《电镀及阳极氧化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电镀及阳极氧化（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电镀工艺的分类和处理方法电镀（Electroplating）就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程， 是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提 高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀 工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金 属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上 金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀 的金属）、增加硬度、防
2、止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。电镀生产的基本工序（磨光一抛光）一上挂一脱脂除油一水洗一（电解抛光或化学抛光）一 酸洗活化f （预镀）f电镀f水洗f （后处理）f水洗f乾燥f下挂f检验包装电镀生产的工作条件 电镀工作条件是指电镀时的操作变化因素，包括：电流密度、温度、 搅拌和电源的波形等。1. 阴极电流密度任何镀液都有一个获得良好镀层的电流密度范围，获得良好镀层的最小电流密度称电流 密度下限，获得良好镀层的最大电流密度称电流密度上限。一般来说，当阴极电流密度过低 时，阴极极化作用小，镀层的结晶晶粒较粗，在生产中很少使用过低的阴极电流密度。随着 阴极电流密度的增大，阴极的极化作用
3、也随之增大（极化数值的增加量取决于各种不同的电 镀溶液），镀层结晶也随之变得细致紧密；但是阴极上的电流密度不能过大，不能超过允许 的上限值（不同的电镀溶液在不同工艺条件下有着不同的阴极电流密度的上限值），超过允许 的上限值以后，由于阴极附近严重缺乏金属离子的缘故，在阴极的尖端和凸出处会产生形状 如树枝的金属镀层、或者在整个阴极表面上产生形状如海绵的疏松镀层。在生产中经常遇到 的是在零件的尖角和边缘处容易发生“烧焦”现象，严重时会形成树枝状结晶或者是海绵状 镀层。2. 电镀溶液温度当其它条件（指电压不变，由于离子扩散速度加快，电流会增大）不变时，升高溶液的 温度，通常会加快阴极反应速度和离子扩散
4、速度，降低阴极极化作用，因而也会使镀层结晶 变粗。但是不能认为升高溶液温度都是不利的，如果同其它工艺条件配合恰当，升高溶液温 度也会取得良好效果。例如升高温度可以提高允许的阴极电流密度的上限值，阴极电流密度 的增加会增大阴极极化作用，以弥补升温的不足，这样不但不会使镀层结晶变粗而且会加快 沉积速度，提高生产效率。此外还可提高溶液的导电性、促进阳极溶解、提高阴极电流效率 （镀铬除外）、减少针孔、降低镀层内应力等效果。3. 搅拌搅拌会加速溶液的对流，使阴极附近消耗了的金属离子得到及时补充和降低阴极的浓差 极化作用，因而在其它条件相同的情况下，搅拌会使镀层结晶变粗。 采用搅拌的电镀 液必须进行定期或
5、连续过滤，以除去溶液中的各种固体杂质和渣滓，否则会降低镀层的结合 力并使镀层粗糙、疏松、多孔。4. 电源 电镀生产中常用的电源有整流器和直流发电机，根据交流电源的相数以及整流电路的不 同可获得各种不同的电流波形。例如单相半波、单相全波、三相半波和三相全波等。实践证 明，电流的波形对镀层的结晶组织、光亮度、镀液的分散能力和覆盖能力、合金成分、添加 剂的消耗等方面都有影响，故对电流波形的选择应予重视。目前除采用一般的直流电外，根 据实际的需要还可采用周期换向电流及脉冲电流。编辑本段典型电镀技术介绍1.无氰碱性亮 铜在铜合金上一步完成预镀与加厚，镀层厚度可达10p m以上，亮度如酸性亮铜镀层，若进行
