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1、电镀技术在灯饰产品中的应用,古晓雁,主要内容,电镀基本术语 电镀基本原理 镀层分类 不同镀层的特点 常见颜色及其实现 电镀工艺基础 结构设计与电镀工艺的配合 机械加工与电镀工艺的配合,电镀基本术语,电镀： Electroplating 是在含有某种金属离子的电解液中，将被镀工件作为阴极，通以一定波形的低压直流电.而使金属离子得到电子，不断在阴极沉积为金属的加工过程。,小问题2：为什么不可以使用交流电,小问题1：什么是阴极,电镀基本术语,阴极 Cathode 反应于其上获得电子的电极，即发生还原反应的电极。,阳极 Anode 能接受反应物所给出电子的电极，即发生氧化反应的电极。,为什么不可以使用
2、交流电,直流电的电压保持所标识的电压，稳定不变，干电池的供电都是直流电 交流电的电压是上下震动的，与它的发电原理有关，我们生活中用220v的交流电，实际上的电压区间是311v311v， 有效电压总保持在220v左右 交流电之所以实际电压上下震动是由于发电机的线圈在磁场内转动发电的必然结果,电镀基本术语,化合价 valence 元素的原子相互化合的数目，就决定了这种元素的化合价,氧化还原反应 oxidation-reduction reaction 在化学反应中有电子得失与转移，其反应物和生成物在反应前后的化合价发生了变化，这一类反应叫做氧化还原反应。,化合价示例,H2O 水 NiSO4 硫酸镍
3、 CuSO4 硫酸铜 CuCN 氰化亚铜,电镀基本术语,电压 voltage、电流密度 Current density 单位面积电极上通过的电流强度，通常以A/dm2表示。 电流效率 Current efficiency 电极上通过单位电量时，其一反应形成的产物的实际重量与其电化当量之比，通常以百分数表示。 沉积速度 Deposition rate 单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。通常以微米/小时表示 。 小问题3：如何提高镀层厚度,如何提高镀层厚度,镀层厚度=沉积速度时间 延长电镀时间 沉积速度 电流效率 提高镀液沉积金属离子的浓度 沉积速度 电流密度 I=V/R,电镀基本术语,阴极性镀
4、层：Cathodic coating 电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。当形成腐蚀电池时，镀层金属成为腐蚀电池的阴极，基体金属成为阳极，基体金属先出现腐蚀。 阴极性镀层没有电化学保护的作用。 如:钢铁上的镀铜层或镀镍层 阳极性镀层： Anode coating 电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。当形成腐蚀电池时，镀层金属成为腐蚀电池的阳极，基体金属成为阴极，镀层金属先出现腐蚀而对基体金属具有保护作用。 阳极性镀层具有电化学保护作用 如：钢铁上的镀锌层,电镀基本术语,金属腐蚀 金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的金属破坏叫做金属腐蚀。 金属的腐蚀现象十分普遍，例
5、如钢铁制件在潮湿空气中的生锈，钢铁在加热过程中产生的氧化皮膜，地下金属管道遭受腐蚀而穿孔，化工机械在强腐蚀介质中的腐蚀，铝制品在潮湿空气中使用后表面所产生的白色粉末等。金属遭受腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，甚至不能使用。因此了解腐蚀并采取防护措施，是极其重要的。,电镀基本术语,化学腐蚀 Chemical corrosion 化学腐蚀金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。它的特点是在化学作用过程中没有腐蚀电流产生。金属在干燥的气体介质中和不导电的液体介质（如酒精、石油）中发生的腐蚀，都属于化学腐蚀。,电镀基本术语,电化学腐蚀 Electrochemical
