電鍍基礎知識培訓

1、電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍基礎及理論基礎及理論常識常識 2013年4月21日電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍定義電鍍定義 電鍍(Electroplating)就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝，從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導電性、反光性及增進美觀等作用。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍技術(shù)的特點電鍍技術(shù)的特點u在廉價的基體材料上通過沉積各種鍍層，可提高材料的物理化學性能與裝飾性；u鍍層很薄，從微米級到毫米級，通過符合各種鍍層達到大量昂貴的整體材料難以達到的效果；u大幅度節(jié)約資源、能源，增加鍍件附加值。電

2、鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍原理電鍍原理電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位 引自著名電化學專家、中科院査全性院士的觀點： 電鍍行業(yè)是整個工業(yè)制造體系不可或缺的組成部分，需要加強管理，特別是污染防治，但絕不可能取消或替代。電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的地位u電鍍行業(yè)受到工業(yè)生產(chǎn)大量需求的推動，已形成了一個龐大的產(chǎn)業(yè)；u電鍍廠點包括屬于大生產(chǎn)的專業(yè)電鍍廠或公司，更多是附屬于大生產(chǎn)的電鍍車間和工段；u電鍍已成為不可缺少的生產(chǎn)工藝和表面工程科學的一個重要分支；u電鍍行業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的經(jīng)濟地位。電鍍基礎知識電鍍基礎知識

3、電鍍電鍍 行業(yè)的規(guī)模行業(yè)的規(guī)模 據(jù)粗略統(tǒng)計，全國電鍍廠點15000家，從業(yè)人員50多萬，現(xiàn)有生產(chǎn)線5000多條，年產(chǎn)值在500600億元 ，年產(chǎn)量約3.5-4億平方米。數(shù)據(jù)源自中國表面工程協(xié)會電鍍分會，胡鐵騎，左丹江，范宏義，譚沛真中國電鍍行業(yè)的發(fā)展與不平衡 材料保護2002年第二期電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 企業(yè)行業(yè)分布企業(yè)行業(yè)分布 電鍍企業(yè)30分布在機械制造業(yè)，20分布在輕工業(yè)、20分布在電子工業(yè)，其他分布在航天、航空及儀器儀表等行業(yè)。電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 鍍種比例鍍種比例 u鍍鋅 45-50%u鍍銅、鍍鎳、鍍鉻 30%u轉(zhuǎn)化膜 15%u電子產(chǎn)品鍍鉛、錫、金 5% 電鍍基

4、礎知識電鍍基礎知識電鍍原料年消耗量電鍍原料年消耗量 u金屬原料（銅、鋅、鎳等） 7萬噸u氰化鈉 2萬噸u鉻酸酐 3.5萬噸u其他化工原料（酸、堿等） 40萬噸 電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 行業(yè)的地域分布行業(yè)的地域分布注：由紅到藍數(shù)量逐漸減小注：由紅到藍數(shù)量逐漸減小電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 行業(yè)存在的主要問題行業(yè)存在的主要問題u廠點多、規(guī)模小，專業(yè)化程度低；u工藝管理水平較低，經(jīng)濟效益較差；u電鍍污染治理水平低，有效治理率低；u經(jīng)營粗放，原材料利用率低；u中小企業(yè)應對國際環(huán)境保護壓力（如RoHS指令）的水平偏低。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍電鍍 與環(huán)保與環(huán)保 電鍍質(zhì)量要求電鍍質(zhì)量

5、要求1、鍍層與基體的結(jié)合必須牢固,附著力好2、鍍層完整,結(jié)晶細致緊密,孔隙率小3、具有良好的物理、化學及機械性能（耐蝕性、耐磨性、可焊性、摩擦系數(shù)、導電性）4、具有符合標準規(guī)定的鍍層厚度,且鍍層分布要均勻影響影響電鍍質(zhì)量的電鍍質(zhì)量的因素因素因因素素電電源源基基件件溶溶液液電流密度電流密度添加劑、導電鹽、金屬離子濃度等直接影響鍍層的好壞添加劑、導電鹽、金屬離子濃度等直接影響鍍層的好壞電流密度影響鍍層的結(jié)晶效果電流密度影響鍍層的結(jié)晶效果電流波形電流波形電電 極極電流波形對鍍層的結(jié)晶組織、光亮、鍍液的分散能力和電流波形對鍍層的結(jié)晶組織、光亮、鍍液的分散能力和覆蓋能力等都有影響覆蓋能力等都有影響. .

