金属腐蚀与防护(第三章)1

1、第三章第三章 电镀、化学镀、化学转化膜电镀、化学镀、化学转化膜Shuffle your iPods Look3.1 3.1 电镀、化学镀电镀、化学镀3.1 3.1 电镀电镀3.1.1 3.1.1 电镀过程及其反应电镀过程及其反应阴极反应：阴极反应：Men+ ne = Me 2H+ + 2e = H2阳极反应：阳极反应：Me- ne = Me n+。 OH- - 4e = 2H2O+O2Me n+SO4 2-Cl -OH -阴极上的电镀过程包括三个步骤：阴极上的电镀过程包括三个步骤：（1 1） 金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面; ;（2

2、 2） 金属水合离子脱水或络离子解离，金属离子在阴极上得金属水合离子脱水或络离子解离，金属离子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子到电子发生还原反应生成金属原子; ;（3 3） 还原的原子进入晶格结点。还原的原子进入晶格结点。3.1.1 3.1.1 电镀过程及反应电镀过程及反应电镀电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。3.1.1 3.1.1 电镀过程及反应电镀过程及反应 Electroplating is a plating proces

3、s that uses electrical Electroplating is a plating process that uses electrical current to reduce cations of a desired material from a current to reduce cations of a desired material from a solution and coat a conductive object with a thin layer solution and coat a conductive object with a thin laye

4、r of the material, such as a metal. of the material, such as a metal. 3.1.1 3.1.1 电镀过程及反应电镀过程及反应 金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件，要获金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件，要获得质量优良的镀层，还要有合理的镀液组成和合理的工艺控制。得质量优良的镀层，还要有合理的镀液组成和合理的工艺控制。 3.1.1 3.1.1 电镀过程及反应电镀过程及反应法拉第定律：第一定律：W= kW= kI I t t = = k k Q Q式中，W ：电极上形成的产物；I ： 电流； t: 通电时间；

5、Q : 电量k : 电化当量，表示通过单位电量时电极上形成的产物量第二定律： k= k= C C1 1 E Ee e式中， C1： 比例常数； Ee 化学当量3.1.1 电镀过程及反应电镀过程及反应当电极上通过当电极上通过1 法拉第电量时法拉第电量时 （1F=26.8 A*h），电极反应的产物为），电极反应的产物为 1 摩尔。摩尔。电流效率电流效率 = 实际镀层质量/理论值如：镀镍时，阴极上的副反应消耗部分电量： 2H+ +2e- =H2氰化镀铜和氰化镀锌时的效率： 60-70%电镀硬铬效率：8-16%问题： 有没有可能电流效率大于 100%，什么情况下发生？3.1.1 电镀过程及反应电镀过程

6、及反应 电镀溶液有固定的成分和含量要求，使之达到一定的化电镀溶液有固定的成分和含量要求，使之达到一定的化学平衡，具有所要求的电化学性能。学平衡，具有所要求的电化学性能。镀液构成：镀液构成：1.主盐和络盐：主盐即沉积金属的盐类，如硫酸铜、硫酸镍等，络盐如锌酸主盐和络盐：主盐即沉积金属的盐类，如硫酸铜、硫酸镍等，络盐如锌酸钠、氰锌酸钠等；钠、氰锌酸钠等；2.配合剂：配合剂与沉积金属离子形成配合物，改变镀液的电化学性质和金配合剂：配合剂与沉积金属离子形成配合物，改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程，对镀层质量有很大影响，是镀液的重要成分。常用属离子沉积的电极过程，对镀层质量有很大影响，是镀液

7、的重要成分。常用配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。3. 导电盐：其作用是提高镀液的导电能力，降低槽端电压提高工艺电流密度导电盐：其作用是提高镀液的导电能力，降低槽端电压提高工艺电流密度.例如镀镍液中加人例如镀镍液中加人Na2SO4。导电盐不参加电极反应，酸或碱类也可作为导电。导电盐不参加电极反应，酸或碱类也可作为导电物质。物质。4. 添加剂：包括添加剂：包括络合物，平整剂，光亮剂等，在电解液中加入后，能明显地络合物，平整剂，光亮剂等，在电解液中加入后，能明显地改善镀层的组织，使之平整，光亮，致密等

8、。改善镀层的组织，使之平整，光亮，致密等。3.1.2 3.1.2 电镀液组成电镀液组成Identify Base MetalCleanAcid Descale & ActivatePre-Plate(If required)Final PlatePost Treatments(As Specified)RinseRinseRinseRinseRinseDry & PackageStep 1Step 2Step 3Step 4Step 5Step 6Step 7Step 2RStep 3RStep 4RStep 5RStep 6RFor Example: Steel,Cooper

9、 , BrassFor Example:Degrease, Soak, &ElectrocleanFor Example:Hydrochloric, Sulfuric,or Fluoboric Acids.For Example:Cadmium, Chromium,Copper, Gold, Lead,Nickel. Silver, Solder, &TinFor Example:Chromates, Lacquers,& SealsFor Example: Box orHot Air Spin DryersFor Example: Copper,Sulfamate N

10、ickel, orNickel电镀应用遍及经济建设和日常生活的多个领域电镀应用遍及经济建设和日常生活的多个领域防护性：防护性：耐腐蚀：耐腐蚀：如钢铁表面镀锌，食品容器表面镀锡等如钢铁表面镀锌，食品容器表面镀锡等 抗磨和减磨：抗磨和减磨：轴和辊、模具表面镀铬，轴瓦上镀锡铅合金轴和辊、模具表面镀铬，轴瓦上镀锡铅合金功能性：抗高温氧化：功能性：抗高温氧化：镀铬合金，镀铬合金，Pt-Rh Pt-Rh 涂层涂层 磁性：磁性： Ni-FeNi-Fe等涂层等涂层， 导电性：导电性：镀铜或者镀银镀铜或者镀银 消光或吸光消光或吸光：镀黑铬，黑镍等：镀黑铬，黑镍等装饰性：装饰性：防金镀层，日用品零件外露的光泽涂层

11、防金镀层，日用品零件外露的光泽涂层化学镀是在无电流通过（无外界动力）时借助还原剂化学镀是在无电流通过（无外界动力）时借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种方法。原沉积在零件表面上的一种方法。 成分成分 作用作用 实例实例 金属盐提供被沉积的金属离子提供被沉积的金属离子 还原剂还原金属离子，化学镀的驱动力还原金属离子，化学镀的驱动力 络合剂防止产生金属氢氧化物沉淀，在酸性防止产生金属氢氧化物沉淀，在酸性溶液中控制反应速度和防止自然分解溶液中控制反应速度和防止自然分解pH值调节剂调节调节pH值，控制反应速度值，控制反应速度NH4OH、KOH、NaOH、无机酸、无机酸、有机酸有机酸 缓冲剂防止溶液工作中防止溶液工作中pH值波动值波动 稳定剂防止自然分解，延长使用寿命防止自然分解，延长使用寿命 改善剂改善镀层性质，增加光泽防止针孔改善镀层性质