电镀与化学镀

1、腐蚀环境条件与常见腐蚀形态常见腐蚀形态解析 腐蚀疲劳(corrosion fatigue)腐蚀疲劳是设备在受循环应力和腐蚀环境共同作用下所产生的一种脆性断裂。（1）介质必须对压力容器与之接触的那部分材料有腐蚀性，否则便是一般疲劳。（2）应力必须是交变的，若为静态载荷，则为SCC。(应力腐蚀)腐蚀环境条件与常见腐蚀形态常见腐蚀形态解析 应力腐蚀破裂(stresscorrosioncracking)应力腐蚀破裂是金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂，简称应力腐蚀（Stress Corrosion Cracking）。 缓蚀剂:以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材

2、料腐蚀的化学物质或复合物。 缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。2013.07.16第四章电镀与化学镀电镀基本知识电镀是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。 电镀可达到的目的：装饰：如镀锌、镀铬、镀金等； 耐蚀:如镀铬、镀锌等； 耐磨:如镀硬铬； 修复：采用电镀修复尺寸； 其它功能：如导电性、钎焊性、磁性和光学性能等。.电镀仿金系列电镀基本知识电镀的基本原理与工艺电镀反应（电化学反应）在直流电流作用下，镀液中的阴极与阳极发生如下反应（1）阴极：金属阳离子Mn+

3、在阴极表面得到n个电子而被还原成金属，并沉积在基体表面：Mn+ + ne M还有副反应：2H+ + 2e H2（2） 阳极：在阳极界面上，金属M被溶解，并释放出n个电子生成金属离子：M Mn+ + ne还有副反应： 4OH 2H2O + O2+ 4e电镀基本知识电镀的基本构成析出金属的易溶于水的盐类，称为主盐；能与析出的金属离子形成络盐的成分；络合剂提高镀液导电性、深镀能力、分散能力和细化晶粒的成分的盐类；附加盐能保持溶液的PH值在要求范围内的缓冲剂；有利于阳极溶解的助溶阴离子；影响金属离子在阴极上析出的成分添加剂。123456电镀基本知识电镀的基本原理与工艺影响镀层质量的因素简单离子镀液：分

4、散能力差、阴极极化作用小、镀层结晶粗；络合物镀液：分散能力好、极化作用大、镀层结晶细 主盐浓度高，浓差极化小，晶核形成速度低，晶粒粗 主盐浓度过低，分散能力好，但允许的电流密度小；导电盐可提高导电性，增加极化电镀液电镀基本知识电镀的基本原理与工艺 提高电流密度、必然增大阴极极化作用使镀层致密，沉积速度加快，但过高的浓差极化会导致边角部位镀层变粗乃致烧焦。阴极电流密度 去除毛刺等：露出洁净、活性表面，以得到连续、致密、结合良好的镀层表面预处理温度 升高镀液温度有利于提高离子的扩散速度、加快向放电形式的转化，因而将使镀层晶粒变粗。电镀基本知识电镀的施工工艺1 挂镀：单件周期电镀。2滚镀：适合处理批

5、量大的小型零件。电镀基本知识电镀的基本原理与工艺3连续电镀:适合卷板、金属丝等较长的镀件。适合卷板、金属丝等较长的镀件。电镀基本知识电镀的基本原理与工艺4刷镀: 也叫无槽电镀。阳极是石墨，外包绝缘布套。被镀工件作为阴极。蘸有刷镀液的阳极在工件表面往复运动，金属离子沉积形成金属镀层。刷镀设备简单、沉积速度快、结合牢固、污染小，适合维修加工。电镀基本知识电镀的基本原理与工艺电镀的工艺过程电镀的工艺过程包括镀前处理、电镀、镀后处理三大步。镀前处理包括抛光或打磨、脱脂、除锈、活化等多道工序，镀前处理质量直接影响到镀层与基体间的结合力和镀层的完整性。镀后处理则关系到镀层的防护性和装饰性效果；镀后处理包括

6、钝化和浸膜.浸膜是在镀后的零件表面浸涂一层有机或无机高分子膜，以提高镀层的防护性和装饰性 。单金属电镀单金属电镀是指镀液中只含有一种金属离子，镀后形成单一金属镀层的方法。常用的单金属电镀主要有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡和镀镉等，不仅可作为钢铁机件等的防腐，还具有装饰功能和改善可焊性的特性。目前常用的单金属和合金电镀的种类单金属电镀电镀锌锌的标准电极电位为-0.76V，对钢铁基体来说锌镀层属于阳极性镀层、主要用于防止钢铁的腐蚀。电镀锌工艺分为氰化物镀锌和无氰镀锌两类。常用镀锌液的类型、主要成分、特点及应用范围镀液类型氰化物镀锌锌酸盐镀锌氯化物镀锌硫酸盐镀锌基本组成 (g/L)氧化锌 3045氰

