电镀培训资料

序言我国经济一直持续高速增长，世界制造业与加工业的中心正在向我国转移，电镀技术不仅仅在老式工业中饰演重要角色；在高新技术产业，如现代电子技术，微电子技术，通讯技术及产品制造上发挥愈来愈大的作用。我国的电镀加工基地重要集中在广东的珠江三角洲地区（这儿台商、日商、港商及我们自己的企业云集，据不完全记录达6000余家。浙江的温州地区（2300多家）。两地的电镀加工产值分别为70亿人民币和38亿人民币。此外浙江沿海及中部金华，义乌永康，江苏昆山、苏州、无锡，山东沿海及东北沿海，重庆及周围地区均有不少电镀工厂。国外电镀加工订单及自己产品如灯饰、锁具、眼镜、打火机、洁具、汽车、摩托车配件、装饰五金、电器元件等的出口，对电镀工艺提出越来越高的技术规定，使之形成了一种“多商品大市场”的经济格局。因此一种以提高产品质量为中心、以节省能源、原材料、清洁生产，服务于大市场与高新技术为契机，使我国电镀技术从不一样层面都得到了长足的进步，下面分几种重要方面谈谈我国电镀技术的现实状况和我们寄予的殷切但愿。一表面处理概论1.1表面处理(SurfaceTreatment)表面处理的对象非常广泛,从老式工业到目前的高科技工业,从此前的金属表面到目前的塑料,非金属的表面.它使材料更耐腐蚀,更耐磨耗,更耐热,它使材料之寿延长,此外改善材料表面之特性,光泽美观等提高产品之附加价值,所有这些变化材料表面之物理,机械及化学性质之加工技术统称为表面处理(surfacetreatment)或称为表面加工(surfacefinishing).表面处理的目的

表面处理的目的可以分四大类:美观(appearance)为了提高制品之附加价值,赋予制品表面美观,例如装饰性电镀(decorativeplating)Au,Ag,Rh,Ni,Cr,黄铜等电镀(electroplating);防护(protection)为了延长制品的寿命,再制品表面披覆(coating)耐腐蚀之材料,例如保护性电镀(protective

plating)Zn,Cd,Ni,Cr,Sn等电镀;特殊表面性质(specialsurfaceproperties)提高制品之导电性(electricalconductiuity),例如电镀Ag,Cu.提高焊接性(soderability)在通讯急电子工业应用,例如Sn-Pb合金电镀.提高光线之反射性(lightreflectivity)例如宇宙飞船,人造卫星的外壳需反射光线,Ag及Rh的镀层被应用上.减小接触阻抗(contactresistance)例如在电子组件之Au及Pd电镀.机械或工程性质(mechanicalorengineeringproperties)提高制品之强度(strenth),例如塑料电镀.提高制品之润滑性(bearingpropertries)例如多孔洛电镀(porous

chromiumplating),内燃机之铝合金活塞(piston),镀锡Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮伤.增长硬度(hardness)及耐磨性(wearresistance),例如硬洛电镀(hardchromiumplating).提高制品之耐热性,耐候性,抗幅射线,例如塑料,非金属之电镀.渗碳(carburizing),氮化(nitriding)之防止,例如钢铁表面硬化(casehardening)时在不要硬化部份镀Cu.二电镀基本原理与概念2.1电镀基本概念电镀(electroplating)是运用电解措施对零件进行表面加工的一种工艺，被定义为一种电沉积过程(electrodepos-itionprocess)。电镀时零件为阴极，镀液中的金属离子在直流电的作用下沉积在零件表面形成均匀、致密的金属镀层。电镀必须的条件是外加直流电源，镀液和镀件及阳极构成的电解装置。电解液中的金属离子或其络离子在阴极还原沉积出金属镀层的过程叫电结晶。2.2电镀的目的电镀的目的是通过变化零件表面的外观和物理化学，到达装饰性、耐蚀性和耐磨性等多种技术性能。还可以根据详细的工艺规定施加某种功能性电镀，如焊接性、电能性、光能性镀层等，充足扩大金属材料的应用范围。2.3多种镀金的措施电镀法(electroplating)无电镀法(electrolessplating)