6、发黑处理可达漆黑效果，已在1万升槽正常运行两年。 能完全取代传统氰化镀 铜工艺和光亮镀铜工艺，适用于任何金属基材：纯铜丶铜合金丶铁丶不锈钢丶锌合金压铸件、 铝丶铝合金工件等基材上，挂镀或滚镀均可。2. 无氰光亮镀银普通型以硫代硫酸盐为主络合剂，高级型以不含硫的有机物为主络合剂。全光亮镀层厚度可达40p m以上，镀层表面电阻41p Qcm,硬度HV101.4,热冲击250C合格，非 常接近氰化镀银的性能。3. 无氰自催化化学镀金主盐采用Na3Au(SO3)2，金层厚度可达1.5p m,已用在高密度柔性线路板和电子陶瓷 上镀金。4. 非甲醛自催化化学镀铜用于线路板的通孔镀和非导体表面金属化。革除有
7、毒甲醛代之以廉价无毒次磷酸盐，目前国内外尚无商业化产品。已基本完成实验室研究，沉积速度34p m/h，寿命达10循环 (MTO )以上，镀层致密、光亮。但有待进一步完善和进行中试考验。5. 纯钯电镀Ni会引发皮炎，欧盟早已拒绝含Ni饰品进口，钯是最佳的代Ni金属。本项目完成于 1997年，包括二种工艺，一是薄钯电镀，厚度0.10.2p m,已用在白铜锡上作为防腐装饰 性镀层和防银变色层；二是厚钯电镀，厚度达3p m无裂纹(目前的国际水平)，因钯昂贵， 目前尚未进入国内市场。6. 三价铬锌镀层蓝白和彩色钝化剂以三价铬盐代替致癌的六价铬盐。蓝白钝化色泽如镀铬层，通过中性盐雾实验24小时 以上，一些
8、特殊处理的可达到中性盐雾试验96 小时以上，已经历了十年的市场考验。彩色 钝化相较蓝白钝化，色泽鲜艳，其中性盐雾试验时间较蓝白钝化高出许多，可达到48至120 小时。7. 纯金电镀主盐为KAu(CN)2,属微氰工艺。镀层金纯度99.99%，金丝(30p m)键合强度5g, 焊球(25p m)抗剪切强度1.2Kg。努普硬度H90,已用于高密度柔性线路板镀金。8. 白钢电镀有Pd (60) Ni (40)和Pd (80) Ni (20)两种，已在电子产品中用作代金镀层和防银 变色层。9. 纳米镍应用纳米技术研发的环保型产品，能完全取代传统氰化镀铜预镀和传统化学镍，适用于 铁件、不锈钢、铜、铜合金、
9、铝、铝合金、锌、锌合金、钛等等，挂镀或滚镀均可。10. 高速镀铬节省成本、高镀速、高耐磨、高抗腐蚀性能。不但可提高电流效率，更可增强耐磨和抗 腐蚀性能。适用于任何镀硬铬处理，包括； 微裂纹铬, 乳白铬，也可用于光亮铬等。质量 好、工艺稳定、生产效率高、节约能源、经济效益显着。11. 其它技术贵金属金、银、钯回收技术；金刚石镶嵌镀技术；不锈钢电化学和化学精抛光技术；纺 织品镀铜、镀镍技术；硬金（Au-Co, Au-Ni）电镀；钯钻合金电镀；枪黑色SnNi电镀； 化学镀金；纯金浸镀；化学沉银；化学沉锡。编辑本段电镀方式 电镀分为挂镀、滚镀、 连续镀和刷镀等方式，主要与待镀件的尺寸和批量有关。挂镀适
10、用于一般尺寸的制品，如汽 车的保险杠，自行车的车把等。滚镀适用于小件，如紧固件、垫圈、销子等。连续镀适用于 成批生产的线材和带材。刷镀适用于局部镀或修复。电镀液有酸性的、碱性的和加有铬合剂 的酸性及中性溶液，无论采用何种镀覆方式，与待镀制品和镀液接触的镀槽、吊挂具等应具 有一定程度的通用性。编辑本段镀层分类 镀层分为装饰保护性镀层和功能性镀层两类。 装饰保护性镀层主要是在铁金属、非铁金属及塑料上的镀铬层，特别是钢的铜-镍-铬层，锌及钢上的镍 -铬层。为了节约镍，人们已能在钢上镀铜-镍/铁-高硫镍-镍/铁-低固分镍-铬层。与镀铬层相 似的锡/镍镀层，可用于分析天平、化学泵、阀和流量测量仪表上。功
11、能性镀层这种镀层种类很多，如：提高与轴颈的相容性和嵌入性的滑动轴承罩镀层，铅-锡， 铅-铜-锡，铅-铟等复合镀层；用于耐磨的中、高速柴油机活塞环上的硬铬镀层，这种镀层 也可用在塑料模具上，具有不粘模具和使用寿命长的特点；在大型人字齿轮的滑动面上镀 铜，可防止滑动面早期拉毛；用于防止钢铁基体遭受大气腐蚀的镀锌;防止渗氮的铜锡 镀层;用于收音机、电视机制造中钎焊并防止钢与铝间的原电池腐蚀的锡锌镀层。适用于 修复和制造的工程镀层，有铬、银、铜等，它们的厚度都比较大，硬铬层可以厚达300 微米。 编辑本段电镀电源电源组成主电路主要包括主变压器、功率整流器件和一些检测、保护装置等。电镀电源中的主变 压器