7、化钠 8090氢氧化钠 8085氧化锌 1015氢氧化钠 100130三乙醇胺 1530氯化锌 3035氯化铵 22280硼酸 2530硫酸锌 470500明矾 4550硫酸钠 50镀液特点及应用范围镀层结晶细致、镀液均镀能力好、阴极电流和温度范围宽，但镀液毒性大、易分解，生产时应注意通风和废水排放。镀液简单、稳定、维护费用低，工艺范围较宽，镀层光亮细致，均镀能力尚好，缺点是电流效率低、电镀时的气体和镀液刺激性较大。适合自动化生产。电流效率高，沉积速度快，镀层光亮细致，镀液较稳定，易维护。缺点是镀液均镀能力较低，镀液对钢铁设备有腐蚀。适合镀几何形状简单的零件。镀液简单、电流效率高、沉积速度很快

8、，但均镀能力较差，结晶较粗，适合镀外形简单的零件，如线材、带材高速电镀。单金属电镀电镀锌镀锌的后处理（1）除氢处理氢导致镀锌层晶格畸变，内应力增大，产生氢脆。对高强度钢、弹簧钢等必须除氢。除氢温度200250，时间2h。（2）出光为了提高钟镀层的表向光洁度，在钝化前安排出光工序。出光方法是在选定组成的溶液中浸泡几秒钟。由于镀层表面微观凸起处活性较高，优先溶解，位表面得到整平。出光溶液一般使用硝酸(40一60g/L)（3）钝化处理镀锌层在铬酸盐溶液中进行钝化处理，使镀锌层表面形成致密美观的钝化膜，进一步提高镀锌层的耐蚀性和装饰性。单金属电镀电镀铜 铜镀层是一种重要的预镀层，用以提高镀层的结合强度

9、也是一种重要的中间镀层，可提高钢铁件的耐蚀性和塑料的抗热冲击性能等。 铜镀层还用作功能镀层，如：导电镀层（铜具有优良的导电性），防渗碳或防渗氮镀层（碳和氮在铜中扩散困难），减摩镀层（铜质软），防磁镀层（铜无磁性）等。镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型以及氰化物型。单金属电镀电镀镍镍是银白微黄的金属，具有铁磁性。镍的相对原子质量为58.7，密度为8.9g/cm3，标准电极电位为-0.25V。镍在空气中化学稳定性好，可防止大气、弱酸、碱、盐的腐蚀。镍的标准电极电位比铁正，对底金属仅能起机械保护作用，有良好的抗腐蚀性和耐摩性。镀镍层有孔隙，所以镀镍常采用多层复合镀层，如： Cu/

10、Ni/Cr、Ni/Cr等。单金属电镀电镀铬铬的电极电位比铁负，但铬钝化膜的电极电位为正，所以铬镀层仅起到机械保护作用。铬在空气中表面极易钝化，所以镀铬层化学稳定性很好。镀铬层种类（1）防护装饰性镀铬：为了提高防护能力需采用多层电镀，如Cu/Cr、Cu/Ni/Cr。（2）功能性镀铬： 硬铬（1000HV）：用于测量工具和轴类的表面镀层。 松孔铬：气缸内表面镀层，利用微孔储油提高气缸耐磨性。 黑铬：用于需要消光又耐磨的零件表面镀层，如光学仪器。注意：六价铬危害人体并污染环境，应采取防护和治理措施。单金属电镀电镀银银是一种白色光亮、可锻及可塑的金属。银的标准电极电位为+0.799v，对常用金属而言，

11、它是阴极性镀层。银具有优良的导热性、电导率;易于抛光，有优良的反光性能;焊接性能和结合强度良好。故在电子工业、通讯设备、仪表仪器、飞机、光学仪器以及高频元件和波导等方面得到广泛的应用。由于银离子发生还原反应的交换电流密度比较大，阴极极化性能弱，因此镀银部采用络合物电解液。所使用的络合物又以氰化物为主，从氰化物电解液中可以获得结晶细致的镀层。单金属电镀电镀银 镀件的表面准备1. 汞齐化： 在含汞盐(如氧化汞)和络合剂(如氰化钾)的溶液中浸310s，工件表面很快生成一层铜汞合金。由于铜汞齐的电位比银更正，就不会发生置换反应了。2. 预镀银：工件在低浓度电解液中很短时间内镀上一层很薄的银层3. 浸银

12、：在特定的溶液中浸很短时间使工件表面生成一层极薄的置换银层 镀件的镀后处理1. 钝化处理：化学钝化或者化学钝化2. 表面保护层：镀贵金属或者有机保护膜合金电镀两种或两种以上的元素共沉积所形成的镀层为合金镀层 常见二元合金电镀Cu-Zn、Cu-Sn、Zn-Ni、Zn-Fe等 三、四元合金电镀Cu-Zn-Sn、Ni-W-B、Cr-Fe-Ni、Cu-Sn-In-Ni等合金镀层结晶更细致，镀层更平整、光亮。获得非晶结构镀层。更耐磨、耐蚀、耐高温，但延展性和韧性降低独特外观。通过成分工艺控制得到不同色调。 装饰性合金镀层：平整、光亮、色调、花纹防锈、耐磨等功能要求铜基合金：Cu-Zn 、Cu-Sn、Cu

