电镀工艺-金属零件电镀前的表面

电镀工艺_金属零件电镀前的表面082005FH电镀工艺学04－551第1页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－552金属零件镀前表面准备的重要性

机械表面处理

粗糙表面的整平包括：

磨光、抛光、滚光、震动、离心、刷光、喷砂处理等。化学表面处理

除油、侵蚀、抛光、活化第四章金属零件电镀前的

表面准备第2页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－553机械表面处理（教材第六章）

1磨光：磨光机通常采用磨光机带动磨光轮进行磨光轮式磨光机第3页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－554磨光轮通常采用柔软材料缝制成轮状，再在轮外侧粘合磨料一般用皮革、粗毛毡、棉布、各种纤维织品及高强度纸等制成磨光轮。硬质磨光轮软质磨光轮第4页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－555磨料常用的磨料有天然金刚砂、人造金钢砂、人造钢玉（含氧化铝90～95％）、石英砂、硅藻土、铁丹和浮石等。人造金钢砂的硬度较高，但是脆性大、易碎；人造刚玉的硬度较高，而且韧性较好；天然金钢砂和石英砂的硬度稍低一些。应该根据零件的加工要求选择。第5页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－556氧化铝磨料第6页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－557

磨料粒度通常是按筛子的号码来划分的，筛子的号码则用单位面积（平方厘米）上的孔数来表示，筛子的号码越大，筛孔越小。人们以磨料能通过筛子的号码来表示该磨料的粒度。用骨胶、牛皮胶、明胶作为粘结剂通常将磨料分为三组：即粗磨：（20～40＃）中磨（50～150＃）精磨（180～360＃）。

第7页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－558其计算式为：v－圆周速度（m/s）；π－圆周率d－磨光轮直径（m）；n－磨光轮转速（转/分）由上式可知，圆周速度取决于磨轮的直径和转速。在生产中，可以改变其中的任一数值来调控磨光轮的圆周速度，例如，当磨光机轴的转数不变时，可以更换不同直径的轮子，当磨轮的直径固定时，可以改变轴的转数。

磨光不同材料时磨光轮的最佳速度

预加工工件材料轮周速度（米/秒）铸铁、钢、镍、铬18－30铜及其合金锌及其合金14－18铝及其合金10－14磨光不同材料磨光轮的圆周速度第8页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5592抛光：抛光机通常采用抛光机带动抛光轮进行抛光与磨光机同抛光与磨光的区别：磨光为粗加工：明显有磨削，硬轮－磨料抛光为精加工：无明显磨削，软轮－抛光膏

抛光不同材料时使用不同的抛光膏

白膏－氧化钙、氧化镁（用硬脂酸、石蜡等粘合在一起）铜及其合金锌及其合金红膏－氧化铁红、铁丹铝及其合金绿膏－三氧化而铬、氧化铝钢铁、镍、铬第9页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55103滚光、震动、离心：滚光机通常采用电机带动滚桶进行滚光

第10页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5511第11页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5512震动机采用带弹簧的偏轴机构产生震动、旋转离心第12页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5513第13页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5514刷光

用钢丝或铜丝刷光轮刷光工件表面喷砂、喷丸干喷是利用射吸原理以气流协带磨料高速喷向工件，湿喷则以含砂液流高速喷向工件第14页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5515第15页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5516第16页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5517化学表面处理除油包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油以及超声波除油。浸蚀包括强浸蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀（活化）。抛光化学抛光、电化学抛光4活化化学活化、电化学活化第17页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5518钢铁零件镀前表面化学处理

（教材第七章）7.1概述通常要根据工件的情况以及关键的要求制定表面处理流程第18页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55197.2钢铁零件的除油7.2.1有机溶剂除油烃类：汽油、煤油、苯类、丙酮等氯代烃类：三氯乙烯三氯乙烷四氯化碳等第19页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55207.2.2化学除油

化学除油组成浓度g/LNaOH50－70皂化Na2CO320－40水解Na3PO430－40乳化Na2SiO35－10强乳化OP－乳化剂适量温度80－90℃皂化反应：与动、植物中的硬脂酸皂化反应(C17H35COO)3C3H5+3NaOH－→3C17H35COONa＋C3H5(OH)3硬脂

碱

硬脂酸钠

甘油

第20页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5521加入乳化剂可除去非皂化油（矿物油）常用的乳化剂有：辛基酚聚氧乙烯醚(OP－10)三乙醇胺油酸皂(FM)十二烷基二乙醇酰胺(6501)等常温除油：清洗剂等第21页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5522

