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1、表面处理工艺电镀工艺1前言2常用镀种简况2.1镀锌2.2镀铜2.3镀镍2.4镀铬3合金电镀3.1高耐蚀锌合金电镀工艺3.1.1电镀锌-铁合金工艺及钝化处理3.1.2电镀锌-镍合金工艺及钝化处理3.2代铬工艺3.3玫瑰金电镀工艺3.4仿金电镀工艺3.5黑色镀层电镀工艺4电子电镀4.1PCB电镀简况4.1.1传统的PCB的电镀4.1.2直接电镀技术出现和发展4.1.3印制板电镀多种表面涂复工艺流程实例4.1.4印制板电镀技术的最新进展4.2电子元器件和接插件的电镀421电子元器件和接插件电镀简况422微电子元器件电镀423镀锡4.2.4甲基磺酸镀锡铅合金4.2.4.1甲基磺酸镀锡铅合金溶液的原材料
2、4.242镀液配方及操作条件4.2.5无铅钎焊电镀工艺的发展5化学镀镍6典型通用产品的电镀工艺6.1锁具、灯饰与装饰五金的电镀6.2摩托车、汽车配件与钢制家俱的电镀6.3卫生洁具配件的电镀6.4电池壳的电镀6.5汽车铝合金轮毂的电镀7环境保护与清洁生产7.1电镀废水处理技术现状7.2清洁生产势在必行8电镀技术发展展望8.1培养与造就一批高素质的电镀复合型人材， 培训一大批现场工程师与技师8.2形成比较完善的电镀技术研究开发体系8.3我们基础化工原材料、金属材料品种还不够齐全，质量参差不一8.4电镀生产过程的自动化控制8.5宣传、贯彻质量管理和质量保证体系的IS09000标准、IS014000及
3、电镀国家、行业标 准8.6加强国际间的合作与交流，参加国际市场竞 争8.7加强工艺管理及设备配套，切实提高产品质量8.8缩小南北、东西差距，重新思维观念定位 8.9环境保护与资源回收利用铝汽缸镀铬故障的解决办法1故障分析由于铝在空气中易氧化，从前处理到电镀的 每一个细小环节出现问题，都可能引起镀层剥 落，因此在查找原因时，必须深入生产现场，逐 个工序进行排查。由于长期承担小型无人驾驶飞机的生产任 务，其中发动机汽缸材料为铸 铝合金。为了提高 汽缸体内腔的表面硬度，增强耐磨性能，长期以 来一直采用镀硬铬工艺；镀层的各项性能均较 好。然而近来有一批汽缸体在镀铬后出现了镀层剥落的现象，经过工艺人员的
4、分析，找出了故障 原因，并提出了解决方案。在进行镀前预处理时，发现工人采用铜丝吊 挂汽缸体进行一系列的操作，因此在酸洗后，铜 将在硝酸中溶解并置换到 铝基体表面，随后浸锌 层附着在置换铜层上，与基体结合力下降，导致 镀层剥落。当完成镀前预处理工序进入镀铬槽 时，未采用带电下槽使得浸锌层在镀铬槽中部发 生溶解，浸锌层被破坏，严重影响了镀层的结合 强度。另外，在前处理过程中，发现浸锌后缸体 内表面部分区域出现黄色斑点，与铝合金镀铬前 所要求的均匀深灰色锌膜不符，造成镀铬层结合 力不好，镀层剥落。从汽缸体的外观看，在镀层 剥落部位无论是内腔还是外壁均布满聚集在一 处或多处的微小而不连贯的缩松孔。由资
5、料可 知，此孔形状不规则，孔内粗糙不平，晶粒粗大， 有些甚至会发生金相组织的改变。由于汽缸体电 镀前处理工序较多，分别经过不同的化学溶液， 若铸件的缩松孔直径及数量超过正常规范，势必 造成化学溶液渗入铸件基本内部，在操作过程中 难以清洗干净，镀铬时温度升高，残留在孔隙中 的溶液渗出，致使铸铝基体表面膜成分发生改 变，造成镀层剥落。2解决方法首先要求工人严格按照工艺规范进行操作， 镀前预处理过程采用 铝丝吊挂汽缸体，避免发生 铜置换现象。在镀前预处理后，尽量缩短汽缸体 在空气中的停留时间，并带电下槽，小电流活化 后，升至正常电流进行电镀。此外，对于汽缸体内表面浸锌后出现的少量 黄斑，经过实践发现
6、若用手轻轻将黄斑擦净， 仍 可镀出结合强度良好的镀层。同时，汽缸体在经 过处理后，必须进行严格的清洗、烘干。若铸件 缺陷较严重，缸体可采用二次电镀的方法，将第 一次不合格镀层退掉，搁置一段时间，进行第二 次电镀，能够获得结合强度较好的镀层。3小结影响铝基体上镀铬的因素很多，从挂具的选 择到工序间的操作，应严格遵守工艺规范，才能 获得较好的镀层。基体材质对产品的镀层质量有着不可忽视的 影响。虽然通过工艺能够解决有缺陷的铸件镀层 结合强度的问题，但由于基体内部结构缺陷所造成的部分化学溶液残留，形成许多微观的腐蚀原 电池，产生严重的晶间腐蚀，将对产品的物理性 能、机械性能以及气密性造成不良的影响。