13、-Ni、Cu-Sn-Zn锡基合金：Sn-Ni、Sn-Co 防护性合金电镀：钢铁零件 Zn Cd(熔点低、易引起熔化脆断）锌基： Zn-Ni、Zn-Ni-Fe、Zn-Fe镉基：Cd-Ti、Cd-Sn 耐磨性合金电镀：Ni基如 Ni-W、Ni-P、Ni-Mo铁基及铬基Cr-Mo等 减磨性合金镀层钎焊性合金镀层：铅基二元合金：Pb-Sn、Pb-In铅基三元合金：Pb-Sn-Cu、Pb-Sn-Ti合金电镀合金电镀镀层合金电镀电镀铜锡合金电镀铜锌合金电镀铅锡合金电镀锌铁合金化学镀在无外加电流的状态下，利用合适的还原剂使镀液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。化

14、学镀化学镀不需要外电源，设备简单、操作容易，可用于各种基体，如：金属（钢、铝、镁等）、非金属（陶瓷、塑料、木材等）及半导体等。均镀能力和深镀能力好，无论工件如何复杂（深孔、凹槽、盲孔等），只要采取适当的技术措施，均可得到均一的镀层。镀层晶粒细、空隙小，力学性能、物理性能和化学性能优良。如具有很好的耐腐蚀性（某些性能优于不锈钢）、耐磨性和硬度，低磷镀层有很好的电磁性，而高磷镀层有很好的非磁性。化学镀与电镀相比的优点化学镀化学镀应用范围耐腐蚀镀层：NiP低孔隙、无晶界腐蚀及易钝化耐磨与减摩镀层 ：NiP和NiB改善钎焊性 ：镀锡或含锡合金制备磁性薄膜：镀钴制备电接触材料：导电性和高可靠性光学功能薄

15、膜：镀银抗高温腐蚀磨损镀层 ：W、Mo及Re Ni精密件或几何形状复杂件的镀覆非金属材料的表面金属化 ：印刷电路板电镀材料代用化学镀化学镀镍化学镀镍是用还原剂把溶液中的镍离子还原沉积在具有催化活性的表面上。常用次磷酸钠作还原剂，有时也使用亚磷酸钠或次磷酸，但效果不及次磷酸钠，镀层为含一定量磷的合金。化学镀镍磷齿轮化学镀镍磷零件化学镀化学镀铜用硫酸铜作主盐，甲醛作还原剂。主要用于在非导电材料上镀导电层。化学镀铜是现今工业应用最广、用量最大的镀种，化学镀铜具有良好的延展性、电学特性以及无边缘效应。其他方法相比最经济、最简单。高分子表面镀铜，可获得电导率与铜相近的高分子填充复合材料。化学镀铜一般不直

16、接作装饰性或防护性镀层，但多数装饰性、防护性及功能性镀层都离不开化学镀铜主要用于非金属材料金属化的底层印制线路板的孔内壁金属化化学镀铜大多数以甲醛为还原剂复合镀技术在电镀或化学镀溶液中加入非溶性的固体微粒，使其与被镀金属共沉积形成复合镀层。复合镀层是由基质金属与分散微粒两相组成，两相之间存在明显的界面。复合镀的基本原理复合镀按沉积方法的不同可分为二种：（1）弥散沉积法（复合镀）：用悬浮于镀液中的微粒进行电沉积或化学沉积。（2）沉积共析法（刀具、磨具）：将粒子先放置在基体表面，再用析出金属填补粒子间隙。非金属电镀在非金属材料表面镀一层金属，改善自身的装饰性、耐磨性和导电性等。电刷镀层电刷镀层是种

17、使用专用阳极在零件表面局部作相对运动，快速沉积金属镀层的技术。和电镀样其过程也是种电化学反应。投资少。不需要投资建立定规模的厂房和全套的电镀与环保设施，镀覆过程的水、电消耗量少。镀覆时小受场地、零件位置与环境的限制，可以在未拆卸的设备上局部镀覆，也可以在野外操作。能够解决电镀难以作到的某些零件的镀覆和修复。如镀槽尺寸难以容下的大型零件的镀覆或表面划伤、凹坑等缺陷的修复等。电刷镀可以使用大的电流密度，沉积速度快。与电镀相比.电刷镀的特点:不足之处是适应批量生产能力不足镀层的质量评价镀层基本检测项目（1）外观：用肉眼观察镀层的颜色、光亮度、是否有脱落等。（2）厚度：可按图纸要求的厚度检测。检测方法有：1）破坏性测厚法：金相法、磨坑法、化学腐蚀法等2）非破坏性测厚法：称重法、机械量具法、磁性法、涡流法等2 2 2 2 ) ( ) ( R r H 镀层的