热浸法(hotdipplating)

熔射喷镀法(sprayplating)

塑料电镀(plasticplating)浸渍电镀(immersionplating)

渗透镀金(diffusionplating)阴极溅镀(cathodesupptering)真空蒸着镀金(vacuumplating)合金电镀(alloyplating)复合电镀(compositeplating局部电镀(selectiveplating)

穿孔电镀(through-holeplating)笔电镀(penplating)电铸(electroforming)

2.4电镀的基本知识包括下列几项：溶液性质物质反应电化学化学式界面物理化学材料性质2.5电镀设备电器设备。电器设备分为电源设备和线路设备。其中电源设备又包括发电机、整流器；线路设备包具有配电盘、汇流条、导线等。机械设备。机械设备包括整平设备（磨、抛光机）、喷砂清理设备（压入和吸入式噴砂机）、滚光桶等。固定槽设备。镀槽是电镀的重要设备，用于盛装电解液、酸液、碱液和水。有下列形式：冷水槽、热水槽、化学除油槽、电化学除油槽、酸性溶液镀槽、镀铬槽等。通风设备和过滤设备电镀溶液是一种具有金属盐及其他化学物之导电溶液，用来电沉积金属。其重要类别可分酸性、中性及咸性电镀溶液。强酸镀浴是pH值低于２的溶液，一般是金属盐加酸之溶液，例如硫酸铜溶液。弱酸镀浴是pH值在2～5.5之间镀浴，例如镍镀浴。咸性镀浴其pH值超过７之溶液，例如氰化物镀浴、锡酸盐之锡镀浴及多种焦磷酸盐镀浴。为评估镀液的优劣，电镀中用镀液的分散能力和覆盖能力来表达。分散能力是指镀液所具有的镀层厚度均匀分布的能力，也叫均镀能力；覆盖能力是指镀液能使零件深孔、凹洼的表面沉积出镀层的能力，也叫深镀能力。三前处理3.1前处理金属零件在进入镀液此前的一切加工处理和清理工序总称为镀前处理。（或预处理）。3.2前处理的目的及措施前处理的目的是为了得到良好的镀层，由于镀件在制造、加工搬运、保留期间会有油酯、氧化物锈皮、氢氧化物、灰尘等污物附着于镀件表面上，若不清除这些污物而进行电镀将得不到良好的镀层。镀件质量，前处理占很重要的地位。镀前处理常用的措施：机械法采用机械设备，磨削，清除制品表面明显的缺陷，如毛刺、氧化皮、焊接残渣等。机械措施包括抛光、磨光、滚光和喷砂等。化学法依托化学作用除去油污或氧化物。如在碱性溶液或有机溶剂中除油，在酸性溶液中浸蚀。电化学法用电化学措施强化化学除油和浸蚀过程。3.3前处理过程洗净：清除金属表面之油质、脂肪、研磨剂，及污泥。可用喷射洗净、溶剂洗净、浸没洗净或电解洗净。清洗：用冷或热水洗净过程之残留洗净剂或污物。酸浸：清除锈垢或其他氧化物膜，要注意防止基材被腐蚀或产生氢脆。可加克制剂以防止过度酸浸。酸浸完后要充份清洗。活化：增进镀层附着性，可用多种酸溶液使金属表面活化。漂清：电镀前立即清除酸膜，然后电镀。3.4前处理不良所导致之镀层缺陷前处理不良所导致之镀层缺陷，有下列几项：(1)剥离，(2)气胀，(3)污点，(4)光泽不均，(5)凹凸不平，(7)小孔(8)减少耐蚀性，(9)脆化。电镀之不良，前处理占很大的原因。