7.2.3电化学除油7.2.4超声波除油第22页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55237.3钢铁的侵蚀第23页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5524（1）侵蚀有三个作用1化学溶解作用2产生气体对氧化皮的机械剥离作用3产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解第24页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5525（2）酸度和温度的影响

通常硫酸质量分数为20％—25％，提高硫酸浓度不能增强浸蚀能力，超过40％时由于硫酸的强氧化性，对氧化皮几乎不溶解。提高温度可以加快反应速度，对氧化皮有较大的剥离作用，温度过高会腐蚀零件，一般不进行加热。适当加入缓蚀剂可保护基体金属。

HCl中用六次甲基四胺－又称乌洛托品（阳离子型）H2SO4中用二邻甲苯基硫脲（阴离子型）（可适当加入Cl－）溶解产物铁盐累积到一定程度会降低硫酸侵蚀速度。

通常控制铁含量＜60g/L第25页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55262合金钢的侵蚀含有Al、Ti、Cr、Ni、Si、V、Mn、Mo等元素，表面生成一层致密、难溶的氧化物和碳化物，如FO、Cr2O3、NiO、TiO2和少量的Fe3C、Ni2C、CrC，以及尖晶石结构的FeO·Cr2O3。常采用混合酸侵蚀。1松动氧化皮松动氧化皮NaNO3200－250g/LNaOH650－750g/L温度140－150℃时间20－40min第26页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55272侵蚀1预侵蚀2侵蚀Cr钢3侵蚀NiCr钢4侵蚀耐热钢第27页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55283清洗侵蚀残渣清洗侵蚀残渣HNO330－50g/LNaOH100－120g/LH2O25-15g/LKMnO730－60g/L温度室温温度100℃时间20－60s时间10min第28页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55297.3.2电化学侵蚀1阳极侵蚀硫酸或盐酸，主要靠阳极溶解2阴极侵蚀硫酸，主要靠氢气冲击3弱侵蚀通常为化学侵蚀，5％－10％盐酸或硫酸第29页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55307.4钢铁零件的化学和电化学抛光7.4.1化学抛光很少使用7.4.2电化学抛光配方1通用配方2一般钢铁配方3不锈钢配方4精密不锈钢第30页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5531电化学抛光理论电解抛光是一个特殊的阳极加工过程，它不同于普通的阳极溶解，因为阳极溶解不能获得平整光亮的外观，往往使金属表面变得更粗糙，或者阳极溶解的结果虽然使表面比较平整，但是并不一定会出现光泽，而电解抛光却能使阳极表面平整，并出现光泽。第31页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55321粘膜理论在一定的条件下，金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极表面扩散速度，于是，溶解产物就在阳极表面附近积累，形成一层电阻比电解液电阻大得多的粘性膜这层粘膜可以溶解在电解液中，阳极表面微凸起处比微凹处溶解的要快

第32页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55332氧化膜理论在电解抛光过程中，当阳极电位达到一定数值时，由于氧气析出在金属表面形成一层氧化膜，使阳极表面状态发生很大变化，同时，电位向正方跃变，电流密度有所下降，金属表面由活性状态转为钝态。由于氧化物在电解液中是可以溶解的，所以这种钝态并不是完全稳定的。阳极表面微凸起处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松，且氧气析出的较多，对溶液的搅动大，使该处的溶液更容易更新，阳极溶解产物较易向溶液深处扩散，这些因素都促使微凸处比微凹处的氧化膜溶解快，

第33页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5534表7－5不锈钢阴极活化成分12H2SO455-300ml/LHCl85－400ml/L温度室温室温电流密度0.3－0.50.5－2.0时间1－5min1－5min7.5不锈钢活化处理1电化学阴极活化强烈析氢保持表面活化第34页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55352活化与预镀同时处理表7阴极活化与预镀成分12NiCl2·H2O240g/LHCl80ml/L温度室温电流密度5A时间5min大量析氢活化，少量的Ni沉积在阴极表面第35页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55363活化与预镀单独处理4镀锌活化处理第36页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5537铜及铜合金的镀前表面化学处理

