表面处理第1章

表面处理科学与技术

化学化工学院袁孝友李鹏2014.9.31课程特色课程学时安排22绪论3学时电结晶理论6学时镀液性能6学时前处理3学时电镀单金属：锌，铜，镍，铬合计12学时阳极氧化3学时化学镀3学时33

电镀是用电化学方法在固体表面上沉积一薄层金属或合金的过程44线路板电镀孔金属化5铝阳极氧化6电镀锌彩色钝化7电镀铜锡合金8电镀铬9将被镀件与直流电源的负极相连，欲镀覆的金属板与直流电源的正极相连，随后，把它们一起放在电镀槽中，镀槽中含有欲镀覆金属离子的溶液(当然还有其它物质)，当直流电源和镀槽接通时，就有电流通过，欲镀的金属便在阴极上析出10101111电源：直流电、脉冲电流、周期换向、交直流叠加等；镀槽：挂镀、筐镀、滚镀振动镀、喷镀、激光诱导镀；镀液：锌、铜、镍、铬、合金等阳极：可溶性、不溶性、联合阳极等操作方式：手工操作机械化、自动化121213各种电加热器14151616直线式自动吊镀171718181919电镀是由多个过程组成的：前处理——电镀——后处理前处理：磨光、抛光、除油、酸洗、水洗后处理：水洗、钝化、干燥、封闭、抛光等2020电镀与电铸电铸：用电解法制取金属复制品的过程。用铸造物件的模型作为阴极电镀与化学镀、阳极氧化、磷化的关系2121镀层与基体结合应牢固镀层需完全均匀地覆盖于基体表面镀层细致、孔隙率低，有一定厚度特殊功能必须达到有关指标：

——外观、孔、麻点、划伤等2222工件的工作环境及要求：大气成分、工作温度、湿度、性质、性能工件材料的种类和性质：钢铁、锌压铸件、铜合金等工件的结构、形状及尺寸、公差镀层的性能及使用寿命2323改善外观提高性能赋予新功能2424按镀层的用途按镀层/基体的电化学关系2525起防止金属零件腐蚀作用的镀层包括：镀锌及锌合金（Zn-Fe、Zn-Co、Zn-Ni等）层：一般大气条体镀镉层：海洋性气候镀锡层：有机气氛、食品容器银镉合金层：对铜合金航海仪器2626这类镀层既要求防腐蚀，又要求具有经久不变的光泽外观包括：铜/镍/铬多层电镀彩色电镀层：Pd-Ni（枪色）仿金电镀层：Cu-Sn、Cu-Zn2727耐磨和减摩镀层：耐磨——高硬度，具有耐磨损能力，轴、活塞环；减摩——由韧性金属组成，具有润滑作用，减少滑动摩擦。轴瓦、轴套、汽缸。锡、铅锡合金、铅铟台金、铅锡铜及铅锑锡三元合金等2828热加工用镀层：为改善表面性能要进行热处理。但某些部位不需要处理，要保护起来后再进行处理。防止局部渗碳——镀铜防止局部渗氮——镀锡热处理后需退掉镀层，Cu—NaNO32929导电性镀层：提高表面导电性通常镀铜、镀银、镀金等要求耐磨时，银锑合金、金钴合金、金锑合金等3030磁性镀层镀层具有磁性用于录音带、磁环线、磁鼓、磁盘等多用电镀和化学镀方法。钴镍、镍铁、钴镍磷、钴磷、钴钨磷、钴锰磷、钴镍铼磷等，作为磁光纪录材料有钆钴、钐钴、铽铁钴等。3131抗高温氧化镀层：防止高温处理时零件被氧化。发动机的内腔、转子叶片、管脚、插座等。镀镍、铬和铬合金镀层、Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2、Cr-ZrB23232修复性镀层：重要机器零件磨损后进行修复曲轴、凸轮轴、齿轮、花键、纺织机的压辊、深井泵轴等硬铬、镀铁(或复合镀铁)、铁合金3333高性能尖端材料薄膜：超导氧化物薄膜电致变色氧化物薄膜金属化合物半导体薄膜形状记忆合金薄膜梯度材料薄膜等3434电极电势比基体材料负，构成腐蚀微电池时，镀层作为阳极而首先溶解机械保护作用+电化学保护作用如：铁上镀锌。jZn2+/Zn＝-0.76V，jFe2+/Fe＝-0.44V，腐蚀电偶Zn–2e＝Zn2+，铁阴极析H+35353636电极电势比基体材料正，构成腐蚀微电池时，镀层作为阴极，使基体腐蚀机械保护作用如：铁上镀锡，Fe/Cu/Ni/Cr。jSn2+／Sn＝-0.14伏，比铁正，阴极缺点：镀层完好时起保护作用，有缺陷时会加速基体的腐蚀37373838锌对铁而言，一般是阳极镀层，在70~80℃的热水中变成了阴极镀层锡对铁而言，一般是阴极镀层，在有机酸中为阳极镀层3939[注意]：并非所有比基体金属电位负的金属都可以用作防护性镀层。在海水中，锌对铁而言仍是阳极镀层，然而，它在氯化物中不稳定，从而失去保护作用，所以，航海船舶上的仪器不能单独用锌镀层来防护，而需要用镉镀层或代镉镀层。4040最早的文献：镀银，1800年，意Brugnatelli最早的专利：1840年，英Elkington，氰化镀银最早的电铸专利：1840年，Jacobi提出酸性电铸铜1843年，酸性硫酸铜镀铜，镀镍1923~1924年C.G.芬克（C.G.Fink）和C.H.埃尔德里奇(C.H.Eldridge)提出了镀铬的工业方法化学镀的开端：1835年，银镜反应，Liebig；1845年，Wattz，Ni-P4141我国：解放前（1949年以前）为第一个阶段——外资控制解放后至改革开放前（1978年前）为第二个阶段——专业电镀厂、研究机构1978年后至现在为第三个阶段——市场经济，大量电镀公司涌现4242形成一个比较完备的电镀技术开发体系扩大对外技术交流在环境保护方面将进入综合对策时期电镀技术发展的主要方向：提高镀液性能、降低成本、节能减排提高工艺管理和设备配套，切实提高产品质量4343电解液和镀层的测试方法将向国际标准靠拢引进国外先进技术：安美特、乐思、上村、荏原、巴斯夫加强研究机构与生产部门的联系，积极采用新工艺、新技术提高电镀生产的自动化程度提高工人素质，具有严格质量的自我意识4444电沉积非晶态镀层：Cr-C、Ni-P、Ni-Mo电镀纳米镀层：多层镀、Ni/Cu、Ni/Mo、Ni-Al2O3新功能镀层及膜层：超导、电致变色、磁光存储、梯度微弧氧化技术4545功能性氧化膜：分离膜、磁性膜、光学及电子元件绿色电镀三价铬镀铬三价铬钝化无氰电镀无铅可焊性电镀代镉镀层代铬镀层4646高速电镀微细电镀特殊基体材料的电镀特种电镀技术：激光诱导4747

国内外主要的专业杂志期刊名称主办单位电镀与环保电镀与精饰(CN12-1096/TG)上海市轻工业科技情报研究所天津市电镀工程学会电镀与涂饰（月刊CN44-1237/TS）广州市二轻工业科学技术研究所腐蚀与防护(CN31-1456/TQ）核心上海市腐蚀与科学技术学会上海材料研究所腐蚀科学与防护技术核心中国科学院金属研究所中国腐蚀与防护学报核心中国腐蚀与防护学会中国科学院金属研究所材料保护（月刊CN42-1215/TB）核心武汉材料保护研究所

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