3.5电镀前处理清除的经典污物(1)润滑油(2)切削油(3)研磨(4)热斑油(5)锈及腐蚀物(6)淬火残留物(7)热处理盐(8)热处理盐(9)污迹(10)油漆及油墨3.6挂具挂具在生产中与其他电镀设备同样，有着同样重要作用。它既要固定零件又要与电极有良好的接触，使电流均匀的传递到镀件上。因此合理的设计、制作和选用挂具，是保证镀层质量，提高生产效率，减少成本和减轻劳动强度的基本条件。电镀行业一般备有常用的通用挂具，为某些零件设计制造的专用挂具。挂具的构造一般由挂钩、提杆、主杆、支杆和吊杆几种部分构成。四电镀控制条件及影响原因4.1电镀重要控制条件镀液的构成：对镀层构造影响最大，例如氰化物镀浴或复盐镀浴的镀层，要比酸性单盐的镀层细致。其他如光泽剂等添加剂都影响很大。电流密度：电流密度提高某一程度时，氢气会大量析出，电流效率低，产生阴极极化作用，树枝状结晶将会形成。镀浴温度：温度升高，极化作用下降，使镀层结晶粗大，可提高电流密度来抵消。搅拌：可防足氢气停滞件表面形成针孔，一般搅拌可得到较细致镀层，但镀浴需过滤清洁，否则杂质因搅拌而染镀件表面产生结瘤或麻点等缺陷。电流型式：应用交通电流，周期反向电流(PR)电流、脉冲电流等特殊电流可改善阳极溶解，移去极化作用的钝态膜，增强镀层光泽度、平滑度、减少镀层应力、或提高镀层均一性。均一性(throwingpower)，或称之投掷力，好的均一性是指镀层厚度分布均匀。均一性的影响原因有：几何形状，重要是指镀槽、阳极、镀件的形状。分布位置空间、阴阳极的距离、尖端放电、边缘效应等原因。极化作用，提高极化作用可提高均一性。电流密度，提高电流密度可改善均一性。镀浴导电性，导电生提高而不减少阴极极化作用太多则可提高均一性。电流效率，减少电流效率可提高均一性。其他控制条件包括有PH值、电镀时间、極化、覆盖性、导电度、电流分布、电极材质及表面状况等。4.2镀层规定项目依电镀的目的镀层必须具有某些特定的性质，镀层的基本规定有下列几项：密着性(adhesion)，系指镀层与基材之间结合力，密着性不佳则镀层会有脱离现象，其原因有：(1)表面前处理不良，有油污、镀层无法与基材结合。(2)底材表面结晶构造不良。(3)底材表面产生置换反应如铜在锌或铁表面析出。致密性(cohesion)，系指镀层金属自身间之结合力，晶粒细小，无杂质则有很好的致密性。其影响的原因有：(1)镀浴成分（2）电流密度，(3)杂质，一般低浓度浴，低电流密度可得到晶粒细而致密。持续性(continuity)，系指镀层有否孔隙(pore)，对美观及腐蚀影响很大。虽镀层均厚可减少孔隙，但不经济，镀层要持续，孔率要小。均一性(uniformity)，是指电镀浴能使镀件表面沈积均匀厚度的镀层之能力。好的均一性可在凹处难镀到地方亦能镀上，对美观、耐腐蚀性很重要。试验镀浴之均一性有Haring电解槽试验法、阴极弯曲试验法、Hull槽试验法。美观性(appearence)，镀件要具有美感，必须无斑点，气胀缺陷，表面需保持光泽、光滑。可应用操作条件或光泽剂改良光泽度及粗糙度，也有由后处理之磨光加工到达镀件物品之美观提高产品附加价值。应力(stress)，镀层形成过程会残留应力，会引起镀层裂开或剥离，应力形成的原因有：(1)晶体生长不正常，(2)杂质混入，(3)前处理使基材表面变质妨砖结晶生长。