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1、电镀基本知识介绍陈怀超（2001-10-20）1 电镀基本原理电镀是一种电化学过程也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极金属板作为阳极接直流电源后在零件上沉积出所需的镀层。 例如镀镍时阴极为待镀零件阳极为纯镍板在阴阳极分别发生如下反应阴极(镀件)Ni2+2eNi (主反应) 2H+eH2 (副反应)阳极(镍板)Ni 2eNi2+ (主反应) 4OH-4e2H2O+O2+4e (副反应) 不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位则金属离子难以在阴极上析出。根据实验金属离子自水溶液中电沉积的可能性可从元素周期表中得到一定的规
2、律如表1.1所示 阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极如镀锌为锌阳极镀银为银阳极镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极。但是少数电镀由于阳极溶解困难使用不溶性阳极如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极。镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充。镀铬阳极使用纯铅铅-锡合金铅-锑合金等不溶性阳极。2 电镀基本工艺及各工序的作用21 基本工序(磨光抛光)上挂脱脂除油水洗(电解抛光或化学抛光)酸洗活化(预镀)电镀水洗(后处理)水洗干燥下挂检验包装22 各工序的作用2.2.1 前处理施镀前的所有工序称为前处理其目的是修整工件表面除掉工件表面的油脂锈皮氧化膜等为后续镀层的沉积提供所需的
3、电镀表面。前处理主要影响到外观，结合力据统计60%的电镀不良品是由前处理不良造成所以前处理在电镀工艺中占有相当重要的地位。在电镀技朮发达的国家非常重视前处理工序前处理工序占整个电镀工艺的一半或以上因而能得到表面状况很好的镀层和极大地降低不良率。 喷砂 除去零件表面的锈蚀焊渣积碳旧油漆层和其它干燥的油污除去铸件锻件或热处理后零件表面的型砂和氧化皮除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕降低零件表明的粗糙度以提高油漆和其它涂层的附着力使零件呈漫反射的消光状态磨光 除掉零件表明的毛刺锈蚀划痕焊缝焊瘤砂眼氧化皮等各种宏观缺陷以提高零件的平整度和电镀质量。抛光 抛光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度获得光亮的外
4、观。有机械抛光化学抛光电化学抛光等方式。脱脂除油 除掉工件表面油脂。有有机溶剂除油化学除油电化学除油擦拭除油滚筒除油等手段。酸洗 除掉工件表面锈和氧化膜。有化学酸洗和电化学酸洗。2.2.2 电镀 在工件表面得到所需镀层是电镀加工的核心工序此工序工艺的优劣直接影响到镀层的各种性能。此工序中对镀层有重要影响的因素主要有以下几个方面2.2.2.1主盐体系 每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系。如镀锌有氰化镀锌锌酸盐镀锌氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌)氨盐镀锌硫酸盐镀锌等体系。每一体系都有自己的优缺点如氰化镀锌液分散能力和深度能力好镀层结晶细致与基体结合力好耐蚀性好工艺范围宽镀液稳定易操
5、作对杂质不太敏感等优点。但是剧毒严重污染环境。氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液废水极易处理镀层的光亮性和整平性优于其它体系电流效率高沉积速度快氢过电位低的钢材如高碳钢铸件锻件等容易施镀。但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性一方面会对设备造成一定的腐蚀另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件。2.2.2.2添加剂 添加剂包括光泽剂，稳定剂，柔软剂，润湿剂低区走位剂等。光泽剂又分为主光泽剂载体光亮剂和辅助光泽剂等。对于同一主盐体系使用不同厂商制作的添加剂所得镀层在质量上有很大差别。总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好台湾次之大陆产的相对而言比前两类都逊色。 主盐与具体某一厂商