6、corrosion 电化学腐蚀金属在导电的液态介质中由于电化学作用而发生的腐蚀叫做电化学腐蚀，在腐蚀进行过程中有腐蚀电流产生。大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等都属于电化学腐蚀。 例如碳钢在电解质中的腐蚀，Fe3C电位较正而Fe电位较负，它们会组成腐蚀微电池，Fe3C为微阴极而析出氢气，Fe为微阳极被腐蚀成为铁离子（见下图左）。如由两种以上电位不同的金属组合在一起和电解质溶液接触形成的电池叫做大电池，电位较正的金属（如铜）为阴极，电位较负的金属（如铁）为阳极而被腐蚀（见下图右）。 需要指出的是，有时很难把化学腐蚀与电化学腐蚀明确地区分开来。例如铁在水蒸气中一般发生电化学腐蚀，但在高温时却转化为化学
7、腐蚀，而且很难明确区分其温度界限。,电化学腐蚀示例,金属防护,金属防护之目的，在于控制构成金属制品的金属材料因腐蚀而引起的消耗，防止金属制品的破坏，从而延长其使用寿命。因此，除了防止金属腐蚀之外，还包含有保护金属的意义，所以称为金属的防护。为了达到防护目的而采取的综合的方法和手段叫做防护技术。 金属防护方法除应正确选用金属材料和合理进行设计外，可主要采用表面防护层、电化学保护及腐蚀介质的处理等方法。,金属防护层,在金属表面上施用防护层是防止金属腐蚀最普遍而重要的方法。其作用在于将金属表面与外界介质，以阻碍金属表面层上微电池起作用，从而达到保护目的。 在工业上应用最广泛的防护层有如下四类：即金属
8、防护层、非金属防护层、用化学和电化学方法形成的转化膜层及暂时性防护层等。防护层的详细分类见下表。,防护层分类,电镀层的分类,电镀是获得金属防护层的主要方法之一。 根据对电镀层不同的要求，电镀层可分为： （1）防护性镀层:镀锌、镀镉、阳极氧化（不着色）和磷化 （2）防护装饰性镀层:镀镍、镀铜/镍/铬阳极氧化（着色） （3）功能性镀层: 镀铅、镀硬铬、镀铜、镀银、镀金、镀锡、镀钴,基体材料选择,贵重金属、不锈钢、轧制的磁合金材料以及镍铜合金等，一般不需要保护层。 碳钢、低合金钢和铸铁零件，在大气中容易被腐蚀，镀锌、镀镉后均需钝化处理。 钢制弹簧零件，镀锌、镀铬后要进行驱氢处理； 铜及其合金可进行光
9、泽性酸洗和钝化处理。 铝合金，进行阳极氧化处理 锌合金，采用磷化、钝化、电镀处理。,常用电镀层的性质与用途,锌镀层 在大气条件下对钢铁零件为阳极性镀层，经彩色钝化后，明显提高了镀层的保护性能并改善外观。若再涂覆清漆，可进一步提高其保护性能。 主要用于防止钢铁零件腐蚀，也用于与铝合金、镁合金接触的铜件的保护。价格低廉，耐腐蚀性能优良，应用量大面广。,常用电镀层的性质与用途,铬镀层 对钢铁零件为阴极性镀层。具有较高的耐热性，在480以下时，不变色；在500以上时开始氧化；在700时，硬度才显著下降。常温下硬度高，耐磨性好，光反射性强。镀层具有多孔性，一般用于多层电镀，才能达到装饰防护性的目的。,常
10、用电镀层的性质与用途,铜镀层 对锌、铁等金属为阴极性镀层。当铜镀层有空隙或受损时，裸露出来的金属将被迅速腐蚀。常用作底层或中间镀层；可以作为钢铁零件防渗碳、渗氮部位的保护镀层；还可以用于印刷电路、电铸模等。,常用电镀层的性质与用途,镍镀层 阴极性镀层 只有在镀层完全无孔隙时，才能保护基体金属。 硬度较高。 耐蚀性高于铜，能耐碱，也比较能耐酸。溶于稀硝酸，在浓硝酸中易钝化。 常用于中间层。,常用电镀层的性质与用途,三价铬镀层 （1）环保 三价铬的毒性仅为六价铬的1/100，三价铬镀铬溶液含铬量低，带出损耗少，仅为六价铬的1/24，对环境污染小。 不使用铬酸酐，生产过程不产生铬雾，有效改善了生产现
11、场的劳动环境。 废水处理简单，无需还原六价铬的费用，运作成本低。 （2）三价铬镀铬溶液分散能力及覆盖能力都比较好。 （3）电镀故障减少 烧焦、乳白色镀层等故障很少，不会出现彩色铬膜，电镀时断电可继续电镀。 （4）电流效率高，镀速快，可增加装挂数量，生产效率高。 （5）镀层颜色与六价铬镀铬相比偏黑。硬度略低于六价铬。 （6）产品耐蚀性与六价铬相当。 主要取决于镍层的厚度和结构 （7）成本偏高,常用电镀层的性质与用途,仿古发黑 在黄铜及红铜上通过化学氧化或电解氧化的方式获得黑色或棕色或其它颜色的膜层。 优点：具有古典味道 缺点：产品耐盐雾性能差 颜色不容易控制 容易出现水印,常见颜色及其实现,颜色
