【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 曲線斜率等目的 。 ? 同時(shí) ， 添加劑的存在對(duì)電沉積層的性能影響極大 ， 通常使鍍層的硬度增加 ， 而內(nèi)應(yīng)力和脆性則可能是提高 ， 也可能是降低 。 ? 而且即使是同一種表面活性劑 ， 隨其濃度的不問(wèn) ， 具影響情況也不一樣 。 影響鍍層質(zhì)量的因素 ? 溶劑對(duì)鍍層質(zhì)量也應(yīng)有一定影響 。 電鍍液溶劑必須具有下列性質(zhì)： ? (1)電解質(zhì)在其中是可溶的； ? (2)具有較高的介電常數(shù) ， 使溶解的電解質(zhì)完全或大部分電離成離子 。 ? 電鍍中用的溶劑有水 、 有機(jī)溶劑和熔鹽體系等 。 電鍍工藝對(duì)鍍層影響 ? 電流密度對(duì)鍍層的影響主要體現(xiàn)在： ? 電流密度大 ， 鍍同樣厚度的鍍層所需時(shí)間短 ， 可提高生產(chǎn)效率 ， 同時(shí) ， 電流密度大 ， 形成的晶核數(shù)增加 ， 鍍層結(jié)晶細(xì)而緊密 ， 從而增加鍍層的硬度 、 內(nèi)應(yīng)力和脆性 ， 但電流密度太大會(huì)出現(xiàn)枝狀晶體和針孔等 。 ? 對(duì)于電鍍過(guò)程 ， 電流密度存在一個(gè)最適宜范圍 。 電鍍工藝對(duì)鍍層影響 ? 電解液溫度對(duì)鍍層的影響體現(xiàn)在：提高鍍液溫度有利于生成較大的晶粒 ， 因而鍍層的硬度 、 內(nèi)應(yīng)力和脆性以及抗拉強(qiáng)度降低 。 ? 同時(shí)溫度提高 ， 能提高陰極和陽(yáng)極電流效率 ， 消除陽(yáng)極鈍化 ， 增加鹽的溶解度和溶液導(dǎo)電能力 ， 降低濃差極化和電化學(xué)極化 ， ? 但溫度太高 ， 結(jié)晶生長(zhǎng)的速度超過(guò)了形成結(jié)晶活性的生長(zhǎng)點(diǎn) ， 因而導(dǎo)致形成粗晶和孔隙較多的鍍層 。 電鍍工藝對(duì)鍍層影響 ? 電解液的攪拌有利于減少濃差極化 ， 利于得到致密的鍍層 ， 減少氫脆 。 ? 同時(shí)電解液的 pH值 、 沖擊電流和換向電流等的使用對(duì)鍍層質(zhì)量亦有一定影響 。 陽(yáng)極 ? 電鍍時(shí)陽(yáng)極對(duì)鍍層質(zhì)量亦有影響 。 ? 陽(yáng)極氧化一般經(jīng)歷活化區(qū) (即金屬溶解區(qū) )、 鈍化區(qū) (表面生成鈍化膜 )和過(guò)鈍化區(qū) (表面產(chǎn)生高價(jià)金屬離子或析出氧氣 )三個(gè)步驟 。 ? 電鍍陽(yáng)極的選擇應(yīng)是與陰極沉積物種相同 ， 鍍液中的電解質(zhì)應(yīng)選擇不使陽(yáng)極發(fā)生鈍化的物質(zhì) ， 電鍍過(guò)程中可調(diào)節(jié)電流密度保持陽(yáng)極在活化區(qū)域 。 ? 如果某些陽(yáng)極 (如 Cr)能發(fā)生劇烈鈍化則可用惰性陽(yáng)極 。 電鍍生產(chǎn)工藝 ? 電鍍生產(chǎn)工藝流程一般包括 鍍前處理 、 電鍍 和 鍍后處理 三大步 。 ? 鍍件的鍍前處理是決定電鍍質(zhì)量的最重要的因素之 — “ 。 在實(shí)際生產(chǎn)中 ， 電鍍故障率的 80％ 以上出在前處理工序 。 ? 在工件的表面難免存在著各種各樣的表面變性層 、 氧化層 、 油污層(特別是油污層中含有各種各樣的小的微粒 )， 要想得到結(jié)合力好的鍍層 ， 必須進(jìn)行一系列的前處理工作 ， 以除去這些阻礙鍍層金屬中的原子按基體的晶格結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)的阻擋層 。 電鍍生產(chǎn)工藝 ? 