12、是将交流电源电压降低为电镀工艺所需要的电压值。晶闸管整流器中使用的是工频 （50Hz）变压器，高频开关电源中使用的是高频1050kHz）变压器。检测装置包括电压表、电 流互感器等。保护装置主要是用于功率整流器件的过流保护。 控制电路主要包括晶闸 管或 IGBT 等的触发控制电路，电源的软启动电路，过流、过压保护电路，电源缺相保护电 路等。电源特点1、节能效果好开关电源由于采用了高频变压器，转换效率大大提高，正常情况下较可控硅设备提高效率10%以上，负载率达 70%以下时较可控硅设备提高效率30%以上。2、 输出稳定性高由于系统反应速度快（微秒级），对于网电及负载变化具有极强的适应 性，输出精度
13、可优于 1%。开关电源的工作效率高、所以控制精度高，有利于提高产品质量。3、 输出波形易于调制 由于工作频率高，其输出波形调整相对处理成本较低，可以较方 便的按照用户工艺要求改变输出波形。这样对于工作现场提高工效，改善加工产品质量有较 强作用。4、体积小、重量轻 体积与重量为可控硅电镀电源的 1/5-1/10，便于规 划、扩建、移动、维护和安装。1. 材料和设备术语1 阳极袋：用棉布或化纤织物制成的套在阳极上，以防止阳极泥渣进入溶液用的袋子。2 光亮剂：为获得光亮镀层在电解液中所使用的添加剂。3 阻化剂：能够减缓化学反应或电化学反应速度的物质。 4 表面活性剂：在添加量很低的情况下也能显著降低
14、界面张力的物质。 5 乳化剂：能降低互不相溶的液体间的界 面张力，使之形成乳浊液的物质。 6 络合剂：能与金属离子或含有金属离子的化合物 结合而形成络合物的物质。 7 绝缘层：涂于电极或挂具的某一部分，使该部位表面不 导电的材料层。8 挂具（夹具）：用来悬挂零件，以便于将零件放于槽中进行电镀或其他处理的工具。9 润湿剂：能降低制件与溶液间的界面张力，使制件表面容易被润湿的物质。 10添加剂：在溶液中含有的能改进溶液电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。 11缓冲剂：能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。12移动阴极：采用机械装置使被镀制件与极杠一起作周期性往复运动的阴极。2. 测试和
15、检验相关术语1 不连续水膜：通常用于表面被污染所引起的不均匀润湿性，使表面上的水膜变的不连续。2 孔隙率：单位面积上针孔的个数。3 针孔：从镀层表面直至底层覆盖层或基体金属的微小孔道，它是由于阴极表面上 的某些 点 的电沉积过程受到障碍，使该处不能沉积镀层，而周围的镀层却不断加厚所造成。4 变色：由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化（ 如发暗、失色等）。5 结合力：镀层与基体材料结合的强度。6 起皮：镀层成片状脱离基体材料的现象。7 剥离：某些原因（例如不均匀的热膨胀或收缩）引起的表面镀层的破碎或脱落。8 桔皮：类似于桔皮波纹状的表面处理层。9 海绵状镀层：在电镀过程中形成的与基体材料结合
16、不牢固的疏松多孔的沉积物。10 烧焦镀层：在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物，其中常含 有氧化物或其他杂质。11 麻点：在电镀或腐蚀中，与金属表面上形成的小坑或小孔。12 粗糙：在电镀过程中，由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。13 镀层钎焊性：镀层表面被熔融焊料润湿的能力。3.镀锌 电镀锌：就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。 与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层。被广泛用于保 护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。镀覆技术包括槽镀（或挂镀）、滚镀（适合小 零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类：1氰化物镀锌由