6、現(xiàn)在多使用脈沖電流現(xiàn)在多使用脈沖電流電極的形狀、尺寸、位置影響鍍層的分布效果電極的形狀、尺寸、位置影響鍍層的分布效果成成 分分溫溫 度度攪攪 拌拌適當?shù)臏囟瓤梢蕴岣呷芤旱膶щ娦?，促進陽極溶解，適當?shù)臏囟瓤梢蕴岣呷芤旱膶щ娦?，促進陽極溶解，提高陰極電流效率，減少針孔，降低鍍層內(nèi)應力等提高陰極電流效率，減少針孔，降低鍍層內(nèi)應力等加速溶液對流，降低陰極的濃差極化作用加速溶液對流，降低陰極的濃差極化作用表面狀態(tài)表面狀態(tài)形形 狀狀清潔、平整的基件表面鍍層效果越好清潔、平整的基件表面鍍層效果越好影響電流分布，位置定位等影響電流分布，位置定位等電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍層鍍層的的分類分類使使用用目目的的功功

7、能能性性鍍鍍層層耐磨和減磨性鍍層耐磨和減磨性鍍層抗高溫氧化鍍層抗高溫氧化鍍層修復性鍍層修復性鍍層熱處理用鍍層熱處理用鍍層磁性鍍層磁性鍍層導電性鍍層導電性鍍層其他其他可焊性鍍層可焊性鍍層防護防護-裝飾性鍍層裝飾性鍍層保護基體金屬保護基體金屬, ,賦予美麗外觀賦予美麗外觀. .提高制品表面硬度提高制品表面硬度, ,增加其抗磨能力增加其抗磨能力( (Sn-Pb) )磁環(huán)磁環(huán) 磁盤磁盤 磁膜磁膜(Ni-FeCo-Ni)(Ni-FeCo-Ni)保護制品在熱處理時不改變性能保護制品在熱處理時不改變性能(CuSn)(CuSn)修復損壞部位修復損壞部位(FeCuCr)(FeCuCr)改善焊接性能改善焊接性能(

8、Sn)(Sn)改善光學性能鍍層等改善光學性能鍍層等(Cr,(Cr,黑鉻黑鉻) )防止制品在高溫下被氧化腐蝕防止制品在高溫下被氧化腐蝕(Pt-rh)(Pt-rh)提高表面導電性能提高表面導電性能(Au-Co)(Au-Co)鍍鍍層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單鍍層簡單鍍層復合鍍層復合鍍層組合鍍層組合鍍層單一金屬鍍層單一金屬鍍層(ZnCr)(ZnCr)幾層相同或不同金屬疊加而成的鍍層幾層相同或不同金屬疊加而成的鍍層( (暗暗Ni-Ni-半光半光Ni-Ni-光光Ni Ni-Au Ni-Cu)Ni Ni-Au Ni-Cu)固體微粒均勻地分散在金屬中而形成的鍍層固體微粒均勻地分散在金屬中而形成的鍍層(Ni-SiC Cu-

9、Al(Ni-SiC Cu-Al3 3O O2 2)電鍍基礎知識電鍍基礎知識按電鍍方式按電鍍方式掛掛 具具滾桶滾桶電電鍍鍍方方式式常規(guī)電鍍常規(guī)電鍍脈沖電鍍脈沖電鍍電刷鍍電刷鍍電電 鑄鑄滾滾 鍍鍍連續(xù)電鍍連續(xù)電鍍掛掛 鍍鍍自動掛鍍線自動掛鍍線滾滾 鍍鍍連續(xù)電鍍連續(xù)電鍍電鍍基礎知識電鍍基礎知識上料上料脫脂脫脂酸洗酸洗活化活化預鍍預鍍電鍍電鍍水洗水洗鈍化鈍化封孔封孔干燥干燥下料下料前處理前處理電電 鍍鍍后處理后處理電鍍流程電鍍流程前處理前處理:電鍍前的所有工序統(tǒng)稱為前處理電鍍前的所有工序統(tǒng)稱為前處理,目的是修整工件表面目的是修整工件表面,去除工件表面去除工件表面的油脂的油脂,銹皮銹皮,氧化膜等氧化膜等

