章 电镀的定义电镀的定义 电镀是指在含有欲镀金属的
4、盐类溶液中以被镀基体金属为阴极通过电 解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来形成镀层的一 种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属具有新的特征。根据镀层的功能分 为防护性镀层装饰性镀层及其它功能性镀层。 第二章第二章 电镀的基本知识电镀的基本知识 第一節 电镀液 1. 主盐 主盐是指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐用于提供 金属离子。镀液中主盐浓度必须在一个适当的范围主盐浓度增加或减 少在其它条件不变时都会对电沉积过程及最后的镀层组织有影响。 比如主盐浓度升高电流效率提高金属沉积速度加快镀层晶粒较 粗溶液分散能力下降。 2. 络合剂 有些情况下若镀液中主盐的金属离子为简单离
5、子时则镀层晶粒 粗大因此要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合 剂即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。络合物是一种由简单 化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含络合物的镀液中影响电 镀效果的主要是主盐与络合剂的相对含量即络合剂的游离量而不是 绝对含量。 3. 附加盐 附加盐是电镀中除主要盐外的某些碱金属或碱土金属盐类主要用 于提高电镀液的导电性对主盐中的金属离子不起络合作用。有些附加 盐还能改善镀液的深镀能力分散能力产生细致的镀层。 4. 缓冲剂 缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸和 弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的能使溶液遇到碱或酸时溶液的 pH 值 变化
6、幅度缩少。 5. 阳极活化剂 镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是 提高阳极开始钝化的电流密度从而保证阳极处于活化状态而能正常地 溶解。阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常主盐的含量下降较快 3 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 4 影响镀液的稳定。严重时电镀不能正常进行。 6. 添加剂 添加剂是指不会明显改变镀层导电性而能显著改善镀层性能的物 质。根据在镀液中所起的作用添加剂可分为光亮剂整平剂和抑 雾剂等。 第二节 电镀反应 1. 电化学反应 下图是电镀装置示意图被镀的零件为阴极与直流电源的负极相 连金属阳极与直流电源的正极联结阳极与阴均
7、浸入镀液中。当在阴 阳两极间施加一定电位时则在阴极发生如下反应从镀液内部扩散到 电极和镀液界面的金属离子 Mn+从阴极上获得 n 个电子还原成金属 M 另一方面在阳极则发生与阴极完全相反的反应即阳极界面上发生金 属 M 的溶解释放 n 个电子生成金属离子 M n+。 電 鍍 裝 置 示 意 圖 陽 極 P A R 陰 極 陽 極 1 -1 2. 法拉第定律 电流通过镀液时电解质溶液发生电解反应阴极上不断有金属析 出阳极金属不断溶解。因此金属的析出(或溶解)量必定与通过的电 荷有关。根据大量实验结果法拉第建立了析出(或溶解)的物质与电荷 之间的关系的定律。 法拉第一定律电极上析出(或溶解)物质的
8、重量与进行电解反应时所通 过的电荷成正比即m=kQ=kIt(m 为电极上析出或溶解物质的质量 Q 为通过的电荷时K 为比例常数I 为电流t 为通电时间。 法拉第第二定律在不同的电解液中通过相同的电荷量时在电极上 析出(或溶解)物的物质的量相等并且析出(或溶解)1mol 的任何物质所 需的电荷量都是 9.65X104C.这一常数称为法拉第常数用 F 表示。 K=M/F 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 5 3. 电流效率 电镀时阴极上实际析出的物质的质量并不等于根据法拉定律得到 的计算结果实际值总小于计算值这是由于电极上的反应不只一个 例如镀镍时在阴极上除发生这
9、一主反应外还会发生副反应。 4. 电镀液的分散能力 镀溶液的分散能力是指电镀液所具有的使金属层厚度均匀分布的能 力也称均镀能力。电镀液的分散能力越好在不同阴极部位所沉积出 的金属层厚度越均匀。 5. 电镀液的覆盖能力 在电镀生产中常用到的另一个概念是覆盖能力亦称深镀能力 它是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。分散能 力和覆盖能力不同前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度的问题 它的前提是在阴极表面都有镀层而后者是指金属在阴极表面的深凹处 有无沉积层的问题. 第三节 电极及反应机理 A. 电极电位 当金属电极浸入含有该金属离子的溶液中时存在如下的平衡即 金属失电子而溶解于溶液的反
10、应和金属离子得电子而析出金属的逆反应 应同时存在 Mn+ne M 平衡电位与金属的本性和溶液的温度浓度有关。为了精确比较物 质本性对平衡电位的影响人们规定当溶液温度为 250C金属离子的 浓度为 1mol/L 时测得的电位叫标准电极电位。 标准电极电位负值较大 的金属都易失掉电子被氧化而标准电极电位正值较大的金属都易得到 电子被还原。 B. 极化 所谓极化就是指有电流通过电极时电极电位偏离平衡电极电位的 现象。所以又把电流-电位曲线称为极化曲线。产生极化作用的原因主 要是电化学极化和浓差极化。 (1) 电化学极化 由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电子的速度从而 使电极电位向负的方向移动而
11、引起的极化作用。 (2) 浓差极化 由于邻近电极表液层的浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生 的极化称浓差极化这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动造 成的。 第四节 金属的电积过程 井桑富田电镀培训手册 内部文件 文件编号：QR-JS-DD-005 6 电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下经电极反应还原成 金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。下图(1-2)是电沉积过程示意图 完成电沉积过程必须经过以下三个步骤 液相传质镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移 到达阴极的双电层溶液一侧。 电化学反应水化金属离子或络离子通过双电层并去掉它周围的水 化分子或配位体层从阴极上得电子生
12、成金属原子。有三种方式电迁移 对流和扩散。 电结晶金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点以金属原子态排列 在晶格内形成镀层。 电镀时以上三个步骤是同时进行的但进行的速度不同速度最慢 的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节最后 的电沉积结果是不一样的。 第五節 影响电镀质量的因素 影响电镀质量的因素很多包括镀液的各种成分以及各种电镀工艺参 数。下面就其中某些主要因素进行讨论。 1. pH 值的影响 镀液中的 pH 值可以影响氢的放电电位碱性夹杂物的沉淀还可 以影响络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。但是对各种因 素的影响程度一般不可预见。最佳的 pH 值往往要通过试验决定。在含 有络合剂离子的镀液中pH 值可能影响存在的的各种络合物的平衡 因而必须根据浓度来考虑。电镀过程中若 pH 值增大则阴极效率比 阳极效率高pH 值减少则反之。通过加入缓冲剂可以将 pH 值稳定在一 定范围。 2. 添加剂的影响 镀液中的光亮剂整平剂润湿剂等添加剂能明显改善镀层组织。 对此添加剂有无机和有机之分。无机添加剂起作用的原因是由于它们在 1-2 井桑富田电镀培训手册 内部