6、的添加剂的联合决定了使用的镀液的整体性能。优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足。如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多氰化镀锌镀液的深度能力好。2.2.2.3 电镀设备（1） 挂具方形挂具与方形镀槽配合使用圆形挂具与圆形镀槽配合使用。 圆 形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度使用如图所示的椭圆形阳极排布。（2） 搅拌装置促进溶液流动使溶液状态分布均匀消除气泡在工件表面的 停留。（3） 电源 直流稳定性好波纹系数小。2.2.3 后处理 电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能如耐蚀性抗变色能
7、力可焊性等。 脱水处理 水中添加脱水剂如镀亮镍后处理 钝化处理 提高镀层耐蚀性如镀锌 防变色处理水中添加防变色药剂如镀银 提高可焊性处理如镀锡因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。3. 电镀的分类3.1按镀层组成分单金属电镀(应用较广的镀层有锌镉铜铬锡镍金银等) 二元合金电镀(常用的有锡-铅合金锌-镍锌-钴铜-锡等)合金电镀 三元合金电镀(常用的有铜-锡-锌锌-镍-铁等) 多元合金电镀(基本处于研究阶段)复合电沉积 (电镀层中嵌入固体颗粒形成复合镀层)3.2 按获取镀层方式分 挂镀(Rack Plating) 常规电镀 滚镀(Barrel Plating) 电刷镀 脉冲电镀 电铸
8、装饰性电镀如镀金镀银铜镍装饰铬电镀 防护性电镀如镀锌 耐磨性电镀如镀硬铬 功能性电镀 提高可焊性电镀如镀锡 增强导电性如镀银镀金 .4 电镀在表面处理技术领域的地位4.1 表面处理的方式和手段 电镀(电沉积) 阳极氧化(铝镁钛及它们的合金) 化学氧化(铝及其合金钢铁) 电化学及化学转化 铬酸盐处理(钢铁上的锌铬镀层铝镁铜) 磷酸盐处理(磷化) 热浸镀(常用的有热浸锌锡铝铅) 火焰喷涂 气喷涂 爆炸喷涂 热喷涂 电弧喷涂 电喷涂 等离子喷涂 高频感应喷涂 橡胶涂层 非金属涂覆 塑料涂层 油漆涂层 渗镀 化学气象沉积 扩散涂镀 真空镀膜 包镀 达克罗(Dacromet浸入锌铝锌铬浆液中形成涂层然后
9、烘烤干燥)4.2 电镀的现状和发展趋势 电镀由于工艺和技朮成熟在金属精饰中按吨位计占加工的首位。电镀的发展分三个时期第一时期为改善光泽或耐蚀性第二时期为因劳力不足而迈向胜利化自动化第三时期为减轻公害问题。电镀不可避免带来环境污染问题随着其它污染小的新技朮的发展电镀使用范围正面临着逐渐被压缩的威协。另一方面电镀本身也正在大力开发污染小新工艺同时开发能获取新功能镀层的工艺以拓展自身的生存空间。5 新产品开发段表面处理的工作内容5.1根据产品的用途和功能确定合适的表面处理方式。进行表面处理前需弄清使用材料，材料金属学状态，材料的表面状态镀层厚度耐蚀性要求外观要求每个电镀面的等级镀层检验规范等。以上内
10、容确定后才能确定合适表面处理方式和具体工艺。同为一种电镀由于材料的种类表面状态金属学状态不同所采取的工艺会有很大的不同如钛材上镀银与普通钢材镀银工艺上的区别对钢材除油活化(盐酸)镀铜镀镍预镀银镀银对钛材除油浸蚀(含氟化物的溶液)活化预镀银镀银5.2 寻找合适的供货商(针对NWE现有状况而言)基于NWE没有自己的表面处理部门寻找到合适供货商对NWE产品的表面处理至关重要是现阶段所有表面处理工作重心和核心。5.3 供货商的管控和辅导(针对NWE现有状况而言) 由委外加工单位组织产工和品保派相关技朮工程师参与。6表面处理外协商的寻找和管控61 部分表面处理外协商介绍公司名称年总产值硬件设施加工产品来
11、源厂房及设备配置使用工艺人员构成管理规范宏升电镀厂2千万租用厂房有专门的工艺管控室和质量管控室电镀加工为手工进行上挂后运输到加工线和产品加工完成后输送到下挂和检验室为自动线日本和香港产的药剂总经理有丰富的表面处理经验各部门经理主要负责业务对工艺和质量管控参与不多未见到成文管理规范大陆中有氧化厂租用厂房无专门的工艺管控室和质量管控室所有工序皆为手工进行大陆产的药剂有一来自航空工业的老专家负责技朮指导其余人员在技朮方面皆不专业无成文的管理规范大陆恒基3亿租用厂房有专门的工艺管控室和质量管控室电镀加工为手工进行上挂后运输到加工线和产品加工完成后输送到下挂和检验室为自动线大部分为香港产的药剂每个生产部门经理皆为技朮工程师工艺管控也由有经验的工程师主导工作有成文的管理规范香港和东南亚62 常见工艺和质量管控手段管控手段管控内容常用仪器工艺管控*化学分析