10、,為后面鍍層沉積提供所需的電鍍表面為后面鍍層沉積提供所需的電鍍表面.前處理主要影響前處理主要影響到外觀結(jié)合力到外觀結(jié)合力,據(jù)統(tǒng)計據(jù)統(tǒng)計,60%的電鍍不良品由于前處理不良所造成的電鍍不良品由于前處理不良所造成.前處理的方式有前處理的方式有:噴砂、磨光、拋光、熱浸脫脂、超音波脫脂、電脫脂、酸洗噴砂、磨光、拋光、熱浸脫脂、超音波脫脂、電脫脂、酸洗活化等?；罨?。電鍍電鍍:在工件表面得到所需鍍層。整個流程的核心程序。在工件表面得到所需鍍層。整個流程的核心程序。后處理：電鍍后對鍍層進行各種處理以增強鍍層的各種性能。如耐腐蝕性、后處理：電鍍后對鍍層進行各種處理以增強鍍層的各種性能。如耐腐蝕性、抗變色能力、

11、可焊性等?？棺兩芰?、可焊性等。后處理的方式有：鈍化、中和、著色、防變色、封孔等后處理的方式有：鈍化、中和、著色、防變色、封孔等電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍基礎知識 油污包括三類：礦物油、動物油和植物油。按其化學性質(zhì)又可歸為兩大類，即皂化油和非皂化油。動物油和植物油屬皂化油，這些油能與堿作用生成肥皂，因此有皂化油之稱。各種礦物油如石臘、凡士林，各種潤滑油等。它們與堿不起皂化作用，統(tǒng)稱之為非皂化油。 鍍前處理鍍前處理除油除油 除油方法包括有機溶劑除油，化學除油，電化學除油，機械除油，超聲波除油等方法。電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍前處理鍍前處理化學除油化學除油 利用堿溶液對油脂的皂化作用

12、除去可皂化性脂，利用表面活性劑的乳化作用除去非皂化性油脂。可皂化性油脂可與堿發(fā)生皂化反應，生成可溶性的肥皂和甘油，皂化反應方程式是： （C17H35COO3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5（OH）3 非皂化性油脂主要是利用乳化作用將其去掉。工件進入除油液后，由于機械震動，表面的油膜破裂，而變成不連續(xù)的小油滴；溶液中乳化劑使油、固界面上的表面張力降低，結(jié)果油滴進入溶液；乳化劑的疏水基團和親水基團將進入溶液中的小油滴包圍起來，使油滴不能重新聚集沾污工件。這樣就將油除去了。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍前處理鍍前處理電化學除油電化學除油 電化學除油是將材料至于堿性電解液的電極上

13、，利用電解時電極的極化作用降低溶液介面的表面張力，電極上所析出的氫氣泡和氧氣泡，對油膜層有強烈的撕裂作用和對溶液的機械攪拌作用，從而促使油膜迅速地從材料表面上脫落轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉挠椭?，加速、加強除油過程，進而獲得近乎徹底清除乾凈的良好除油效果。電化學除油在陰極、陽極上都可以進行，也可以陰、陽極聯(lián)合除油。 陰極除油的特點：析出的氣體為氫氣，氣泡小、數(shù)量多、面積大，因而除油效率高，不腐蝕材料。缺點；易引起材料產(chǎn)生氫脆，有掛灰。 陽極除油的特點：無氫脆，無灰渣。 缺點：效率低、材料易腐蝕。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍前處理鍍前處理酸洗酸洗 將金屬零件放入酸中利用化學或電化學的方法將零件表面銹蝕產(chǎn)物和氧化