機(jī)械加工 指用機(jī)械的方法 ， 除去鍍件表面的毛刺 、 氧化物層和其他機(jī)械雜質(zhì) ， 使鍍件表面光潔平整 ， 這樣可使鍍層與整體結(jié)合良好 ，防止毛刺的發(fā)生 。 有時(shí)對(duì)于復(fù)合鍍層 ， 每鍍一種金屬均須先進(jìn)行該處理 。 除機(jī)械加工拋光外 ， 還可用電解拋光使鍍件表面光潔平整 。機(jī)械整平工作包括磨光 、 機(jī)械拋光 、 滾光 、 噴砂處理等 。 ? 拋光 包括化學(xué)及電化學(xué)拋光 ， 以獲得光亮表面 。 ? 除油 包括機(jī)械除油 、 有機(jī)溶劑除油 、 乳液除油 、 化學(xué)院油 、 電化學(xué)除油等 ， 消除基體表面上的油脂 。 ? 酸洗 包括浸酸 、 除銹 、 弱浸蝕 ， 除去鍍件表面氧化層或其他腐蝕物 。 ? 水洗 包括熱水洗 、 冷水洗 、 唆淋清洗 、 逆流漂洗 、 超聲波清洗等 。 電鍍生產(chǎn)工藝 ? 工件鍍前的表面狀態(tài) ? 由于工件的材質(zhì) 、 加工方法 、 保存方式的不同 ， 其表面的狀態(tài)有著很大的不同 。 要想做好鍍前的準(zhǔn)備工作 ， 應(yīng)對(duì)工件的來(lái)樣狀態(tài)做系統(tǒng)的調(diào)查 ， 并采取相應(yīng)的表面處理方法 。 基體 污垢 (塵埃、油脂 )層 銹、層狀污物層 氧化層 加工層 擴(kuò)散層 金屬表面的斷面模型圖 電鍍生產(chǎn)工藝 ? 電鍍：鍍件經(jīng)鍍前處理 ， 即可進(jìn)入電鍍工序 。 在進(jìn)行電鍍時(shí)還必須注意電鍍液配方 ， 電流密度的選擇以及溫度 、 pH等的調(diào)節(jié) 。 ? 鍍后處理：鍍件經(jīng)電鍍后表面常吸附著鍍液 ， 若不經(jīng)處理可能腐蝕鍍層 。 水洗和烘干是最簡(jiǎn)單的鍍后處理 。 視鍍層使用的目的 ， 鍍層可能還需要進(jìn)行一些特殊的鍍后處理 。 如鍍 Zn， Ni后的鈍化處理和鍍 Ag后的防變色處理等 。 幾種典型的電鍍過(guò)程 ? 電鍍一般分為單金屬電鍍 、 合金電鍍 、 復(fù)合電鍍和熔鹽電鍍等幾種類型 ， 根據(jù)鍍層應(yīng)具有的性能不同 ， 可選擇不同類型的電鍍方式 。 單金屬電鍍 ? 鍍 鋅 ? 鋅機(jī)械強(qiáng)度不高 ， 在室溫下具有脆性 ， 因而不適合做工程材料 。 然而由于它所特有的電化學(xué)性能使其在電池與表面處理行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用 ， 它的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為 ， 鍍鋅層對(duì)鋼鐵基體來(lái)說(shuō)是典型的陽(yáng)極鍍層 ， 它對(duì)基體金屬起電化學(xué)保護(hù)作用 。 ? 由于鋅在空氣中比較穩(wěn)定 ， 而且成本較低 。 純凈的鍍鋅層 ， 在常溫和大陸性氣候條件下比較穩(wěn)定 。 ? 鍍鋅層的防護(hù)能力與鍍層的厚度有關(guān) ， 鍍層厚 ， 防護(hù)性強(qiáng) 。 ? 鍍鋅層經(jīng)鈍化處理后 ， 其防護(hù)性能大大提高 。 一般說(shuō)來(lái) ， 對(duì)于相同厚度的鍍層 ， 其防蝕能力可提高 5— 8倍 。 鍍鋅層還能通過(guò)鈍化染色使表面美觀 。 單金屬電鍍 ? 電鍍鋅溶液的分類及特點(diǎn) ? 鍍鋅溶液分為氰化和無(wú)氰兩大類 。 氰化物鍍鋅又分為高氰 、 中氰和低氮；無(wú)氰鍍鋅可分為酸性和堿性等苦干類型 。 單金屬電鍍 ? 電鍍鋅溶液的分類及特點(diǎn) 單金屬電鍍 ? 氰化物鍍鋅 ? 氰化物鍍鋅工藝 單金屬電鍍 ? 氰化物鍍鋅電極反應(yīng) ? 氰化物鍍鋅電解液中存在著兩種能與 Zn2+離子配合的配位劑 ， 即NaCN和 NaOH， 在電解液中它們都有一定的游離量 。 