12、构成因素分析 1、磨光 纹路粗细光哑及纹路效果 2、镀层结构 不同的镀层结构可实现不同的基本颜色 3、擦色 不同的纹路效果，并对光哑度造成影响 4、封漆 光哑度和颜色,本司镀液的种类,碱铜：用于预镀 焦磷酸镀铜：用于中间镀层 光亮酸铜：可用于中间镀层或最后的镀层 半光镍：可用于中间镀层或最后的镀层 光亮镍：可用于中间镀层或最后的镀层 亮铬（六价）：最后的镀层 亮铬（三价）：最后的镀层 铜锌合金：可用于中间镀层（厚黄铜）或最后的镀层（仿金） 黑镍：最后的镀层 枪色镀液：最后的镀层,常见颜色及其实现,基本镀种及其镀层结构 光镍 哑镍 光镍古 古银 镍铬 珍珠黑 仿金 青金 仿24K 青古 新青古
13、红古 铬砂,常见颜色色样,颜色样板,颜色分类,按表面镀层分类 1、镍 2、铜 3、铬 4、黑镍（锌镍合金） 5、仿金（铜锌合金） 6、氧化发黑,电镀工艺基础,电镀 是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程（以镀镍为例）是将零件浸在金属盐的（如NiSO4）溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镍镀层。例如在硫酸镍电镀溶液中镀镍时，在阴极上发生镍离子得到电子还原为镍金属的反应，这是主要反应， 其反应式为： Ni2+2eNi0 还有氢离子还原为氢的副反应： 2H+2eH2（氢气） 在电镀过程中是不希望产生这类副反应的。 在镍阳极板上发生镍金属失去电子变
14、成镍离子的反应： NiNi2+2e31 有时还有以下副反应： 4OH-2H2O+O2+4e,电镀工艺基础,分散能力（均镀能力、整平能力） Throwing power 镀层在阴极表面上分布的均匀性和完整性，是决定镀层质量的一个重要因素，它在一定程度上影响着镀层的防护性能。 在电镀中常用分散能力和覆盖能力来分别评定金属镀层在阴极上分布的均匀性和完整性。 电镀液的分散能力（以TP表示）是指在特定条件下，一定溶液使电极上（通常是阴极）镀层分布比初次电流分布所获得的结果更为均匀的能力。 由此看出，分散能力是具有比较性质，其比较的基准是初次电流分布。所谓初次电流分布Primary current dis
15、tribution是仅考虑阴极不同表面至阳极几何距离不同时的阴极电流分布情况。镀层在零件上均匀分布的能力越高，该电镀溶液的分散能力就越好。 这里所涉及的是宏观轮廓面的镀层分布情况，对微观表面镀层分布情况，可采用整平能力的概念。所谓整平能力（即微观分散能力）是指在底层上形成镀层时，镀液所具有的能使镀层的微观轮廓比底层更平滑的能力（MTP表示）。它表达了底层粗糙度比较小，波穴的深度小于0.5mm，波峰与波谷的距离很小的表面上镀层分布的均匀性。该性能对于获取高质量的光亮装饰电镀层是十分重要的。,电镀工艺基础,覆盖能力（深镀能力）Covering power 电镀液的覆盖能力是指镀液在特定条件下于凹槽
16、或深孔中沉积金属镀层的能力（以CP表示）。它是指镀层在零件上分布的完整程度。覆盖能力越高，镀得越深。覆盖能力差，在零件凹处就镀不上金属镀层。 镀液的分散能力与覆盖能力的含义不同，要注意区别，不要混淆。在具体定量表达分散能力与覆盖能力的数值时，一定要指明测定方法，不同方法的测量结果是难以比较的。,分散能力与覆盖能力之间有何联系与区别,一般说来，凡分散能力好的，覆盖能力也好，分散能力差的，覆盖能力也一定差。但是，覆盖能力好的，分散能力不一定好。 分散能力只是用来说明镀液使工件表面各部分镀层厚度均匀程度如何的一个概念，而深镀能力是用来说明镀液使工件的深凹处（如管形件的内壁）镀上镀层的程度如何的一个概念，而不考虑镀层厚度是否均匀这一因素。这就是分散能力与覆盖能力的区别之处。,影响分散能力和覆盖能力的主要因素如下：,（1） 电镀槽的几何状态、电极的形状和大小、电极的距离、电极在槽中的装挂方式等几何因素； （2） 基体金属的表面状况、开电方式、氢在基体金属上过电位的大小等； （3）