物理、化学机械特性如硬度、延性、强度、导电性、传热性、反射性、耐腐蚀性、颜色等。4.3镀层缺陷镀层的缺陷重要有：(1)密着性不好，(2)光泽和平滑性不佳，(3)均一性不良，(4)变色，(5)斑点，(6)粗糙，(7)小孔。缺陷产生的原因有：（1）材质不良，(2)电镀管理不好，(3)电镀工程不完全，(4)电镀过程之水洗、干燥不良，(5)前处理不完善。五常用镀种简况5.1镀锌锌是一种银白色金属，常温下较脆，易溶于酸也能溶于碱，被称为两性金属。纯净的锌在干燥空气中较稳定，在潮湿的空气中或具有二氧化碳和含氧的水中，表面生成一层以碱式碳酸锌为主的薄膜层，它可延缓锌层的腐蚀速度。镀锌作为钢铁的防护性镀层，在全国应用量很大，约占所有电镀零件面积的1/3左右。镀锌层防护作用的持续时间与镀层厚度的关系很大。一般来说，在比较干燥的空气中以及在室内使用时候，镀锌层的厚度只需6-12um，而在环境比较恶劣的条件下，厚度需要20um以上。在选用镀锌时要考虑其使用环境。5.2镀铜铜具有良好的导电性和导热性。铜的化学稳定性较差，在空气中易氧化，尤其在加热状况下，会失去自身的颜色和光泽。铜的原则电位是+0.339V，钢铁零件上的镀铜层是阴极镀层。当镀铜层有孔隙或受到损伤时，在腐蚀介质的作用下，裸露出来的钢铁表面成为阳极，受到腐蚀，故一般不单独使用镀铜层作为防护性的装饰性镀层。镀铜层常用于钢铁零件底镀层和其他镀层的中间层，以提高金属和表面镀层之间的结合力，同步也有助于表面镀层入槽初镀时的顺利沉积。目前国内应用的重要工艺是碱性氰化物镀铜、焦磷酸盐镀铜和硫酸盐镀铜。前两者多用作钢铁制品和锌压铸件的底镀层；后者用作高装饰性电镀的中间厚镀层，由于它光亮、整平性能好，加之镀层价格较低，不仅用量大，并且极为普遍。5.3镀镍镀镍层具有良好的物理化学性能。在空气中镍与氧作用生成极薄的钝化膜，在常温下能很好的抵御大气、碱和某些酸的侵蚀。镍与强碱不发生作用，但会受浓盐酸、氨水、氰化物的腐蚀，易溶于稀硝酸。近来的十几年间，我国的光亮镀镍工艺、高装饰重防护的多层镍铬工艺、黑镍、沙面镍、深孔镍的开发与应用迅猛发展，是电镀行业中的热门话题。十分重要的一种原因是我国摩托车、汽车及其他制造业飞速发展。汽车铝轮毂的电镀加工不仅推进了光亮镀镍工艺的发展，同步也增进了多层镍铬体系的工业化应用，仅广东省年消耗金属镍阳极达8000余吨。由于镀镍层具有较高的硬度，在印刷业中有用来提高表面硬度，也用于电铸、塑料成型模具等。5.4镀铬铬镀层具有较高的硬度和耐磨性能，并有较高的耐热性。在大气条件下能长期保持其光泽。在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐及大多数气体、有机酸中有较高的化学稳定性。但在氢卤酸类及热的硫酸中不稳定。钢铁表面镀铬属阴极性镀层，不能单独做防护层，一般做防护-装饰性镀层的外表镀层。装饰性镀铬是镀铬的主体，另一方面是硬铬、微孔铬和黑铬。为了减少六价铬对环境的污染，除部分工厂使用进口镀铬添加剂以外，多数工厂均使用国产稀土镀铬添加剂，有效地提高了镀铬层的光亮度和覆盖能力，并可在较低的阴极电流密度（5~15A/dm2）和温度（25~35℃）下生产。既减少了环境污染又减少了生产成本。三价铬镀铬工艺铬具有优良的装饰性和功能性。