在配伍劑過(guò)量的情況下 ， Zn2+離子分別與 CN離子和 OH離子形成配位數(shù)為 4的陰配離子 ， 即 [Zn(CN)4]2和 [Zn(OH)4]2。 這兩種配離子在電極表面形成表面配合物 Zn(OH)2， Zn(OH)2在電極上得電子還原為鋅 。 其陰陽(yáng)極反應(yīng)如下： 單金屬電鍍 ? 堿性鋅酸鹽鍍鋅 ? 鋅酸鹽鍍液的主要成分為氧化鋅與氫氧化鈉 。 ? 堿性鍍鋅液的組成及工藝條件如下： 單金屬電鍍 ? 堿性鋅酸鹽鍍鋅電極反應(yīng)： 單金屬電鍍 ? 堿性鋅酸鹽鍍液添加劑 ? 氧化鋅 堿性鍍鋅的主要成分 , 和氫氧化鈉作用生成鋅酸鹽 。 ? 氫氧化鈉 主要配位劑 。 一般希望氫氧化鈉含量稍高些 ， 這有利于配離子的穩(wěn)定 ， 提高陰極極化和獲得細(xì)致的結(jié)晶 ， 有利于提高溶液的導(dǎo)電性 。 ? 水溶性表面活性物質(zhì) DE(二甲胺 )和 DPE(二甲基氨基丙胺 )， 在電鍍過(guò)程中 ， 能吸附在陰極表面 ， 抑制鋅配離子放電 ， 提高陰極極化 ，使鍍層結(jié)晶細(xì)致 。 ? 光亮劑 為了改善堿性無(wú)氰鍍鋅的光亮性 ， 常加入少量光亮劑 (如香草醛 、 香豆素等 )。 EDTA(乙二胺四乙酸 )本身不是光亮劑 ， 但同香革醛配合使用 ， 可顯著增加光亮效果和延長(zhǎng)光亮劑壽命 。 單金屬電鍍 ? 鍍銅 ? 由于銅在電化學(xué)序中位于正電性金屬之列 ， 因此鋅 、 鐵等金屬上的銅鍍層屬于陰極性鍍層 。 當(dāng)鍍層有孔隙 、 缺陷或損傷時(shí) ， 在腐蝕介質(zhì)作用下 ， 基體金屬成為陽(yáng)極受到腐蝕 ， 其腐蝕速度將比未鍍銅時(shí)快 。 所以銅層不能用做裝飾和防護(hù)性鍍層 ， 通常情況下銅作為金 、銀 、 鎳等金屬鍍層的底層 。 ? 銅鍍層是防止?jié)B碳 、 滲氯的優(yōu)良鍍層 ， 因?yàn)樘己偷谄渲械臄U(kuò)散滲透很困難 。 ? 在某些情況下 ， 鍍銅的鋼鐵件可用來(lái)代替銅零件 ， 以節(jié)約有色金屬 。 ? 在鋼鐵件上鍍銀 、 鉛時(shí) ， 先以銅為中間層 ， 即通常所采用的厚銅薄鎳鍍層 。 這樣不但可以減少鍍層孔隙 ， 而且可以節(jié)約鎳的耗用量 。 單金屬電鍍 ? 最為引入注目的是 ， 隨著電子工業(yè) 、 信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ， 在印刷電路板領(lǐng)域 ， 鍍銅技術(shù)得到了迅速的發(fā)展： ? 一種是電解銅箔的制造 ， 所制得的銅箔被用來(lái)制造覆銅板； ? 一種是印刷電路板的通孔電鍍和布線 ， 微米級(jí)布線的實(shí)現(xiàn)使得印制板的集成化更加提高了 。 ? 近年來(lái)硫酸鹽酸性鍍鋼技術(shù)再次得到了迅速的發(fā)展 ， 這主要?dú)w功于優(yōu)良的酸性鍍銅添加劑的出現(xiàn) 。 ? 焦磷酸鹽鍍銅由于其廢水處理困難 、 成本高等缺點(diǎn)的限制 ， 其用量呈下降的趨勢(shì) 。 單金屬電鍍 ? 電鍍銅溶液的分類及特點(diǎn) 單金屬電鍍 ? 硫酸鹽鍍銅電解液組成及工藝條件 單金屬電鍍 ? 硫酸鹽鍍銅電極反應(yīng) ? (1)陰極反應(yīng) ? 近年來(lái)的研究結(jié)果表明 ， 酸性鍍銅時(shí)的陰極過(guò)程由如下兩步連續(xù)的放電反應(yīng)和一個(gè)結(jié)晶過(guò)程組成 。 ? 控制步驟是與陰極過(guò)電勢(shì)密切相關(guān)的 。 當(dāng)陰極過(guò)電勢(shì)較小時(shí) ， 電極過(guò)程為 Cu+的遲緩放電所控制；若陰極過(guò)電勢(shì)較大時(shí) ， 反應(yīng) (1)變成控制步驟 。 