电镀基础培训-Luxshare

电镀基本知识培训汽车塑件研发部汽车塑件研发：MarvinGe2013.4.3前言

本培训主要从电镀基本原理和设备构造着手，通过对电镀原理和设备构造的简单讲解，使大家对电镀相关知识有初步的了解。对设备结构及流程进行说明，同时将各部品的结构、及工作原理进行讲解，并指出可能影响产品质量的重要结构及动作部分。为学员更好地理解并控制重要品质项目提供帮助。由于时间紧迫及水平有限，资料中的内容可能有错漏之处，欢迎大家指正。

目录电镀分类电镀原理及基础电镀的基本五要素电镀厚度镀层检验封孔剂电镀计算挂具滚桶电镀方式常规电镀脉冲电镀电刷镀电铸滚镀连续电镀挂镀自动挂镀线滚镀连续电镀电镀分类2、电镀原理及基础2.1电镀原理2.2法拉第定律2.3镀层分析2.4电镀流程分析2.1、电镀原理借助外界直流电的作用，在溶液中進行电解反应，使导电体的表面沉积一金属或合金层的方法，称为电镀。

☆图例：阴极主要反应:

Cu2++2e-→Cu

阳极主要反应:

Cu→Cu2++2e-

阴极副反应:2H3O++2e-→H2+2H2O

阳极副反应:6H2O→O2+4H3O++4e-

2.2、法拉第定理法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系,又称为电解定律.电解定律是自然界中最严格的定律之一.它不受温度、压力、电解质溶液浓度、溶剂的性质、电解质材料和形状等因素的影响。☆第一定律：电解时,电极上析出(或溶解)物质的质量与电解液中所通过的电量成正比.m=KIt=KQm-析出物质量(g)K-比例常数(电化当量)(g/A·h)I-电流强度(A)t-通电时间(h)Q-通过电量(A·h)☆第二定律：电极上每析出(或溶解)1mol的任何物质所需的电量为n*96500C或n*26.8A·h1电量为96500C,它是一个常数，一般称为法拉第常数■镀层厚度d的计算公式(d：um)d=(K×Dk×t×ηk×100)/(60×ρ)■电镀时间t计算公式（t：min）t=(60×ρ×d)/(K×Dk×ηk×100)ρ-电镀层金属密度(g/cm3)DK-阴极电流密度(A/dm2)ηk-阴极电流效率(％)☆举例：已知镀镍液电流效率ηk为95%，DK为15A/d㎡，电镀1分钟后所得镀层厚度是多少?解：查得镍的K为1.095,ρ为8.9根据公式d=(K×Dk×t×ηk×100)/(60×ρ)

=(1.095×15×1×0.95×100)/(60×8.9)=2.922(um)☆常用数据：序号金属密度g/cm2熔点℃沸点℃比热容20℃J/g℃线膨胀系数20℃×10-6/℃热传导20℃时W/cm℃电阻系数μΩ/cm1铜8.96108325950.384316.423.86441.633锡7.323222700.2261230.657311.34金19.31062.729490.129014.42.96092.215银10.996020000.233618.94.07791.586钯12.0155539800.245811.60.674110.88镍8.9145229000.468913.70.586220序号金属符号原子价比重原子量当量电化学当量mg/库仑克/安培小时1金Au119.3197.2197.22.04367.3572金Au319.365.765.70.6812.4523银Ag110.5107.88107.881.1184.0254铜Cu18.9363.5463.540.6582.3725铜Cu28.9363.5463.540.3291.1867锡Sn27.33118.70118.700.6152.2148锡Sn47.33118.70118.700.3071.107序号金属镀层名称金属镀层重量

mg/cm2g/dm21铜镀层0.890.0892金镀层1.940.1943镍镀层0.890.0894镍镀层0.730.0735钯镀层1.200.1202.3、镀层的分类：使用目的功能性镀层耐磨和减磨性镀层抗高温氧化镀层修复性镀层热处理用镀层磁性镀层导电性镀层其他可焊性镀层防护-装饰性镀层保护基体金属,赋予美丽外观.提高制品表面硬度,增加其抗磨能力(Sn-Pb)磁环`磁盘`磁膜(Ni-Fe`Co-Ni)保护制品在热处理时不改变性能(Cu`Sn)修复损坏部位(Fe`Cu`Cr)改善焊接性能(Sn)改善光学性能镀层等(Cr,黑铬)防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-rh)提高表面导电性能(Au-Co)镀层结构简单镀层复合镀层组合镀层单一金属镀层(Zn`Cr)几层相同或不同金属叠加而成的镀层(暗Ni-半光Ni-光NiNi-AuNi-Cu)固体微粒均匀地分散在金属中而形成的镀层(Ni-SiCCu-Al3O2)☆对镀层的主要要求：1、镀层与基体的结合必须牢固,附着力好2、镀层完整,结晶细致紧密,孔隙率小3、具有良好的物理、化学及机械性能4、具有符合标准规定的镀层厚度,且镀层分布要均匀☆影响电镀质量的因素：因素电源基件溶液电流密度添加剂、导电盐、金属离子浓度等直接影响镀层的好坏电流密度影响镀层的结晶效果电流波形电极电流波形对镀层的结晶组织、光亮、镀液的分散能力和覆盖能力等都有影响.现在多使用脉冲电流电极的形状、尺寸、位置影响镀层的分布效果成分温度搅拌适当的温度可以提高溶液的导电性，促进阳极溶解，提高阴极电流效率，减少针孔，降低镀层内应力等加速溶液对流，降低阴极的浓差极化作用表面状态形状清洁、平整的基件表面镀层效果越好影响电流分布，位置定位等上料脱脂酸洗活化预镀电镀水洗钝化封孔干燥下料前处理电镀后处理2.4、电镀流程分析：前处理:电镀前的所有工序统称为前处理,目的是修整工件表面,去除工件表面的油脂,锈皮,氧化膜等,为后面镀层沉积提供所需的电镀表面.前处理主要影响到外观结合力,据统计,60%的电镀不良品由于前处理不良所造成.前处理的方式有:喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超音波脱脂、电脱脂、酸洗活化等。电镀:在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。后处理：电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能。如耐腐蚀性、抗变色能力、可焊性等。后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封孔等3.电镀的基本五要素1.阴极：被镀物，指各种接插件端子。2.阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白金，氧化铱）.3.电镀药水：含有欲镀金属离子的电镀药水。4.电镀槽：可承受，储存电镀药水的槽体，一般考虑强度，耐蚀，耐温等因素。5.整流器：提供直流电源的设备。4.电镀厚度1.厚度表示法：u”微英寸，μm,微米,2.锡合金电镀:

作为焊接用途,一般膜厚在100~200μ``最多.3.镍电镀

现在电子连接器皆以打底，故在５０μ``以上为

一般规格，较低的规格为３０μ``，(可能考虑

到折弯或者成本)4.金电镀

为昂贵的电镀加工,故一般电子业在选用规格时,

考虑到其实用环境、使用对象,制造成本,若需通

过一般强腐蚀实验必须在50μ``以上.5.镀层检验1.外观检验:目视法,放大镜(4~10倍)2.膜厚测试:X-RAY荧光膜厚仪.3.密着实验:折弯法,胶带法或两者并用.4.焊锡实验:沾锡法,一般95%以上沾锡面积均匀平滑

即可.5.水蒸气老化实验:测试是否变色或腐蚀斑点,及后

续的可焊性.6.抗变色实验:使用烤箱烘烤法,是否变色或者脱皮.7.耐腐蚀实验:盐水喷雾实验,硝酸实验,二氧化硫实验,硫化氢实验等.6.封孔剂7.电镀计算

理论厚度的计算：由法拉第两大定律导出下列公式：

理论厚度Z（μ``）==2.448CTM/ND（Z厚度，T时间，M原子量，N电荷数，D密度，C电流密度）金理论厚度==24.98CT（密度19.3，分子量196.9665，电荷数1）铜理论厚度==8.74CT（密度8.9，分子量63.546，电荷数2）银理论厚度==25.15CT（密度10.5，分子量107.868，电荷数1）钯理论厚度==10.85CT（密度12.00，分子量106.42，电荷数2）80/20钯镍理论厚度==10.42CT（密度11.38，分子量96.874，电荷数2）90/10锡铅理论厚度==20.28CT（密度7.713，分子量127.8，电荷数2）今有一客户委托电镀加工一端子，数量总为5000K，其电镀规格为镍50μ``，金GF，锡铅为100μ``。1.设定厚度为：镍60μ``，金1.3μ``，锡铅120μ``。2.假设效率各为：镍90%，金20%，锡铅80%。3.可使用电流密度范围各为：镍设定15ASD，金

0~10ASD，锡铅2~30ASD。4.电镀槽长各为：镍6米，金2米，锡铅6米。5.端子间距为2.54mm。6.单支电镀面积各为：金15mm2，镍54mm2，锡铅29mm2。请问：1.产速为多少？

2.需要多少时间才能生产完毕？（不包含开关机时间）

3.镍电流各为多少安培？

4.金，锡铅电流密度及电流各为多少？解答：1.镍效率=镍设定膜厚/镍理论膜厚0.9==60/Z

Z=67μ``（镍理

论膜厚）

镍理论膜厚==8.074CT

67==8.074×15×T

T==0.553分

（电镀时间）

镍电镀时间=镍电镀槽长/产速

0.553=6/VV=10.85米

/分（产速）2.完成时间=总量×0.001×端子间距/产速t=5000000×0.001×2.54/10.85==1170.5分1170.5/60==19.5Hr（完成时间）3.镍电镀总面积==镍电镀槽长/端子间距×单支镍电镀面积

M=6×1000/2.54×54==127559mm2==12.7559dm2

镍电流密度==镍电流/镍电镀总面积

15==A/12.7559

A==191

安培4.金效率==金设定膜厚/金理论膜厚

0.2==1.3/Z

Z=6.5μ``（金理论膜厚）

金电镀时间==金电镀槽长/产速

T=2/10.85==0.1843分

金理论膜厚=24.98CT

6.5==24.98×C×0.1843

C=1.412ASD

（电流密度）

金电镀总面积=金电镀槽长/端子间距×单支金电镀面积

M=2×1000/2.54×15==11811mm2==1.1811dm2

金电流密度==金电流/金电镀总面积

1.412=A/1.1811

A=1.67安培

锡铅效率=锡铅设定膜厚/锡铅理论膜厚0.8=120/Z

Z==150μ``（锡铅理论膜厚）

锡铅电镀时间==锡铅电镀槽长/产速

T=