然而，六价铬危害巨大。世界卫生组织、欧洲和美国等越来越亲密关注六价铬的危害，不停减少六价铬废水的排放原则。从1997年起，欧洲和北美规定六价铬在空气中的最大含量为0.001mg/m3,电镀废水中六价铬每月日平均含量不不小于1.71mg/L。各国研究者也纷纷指出，研究和发展代六价铬电镀的工艺或镀层热在必行。三价铬电镀作为最重要、最直接有效的代六价铬电镀工艺，无论从工艺性能或环境保护上都比六价铬电镀具有无可比拟的优越性，研究其从装饰性和功能性上取肛六价铬电镀已是刻不容缓。尽管对三价铬研究从没停止过，但直到七十年代才获得突破性进展，成功推出三价铬电镀的产品和工艺。三价铬镀铬不易镀取厚铬，其重要原因有如下几点：（1）镀液PH值，尤其是阴极表面附近层的PH值的升高导致形成Cr(OH)3胶体，阻碍三价铬镀层的继续增厚；（2）Cr3+的水解产物发生羟桥、聚合反应，形成高分子链状凝聚物吸附在阴极，阻碍Cr3+的还原；（3）Cr3+还原的中间产物Cr2+的富集，对Cr3+羟桥反应引起和增进作用；（4）持续电解过程中Cr3+的活性络合物的逐渐减少和消失。三价铬厚铬镀层一般均有裂纹，但未贯穿基底，镀层中往往夹杂有C等杂质元素，展现非晶或微晶构造。镀层一般耐蚀性很好，硬度在600～900Hv之间，若经合适温度的热处理，硬度可增长到1200～1800Hv，耐磨性也大大增强，能很好地满足镀硬铬的规定。5.5合金电镀1.高耐蚀锌合金电镀工艺2.代铬工艺採用锡钴锌合金电镀作代铬镀层,近几年来在广东地区获得广泛应用。代铬电镀工艺,镀层色泽和耐蚀性可与铬媲美,能源消耗比镀铬低，镀液的深镀能力远胜于镀铬,用于小零件的常规滚镀生产，经济效益明显。代铬电镀工艺的工艺流程一般为:已镀好底层的镀件(包括酸性光亮铜、光亮镍、镍铁、铜锡合金或锌铜合金等等)→水洗→弱酸活化→水洗→代铬电镀→水洗→钝化→水洗→干燥→检查→成品。3.玫瑰金电镀工艺玫瑰金电镀工艺：是九十年代末流行的电镀工艺。玫瑰金工艺可以获得流行的玫瑰金色，色泽鲜艳、均匀，具有极好的装饰效果。成熟的玫瑰金电镀工艺应工艺稳定，操作简朴，溶液的深镀能力和均镀能力优秀，成本较低。常见的玫瑰金电镀工艺的配方和工艺条件：玫瑰金盐50克/升氰化钠50克/升温度45℃~55℃时间40秒~2分钟电流密度0.5~5A/d㎡阳极不锈钢板工艺流程除用镀玫瑰金替代镀仿金外，其他工艺与镀仿金完全相似。玫瑰金中各重要成分和辅助成分均有严格比例，生产时不要加入任何金属盐或悬挂可溶性阳极，只要按消耗量添加补给剂，在工艺范围内便可获得稳定的色调。进入玫瑰金槽的工件和挂具必须清洗洁净。带入其他镀液会严重影响玫瑰金效果。严重时会导致玫瑰金液报废。4.仿金电镀工艺在装饰电镀工艺中，仿金电镀是应用面最广的电镀工艺。灯饰、锁具、吊扇、箱包、打火机、眼镜架、领带夹等多种制品虽然有着各式各样的外表，但绝大部份仍然是金色镀层，获得金色外观的措施诸多，有镀真金、镀铜锌、铜锡或铜锡仿金，着金色电泳漆，代金胶工艺等。其中仿金电镀是普遍使用的工艺。铜锌、铜锡或铜锌锡合金电镀溶液中最常用，也最稳定的是氰化镀液。国内工厂一般都使用自己配制的合金电镀溶液。外资工厂和一部份国内工厂使用外国电镀原材料商提供的青铜盐。5.黑色镀层电镀工艺