由于在光亮酸性鍍銅電解液中使用了吸附能力強(qiáng)的各種有機(jī)添加劑 ， 故陰極過(guò)電勢(shì)較大 ， 所以反應(yīng) (1)常常為陰極過(guò)程的控制步驟 。 單金屬電鍍 ? (2)陽(yáng)極反應(yīng) ? 酸性鍍銅時(shí) ， 陽(yáng)極正常溶解的反應(yīng)為 ? 當(dāng)陽(yáng)極不完全氧化時(shí) ， 可能有反應(yīng) ? 陽(yáng)極附近 Cu+積累會(huì)導(dǎo)致發(fā)生歧化反應(yīng) ， 即 ? 從而產(chǎn)生金屆銅粉 (陽(yáng)極泥的主要成分 )。 它的產(chǎn)生也會(huì)使陰極鍍層產(chǎn)生毛刺 。 為了消除毛刺 ， 除對(duì)光亮鍍銅電解液加強(qiáng)過(guò)濾外 ， 還應(yīng)采用含磷的銅陽(yáng)極 。 單金屬電鍍 ? 添加劑的整平作用 ? 電解液的整平作用是指電解液所具有的能使鍍層的微觀輪廓比底層更平滑的能力 (微觀分散能力 )。 所謂微觀輪廓一般是指粗糙度小于 。 ? 能使金屬電沉積的結(jié)果在微觀粗糙表面上產(chǎn)生正整平作用的添加劑稱為整平劑 。 整平劑具有下述特點(diǎn)： ? ① 能強(qiáng)烈地阻化陰極過(guò)程 ， 使陰極極化提高 50— 120mV， 而光亮劑只能提高 10— 30mV。 ? ⑦ 能夾雜在鍍層中或在陰極上還原而被消耗 。 ? ③ 整平劑在峰處的吸附量大于谷處的吸附量 。 ? 光亮劑有明膠 、 尿素 、 硫脲 、 淀粉 、 連苯三酚 、 氨基酚等 。 目前市場(chǎng)上的含有高分子表面活性劑和不飽和硫化物組成 。 單金屬電鍍 ? 光亮酸性硫酸鹽鍍鋼的預(yù)鍍問(wèn)題 ? 光亮酸性鍍銅不能直接在鋼鐵零件上獲得結(jié)合力良好的銅鍍層 ， 結(jié)合力不好的原因主要由于鋼鐵件在電解液中存在置換反應(yīng) ? 置換銅是疏松的 ， 在疏松的置換銅上繼續(xù)電鍍 ， 不可能獲得與基體結(jié)合良好的鍍層 。 ? 銅鐵電偶的電勢(shì)差約 ， 置換反應(yīng)很快 。 ? 銅和鐵的電勢(shì)非常接近 ， 幾乎沒(méi)有置換反應(yīng)發(fā)生 。 ? 鋼鐵零件可在氰化鍍銅電解液中直接鍍銅 ， 且結(jié)合力良好 。 ? 在氰化物鍍銅電解液中 ， 單金屬電鍍 ? 目前國(guó)內(nèi)解決光亮酸性鍍銅結(jié)合力問(wèn)題主要采用預(yù)鍍 、 化學(xué)浸鍍等方法 。 ? (1)預(yù)鍍 有預(yù)鍍鎳 、 預(yù)鍍氰化銅 ， 以預(yù)鍍鎳較多 。 ? (2)浸鎳預(yù)鍍 浸鎳頂鍍是浸鎳和電鍍鎳同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程 。 目前該工藝已大量用于生產(chǎn) 。 實(shí)踐證明 ， 這種工藝所用電解液性能穩(wěn)定 、 維護(hù)方便 ， 是酸性鍍銅預(yù)鍍的良好工藝 ， 尤其適用于鐵管狀零件 ， 因?yàn)榻囶A(yù)鍍能像化學(xué)鍍鐐一樣 ， 內(nèi)壁也鍍上了鎳 。 單金屬電鍍 ? 鍍鎳 用于裝飾鍍層 ， 功能性鍍層 ， 例如 ， 耐腐蝕 、 耐磨 、 耐熱杜層以及模具的制造等方面 。 ? 鍍鉻 在作為裝飾性鍍層使用時(shí) ， 一般都鍍?cè)诠饬伶囧儗拥谋砻?， 鍍層厚度 ~?m。 在作為功能性鍍層厚度 2?m。 ? 鍍貴金屬 近些年來(lái) ， 許多貴金屬在電子工業(yè)中越來(lái)越重要 。 特別是銀和金 ， 由于具有良好的電性能 ， 所以應(yīng)用增加 。 在化學(xué)工業(yè)和在高級(jí)測(cè)旦儀器制造業(yè) 、 空間工業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)的其他部門中部應(yīng)用貴金屬鍍層 。 由于貴金屬的價(jià)格很高 ， 一般在其他金屬鍍層上沉積薄鍍層 。 合金電鍍 ? 電鍍合金