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电镀讲义
发布时间:2023-07-20 08:39 [ 我要自学网原创 ] 发布人: 快乐小女 阅读: 7388

电镀

一.电镀原理

电镀需要一个向电镀槽供电的低压大电流电源以及由电镀液、待镀零件(阴极)和阳极构成的电解装置。其中电镀液成分视镀层不同而不同,但均含有提供金属离子的主盐,能络合主盐中金属离子形成络合物络合剂,用于稳定溶液酸碱度的缓冲剂,阳极活化剂和特殊添加物(如光亮剂、晶粒细化剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂和抑雾剂等)。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。因此,这是一个包括液相传质、电化学反应和电结晶等步骤的金属电沉积过程。


在盛有电镀液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。


 

 

 

二.电镀分类



按照镀层种类分类


 

按用途分类可分为:

①防护性镀层:如Zn、Ni、Cd、Sn和Cd-Sn等镀层,作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层;

②防护.装饰镀层:如Cu—Ni—Cr、Ni-Fe-Cr复合镀层等,既有装饰性,又有防护性;

③装饰性镀层:如Au、Ag以及Cu.孙仿金镀层、黑铬黑镍镀层等;

④修复性镀层:如电镀Ni、Cr、Fe层进行修复一些造价颇高的易磨损件或加工超差件;

⑤功能性镀层:如Ag、Au等导电镀层;Ni-Fe、Fe-Co、Ni-Co等导磁镀层;Cr、Pt-Ru等高温抗氧化镀层;Ag、Cr等反光镀层;黑铬、黑镍等防反光镀层;硬铬、Ni.SiC等耐磨镀层;Ni.VIEE、Ni.C(石墨)减磨镀层等;Pb、Cu、Sn、Ag等焊接性镀层;防渗碳镀Cu等。

 

电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,电镀待镀的工件做阴极,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、防止磨耗、提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观。


利用电解池原理在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀,一般都较薄,从几个微米到几十微米不等。通过电镀,可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层,还可以修复磨损和加工失误的工件。

 

 

 

 

三.电镀工艺讲解


 

热脱脂


电解脱脂


 

 

 

六.电镀产品此外,依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下:

1.镀铜:打底用,增进电镀层附着能力,及抗蚀能力。(铜容易氧化,氧化后,铜绿不再导电,所以镀铜产品一定要做铜保护)

2.镀镍:打底用或做外观,增进抗蚀能力及耐磨能力,(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。(注意,许多电子产品,比如DIN头,N头,已经不再使用镍打底,主要是由于镍有磁性,会影响到电性能里面的无源互调)

3.镀金:改善导电接触阻抗,增进信号传输。(金最稳定,也最贵。)

4.镀钯镍:改善导电接触阻抗,增进信号传输,耐磨性高于金。

5.镀锡铅:增进焊接能力,快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。

6.镀银:改善导电接触阻抗,增进信号传输。(银性能最好,容易氧化,氧化后也导电)


单金属电镀

单金属电镀至今已有170多年历史,元素周期表上已有33种金属可从水溶液中电沉积制取。常用的有电镀锌、镍、铬、铜、锡、铁、钴、镉、铅、金、银等l0余种。在阴极上同时沉积出两种或两种以上的元素所形成的镀层为合金镀层。合金镀层具有单一金属镀层不具备的组织结构和性能,如非晶态Ni—P合金,相图上没有的各蕊sn合金,以及具有特殊装饰外观,特别高的抗蚀性和优良的焊接性、磁性的合金镀层等。


复合镀

复合镀是将固体微粒加入镀液中与金属或合金共沉积,形成一种金属基的表面复合材料的过程,以满足特殊的应用要求。根据镀层与基体金属之间的电化学性质分类,电镀层可分为阳极性镀层阴极性镀层两大类。凡镀层金属相对于基体金属的电位为负时,形成腐蚀微电池时镀层为阳极,故称阳极性镀层,如钢铁件上的镀锌层;而镀层金属相对于基体金属的电位为正时,形成腐蚀微电池时镀层为阴极,故称阴极性镀层,如钢铁件上的镀镍层和镀锡层等。


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。

 

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