黑色镀层电镀工艺也是一种流行的仅次于仿金电镀工艺的装饰性电镀工艺。常规的黑色镀层是黑镍，即镍—锌合金镀层。近年来以镍—锡为重要黑色镀层获得了越来越广泛的应用，一般被称为枪色镀层或珍珠黑。6经典通用产品的电镀工艺

6.1锁具、灯饰与装饰五金的电镀

经典电镀工艺如下：

（一）锌基合金压铸件

抛光→三氯乙烯除脂→上挂→化学除油→水洗→超声波清洗→水洗→电解除油→水洗→酸盐活化→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→H2SO4中和→水洗→焦磷酸盐镀铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗→酸性光亮铜→回收→水洗→a)、或其他（b到e）

a)镀黑镍（或枪黑）→水洗→干燥→拉丝→喷漆→（红古铜）

b)→镀光亮镍→回收→水洗→镀铬→回收→水洗→干燥

c)→仿金→回收→水洗→干燥→喷漆→干燥

d)→仿金→回收→水洗→镀黑镍→水洗→干燥→拉丝→喷漆→干燥→（青古铜）

e)→镀珍珠镍→水洗→镀铬→回收→水洗→干燥

（二）钢铁件（铜件）

抛光→超声波清洗→上挂→化学除油→阴极电解除油→阳极电解除油→水洗→盐酸活化→水洗→预镀碱铜→回收→水洗→H2SO4中和→水洗→酸性光亮铜→回收→水洗→H2SO4活化→水洗（红古铜、镀铬、仿金、青古铜、珍珠镍工艺与锌基合金件相似）

6.2摩托车、汽车配件与钢制家俱的电镀

经典工艺如下：

抛光→上挂→阴极电解除油→水洗→酸电解→水洗→阳极电解除油→水洗→H2SO4活化→水洗→镀半光亮镍→全光亮镍→回收→水洗×3→镀铬→回收→清洗×3→下挂→干燥

6.3电池壳的电镀

由于碱性锌锰电池与Ni－MH可充电池大量应用，除了我们自己的电池生产量不停扩大外，美国的金霸王、日本的东芝、松下都在国内大量生产这些电池，因此对AA、AAA电池壳的需求增多，因此电池壳的电镀工艺和专用设备又是另一种电镀界的热门话题，它规定滚镀镍光亮剂具有尤其好的低DK区走位性能和后处理防锈性能。

电池壳电镀的技术指标如下：

1)电池壳外壁镀层厚度2.0±1.0μm，内壁厚度≥0.3μm；

2)电池壳的外壁光亮，内壁白亮；

3)镀层耐蚀性，中性盐雾不小于8级；

4)工艺稳定，成品率不小于99.0%；

经典工艺流程：

滚光除油→水洗→活化→水洗→表调→滚镀镍→水洗→去膜→水洗→钝化→水洗

→中和→水洗→封闭

6.4汽车铝合金轮毂的电镀提出一套工艺流程供大家参照：

（1）工艺流程

抛光→喷丸（选择性）→超声波除腊→水洗→碱蚀除油→水洗→酸蚀（出光）→水洗→沉锌（Ⅰ）→水洗→退锌→水洗→沉锌（Ⅱ）→水洗→电镀暗镍→水洗→酸性亮铜→水洗→抛光→超声波除腊→水洗→阴极电解除油→水洗→活化→水洗→半光亮镍→高硫镍→光亮镍→镍封→水洗→镀铬→水洗

（2）工艺特点

1.采用除油、碱蚀一步法，既节省工序，又有助于孔隙油污清除，使基体以无油状态充足裸露。

2.采用无黄烟酸蚀液，减少环境污染，同步防止过腐蚀产生。

3.多层镍电镀体系，光亮、整平性好；电位差、微孔数稳定，耐蚀好高。

4.该工艺采用BNC－99、BNA－99、BNZ－99前处理剂，BN－99、DN－99、TN－99、以及BN－99－MIC多层镍添加剂，BNCu－910酸铜光亮剂。

七电镀废物处理及技术发展7.1废物处理及回收电镀废物具有诸多对生物具有严重毒害性,若未加处里,任意排放,将构成生态、环境极为严重破坏。电镀废物的重要来源有:

1.清洗排放之废水;虽污染物含量较低,但因排放量很大,故不可以忽视；

2.废弃溶液。电镀液、清洁液等失去效用时,无法再生,更兴新或补充后再加以使用时,必须废弃；

3.电镀过程中之无意排放物,如渗漏.溅出等；

4.二次污染物:排放处理