（教材第八章）1)光亮浸蚀、化学抛光或电抛光——钝化，适用于不需要电镀的零件。2)化学或电解除油——浸蚀——电镀，适用于一般零件在酸性镀液中电镀；如果是氰化镀液应预浸氰(NaCN15g／L)后直接电镀。3)电解除油—光亮浸蚀—电镀，适用于装饰性电镀，在含铬溶液中浸蚀后应用盐酸除钝化膜。4)化学除油—光亮浸蚀—体积分数10％—20％氟硼酸，室温浸渍——电镀，适用于铅青铜在氟硼酸盐镀铅。5)化学除油—硝酸450mL／L，氟化氢铵80s／L溶液中室温浸渍3s－5s—电镀，适用于铝青铜零件。6)化学除油—光亮浸蚀—重铬酸钠200e／L，硫酸40mL／L溶液中室温浸渍2min—电镀，适用于铍青铜零件。第37页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5538铜及铜合金化学除油第38页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5539铜及铜合金电化学除油第39页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5540铜及铜合金化学侵蚀第40页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5541棕黄色烟硫酸可使硝酸铜中的硝酸根游离出三酸光亮侵蚀时第41页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5542铜及铜合金化学抛光1铜及黄铜；2精密零件第42页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5543铜及铜合金电化学抛光1铜及铜合金；2黄铜；3含Sn（＜6％）；4含Sn（＞6％）第43页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5544

铝及铝合金具有密度低、导电导热性能好、比强度高、无磁性、易加工成型等优良特性；硬度偏低、耐磨性和耐蚀性差、不易焊接等。铝及铝合金电镀某些金属以后，可以改善表面状态和表面特性，从而扩大应用范围，满足使用要求。例如镀锌、镀镉可提高耐蚀性能；镀铜、镀银、镀金可提高导电性能；镀硬铬、镀镍可提高表面硬度和耐磨性能；镀锡、镀锡铅合金、镀镍可改善焊接性能；镀镍—铬或其它装饰性镀层可获得良好的装饰外观。铝及铝合金的镀前表面化学处理1概述

（教材第九章）第44页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5545

在铝及铝合金上电镀比钢铁及铜等金属材料上电镀要困难和复杂得多，其主要原因有下列几个方面。(1)铝是一种比较活泼的金属，它与氧的亲合力很强，其表面很容易生成氧化膜，严重影响镀层的结合强度。(2)铝的电极电势很负(矿√’，Ai’—1．66V)，浸入电镀液时能与多种金属离子进行置换反应，在铝上生成接触镀层，使电镀层与铝基体的结合强度降低。(3)铝是两性金属，能溶于酸和碱，在酸性和碱性电镀液中都不稳定。(4)铝合金铸件有砂眼、气孔，会残留镀液和氢气，容易鼓泡，也会降低镀层与基体金属的结合力。第45页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5546铝及铝合金通常采用的工艺流程第46页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－55472一般除油和侵蚀铝及合金的一般除油12专用清洗剂Na2CO325g/LNa3PO425g/L温度70－80℃时间1－3min第47页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5548铝及合金的一般侵蚀1侵蚀Na2OH50g/L温度50－80℃时间0.5－3min铝及合金的一般侵蚀12除挂灰HNO3750ml/LH2SO4100ml/LNH4HF2120g/LCrO335g/L温度室温温度70－80℃时间30s时间2－5min第48页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5549Me代表金属Ni、Mn第49页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5550铝及其合金的化学抛光1纯铝及铝镁；2纯铝及铝铜合金第50页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5551为了消除黄烟，也可用不含硝酸的化学抛光液无硝酸铝化学抛光H3PO4650－700ml/LH2SO4350－350ml/L添加剂ADL-TP5g/L温度80－105℃时间20－120s第51页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5552铝及其合金的电化学抛光铝及铝合金电化学抛光工艺规范组成及操作条件123无铬4无铬H2PO4/%H2SO4/%CrO3/%甘油乙二醇水/%温度/℃阳极电流密度/A·dm-2电压/V时间/min8614－12至d＝1.7280－1005－2018－401－5434331180－9010－2012－152－5600ml/L400ml/L10ml/L70－8030－5012－152－5508321070－8030－5012－152－51纯铝及铝镁；2纯铝及铝铜合金3、4无铬第52页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5553

铝的纯度对电化学抛光的质量有显著影响，在三酸电化学抛光电解液中，铝含量99.6％以上时，反光能力可达75－90％而铝含量为99.16％时，反光能力只达68－80％，Cr3＋和Al3＋的积累可使电解液粘度增加，应适当提高电解电压Al3＋含量达到25g/L时，显著降低抛光质量。达到50g/L时，电解液就无法继续使用。第53页，共57页，2023年，2月20日，星期二082005FH电镀工艺学04－5554思考