7、这一 点应引起产品设计及使用人员的重视， 尽量避免 或减少产品由于材质和机械设计在电镀过程中 对镀层质量的不良影响。紧固件表面处理的选择由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金 钢制成，一些种类的紧固件希望能防止腐蚀，即 使使用防腐蚀材料的紧固件，仍然需要表面处理 来防止不同材料的腐蚀。此外，表面处理的镀层 必须附着牢固，不能在安装和卸下的过程中脱 落，对螺纹紧固件，镀层还需足够薄，使得镀后 螺纹仍能旋合。一般镀层的温度限制比紧固件材 料要低，因此还需考虑紧固件所处的工作温度要 求。对于表面处理，人们一般关注的是美观和防 腐，但紧固件的主要功能是紧固零部件， 而表面 处理对紧固件的紧固性能也有很
8、大的影响，所 以，选择表面处理时，也应考虑紧固性能的因素， 即安装扭矩一预紧力的一致性。一名高水平的设 计者，不仅应考虑设计，还因注意到装配的工艺 性，甚至环保要求。下面根据上述因素简要介绍 一些紧固件常用的镀层，以供设计人员和紧固件 从业人员参考。电镀锌电镀锌是商业紧固件最常用的镀层。它比较 便宜，外观也较好看，可以有黑色、军绿色。然 而，它的防腐性能一般，其防腐性能是锌镀（涂） 层中最低的。一般电镀锌中性盐雾试验在 72小 时之内，也有采用特殊封闭剂，使得中性盐雾试 验达200小时以上，但价格贵，是一般镀锌的 58 倍。电镀锌加工过程易产生氢脆，所以 10.9级以 上的螺栓一般不采用镀锌的
9、处理虽然镀后可以 用烘箱去氢，但因钝化膜在 60 C以上时将遭破 坏，因此去氢必须在电镀后钝化前进行。 如此可 操作性差，加工成本高。在现实中，一般生产厂 不会主动去氢，除非特定客户的强制要求。电镀锌的紧固件扭矩一预紧力一致性较差， 且不稳定，一般不用于于重要部位的连接。 为了 改善扭矩一预紧力一致性，也可采用镀后涂覆润 滑物质的方法改善和提高扭矩一预紧力一致性。磷化磷化相对镀锌便宜，耐腐蚀性能比镀锌差。 磷化后应涂油，其耐腐蚀性能的高低与所涂油的 性能有很大的关系。例如，磷化后涂一般的防锈 油，中性盐雾试验也只有 1020小时。涂高档 的防锈油，则可达7296小时。但其价格是一 般磷化涂油的
10、23倍。紧固件磷化常用的两种，锌系磷化和锰系磷 化。锌系磷化润滑性能比锰系磷化好， 锰系磷化 抗腐蚀性，耐磨性镀锌较好。它的使用温度可达 华氏225度到400度（107204 C）。工业用紧固件很多用磷化涂油处理。因为它 扭矩一预紧力一致性很好，装配时能保证达到设 计所预期的紧固要求，所以在工业中使用较多。 特别是一些重要零部件的连接。女口，钢结构连接 副，发动机的连杆螺栓、螺母，缸盖、主轴承、 飞轮螺栓，车轮螺栓螺母等。高强度螺栓采用磷化，还可以避免氢脆问题， 所以在工业领域10.9级以上的螺栓一般采用磷 化表面处理。氧化（发黑）发黑+涂油是工业紧固件很流行的镀层，因为 它最便宜，并且在油耗
11、尽之前看起来不错。由于 发黑几乎无防锈能力，所以无油后它很快就会生 锈。就是在有油状态下，其中性盐雾试验也只能 达到35小时。发黑的紧固件扭矩一预紧力一致性也很差。如需 提高，可以在装配时在内处螺纹上涂抹油脂后再 旋合。电镀镉镉镀层耐腐蚀性能很好，特别是在海洋性大 气环境下的耐腐蚀性较其他表面处理好。 电镀镉 的加工过程中的废液处理费用大， 成本高，其价 格约是电镀锌的1520倍。所以在一般行业不 使用，只用于一些特定的环境。如，用于石油钻 井平台和海航飞机用紧固件。电镀铬铬镀层在大气中很稳定，不易变色和失去光 泽，硬度高耐磨性好。在紧固件上用铬镀层一般 是作为装饰作用。在防腐性要求较高的工业
12、领域 很少使用，因为好的铬电镀紧固件与不锈钢同样 昂贵，只是使用不锈钢强度不够时，才用镀铬紧 固件代替。为了防止腐蚀，镀铬前应首先镀铜和镍。铬 镀层可以承受华氏1200度（650 C）的高温。但也与电镀锌一样存在氢脆问题。镀银、镀镍银镀层既可以防腐蚀，又可以作为紧固件的 固体润滑剂。由于成本原因，螺母使用镀银，螺 栓不用，有时小螺栓也镀银。银在空气中失去光 泽，但可以在华氏1600度下作用。所以，人们 利用其耐高温和润滑的特性，用于在高温下工作 的紧固件，以防止螺栓、螺母的氧化咬死。紧固件镀镍，主要用于既要防腐，又要导电 性好的地方。如车辆电瓶的引出端子等。热浸锌热浸锌为锌加热到液体下热扩散涂
13、层。其镀 层厚度在1510ym，并且不易控制，但搞腐蚀 性好，多用于工程中。热浸锌加工过程中污染严 重，有锌废料和锌蒸汽等。由于镀层厚，在紧固件中引发了内外螺纹难 以旋合的问题。解决此问题有两种方法。一种是 在镀后再攻内螺纹，虽然解决了螺纹旋合的问 题。但也降低了防腐性能。一种是在螺母攻丝时， 使螺纹大于标准纹约有 0.160.75mm（M5M30），然后再热浸锌这样虽 然也可解决旋合难题，但付出了强度降低的代 价。目前，有一种防松螺纹 美国 施必牢” 内螺纹可以解决此难题。因其内螺纹与外螺纹未 紧固时容隙大，可以用于容得下厚的涂层，所以 不影响旋合性，同时防腐性能和强度亦保持原 样，不受影响
14、。因热浸锌加工的温度原因，它不能用于10.9级以上的紧固件。渗锌渗锌为锌粉固态冶金热扩散涂层。其均匀性 好，螺纹、盲孔内都能获得均匀层。镀层厚度为 10110卩m,并且误差可控制在10%。它与基体 的结合强度和防腐性能在锌涂层中（电镀锌、热 浸锌、达克罗）是最好的。其加工过程无污染， 最环保。达克罗不存在氢脆问题，并且扭矩 一预紧力一致性 能很好。如不考虑六价铬的环保问题，它实际上 最适用于高防腐要求的高强度紧固件。其他涂层上述镀层之外，还有许多金属或非金属涂层。 这些涂层由各公司详细阐明。如美加力（MAGNI ）、拉斯派特（RUSPERT ）、耐美特(NanoMate )、美国TIODIZE
15、公司的铝伏龙、 钛伏龙。阳极氧化ano die oxidati on金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制 件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化 物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性 能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性 及硬度，保护金属表面等。例如铝阳极氧化，将 铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草 酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用 下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为520微米，硬 质阳极氧化膜可达60200微米。阳极氧化后 的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达 250500千克/平方毫米，良好的耐热性，硬 质阳极氧化膜熔点高达 2320K，优良的绝缘 性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性 能，在3 = 0.03NaCI盐雾中经几千小时不腐 蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润 滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件；膜 微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩 。 有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可 进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零 件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日 用品和建筑装饰等方面。补充：除金属外，其他物质在阳极所引起的 氧化作用，也称为阳极氧化”补充：在现实工艺中，针对铝合金的阳极氧 化，比较多