14、膜去除的過程。一般用鹽酸、硫酸、硝酸等。可單獨使用，也可聯(lián)合使用。 鹽酸對金屬氧化物具有較強的浸蝕能力，對鋼鐵基體溶解緩慢，不易發(fā)生過腐蝕和嚴重氫脆，酸洗表面殘渣較少，但是易揮發(fā)，刺激性氣味強。 硫酸在室溫下，對金屬氧化物溶解能力較弱，提高溫度可加快酸洗能力，但對鋼鐵金屬的酸洗容易發(fā)生腐蝕和產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。 硝酸是氧化性酸，侵蝕能力較強，但對中、高碳鋼和低合金鋼的酸洗表面殘渣較多，易揮發(fā)有強烈的刺激性氣味。電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍前處理鍍前處理清洗清洗 清洗及水洗是電鍍工藝不可缺少的組成部分，水洗質(zhì)量的好壞對于電鍍工藝的穩(wěn)定性和電鍍產(chǎn)品的外觀、耐蝕性等有很大影響。主要防止鍍液帶入下一次工序污染

15、鍍液。不同的清洗方法，有不同的清洗效果。逆流清洗需用的水量比其他清洗方法用水量少，有利于廢水的處理和回收利用。 一般用來清洗的為自來水，濃水，純水等。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識運行方向回收利用補充水鍍 槽工件 一級清洗槽 二 級 清 洗 槽 n 級 清 洗 槽噴洗泵噴洗泵噴洗泵鍍前處理逆流清洗及間歇式噴淋鍍前處理逆流清洗及間歇式噴淋電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍前處理鍍前處理活化活化 材料經(jīng)除油，水洗后表面會生成一層薄氧化膜，它將影響鍍層與基本金屬的結(jié)合強度，因此，鍍前要進行活化，使材料表面產(chǎn)生輕微腐蝕，露出金屬的結(jié)晶組織，以保證鍍層與基材結(jié)合強度，活化溶液都較稀，不會破壞材料表面的光潔度，時間通

16、常只有幾秒至一分鐘。經(jīng)活化后的鍍件必須再水洗，干凈后再進行電鍍。電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍階段電鍍階段電鍍原理電鍍原理H+Ni+OH-+_電源電源陽極陽極陰極陰極陽極陽極NiH2O2O2電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍階段電鍍階段電鍍原理（電鍍原理（以鍍鎳為例以鍍鎳為例）陽極反應陽極反應陰極反應陰極反應Ni2+ + 2e- Ni (金屬金屬)2H+ + 2e- H2Ni Ni2+ + 2e-4OH- O2 + 2H2O + 4e-電鍍基礎知識電鍍基礎知識 電鍍陽極電鍍陽極 陽極分為可溶性陽極和不溶性陽極大多數(shù)陽極為與鍍層相對應的可溶性陽極如鍍鋅為鋅陽極鍍鎳為鎳陽極鍍錫-鉛合金使用錫-鉛合金陽極等

17、。但是少數(shù)電鍍由于陽極溶解困難使用不溶性陽極如酸性鍍金使用的是多為鉑或鈦陽極。鍍液主鹽離子靠添加配制好的標準含金溶液來補充。鍍鉻陽極使用純鉛鉛-錫合金鉛-銻合金等不溶性陽極。電鍍基礎知識電鍍基礎知識電鍍液對鍍層的影響電鍍液對鍍層的影響 電鍍液由主鹽，導電鹽，活化劑，緩沖劑，添加劑等組成。電解溶液按主要放電離子存在的形式，一般可分為主要以簡單（單鹽）形式存在和主要以絡離子（復鹽）形式存在的電解液兩大類。 1.電解液中主鹽的影響 在陰極上沉淀出所要求的鍍層金屬的鹽稱為主鹽。鍍液主鹽的含量多少，直接影響鍍層的質(zhì)量。主鹽的濃度過高，則鍍層粗糙；主鹽濃度過低，則允許的電流密度小，電流效率明顯下降，影響沉

18、積速度，還將導致其它問題。電鍍基礎知識電鍍基礎知識2.電解液中導電鹽的影響 增強溶液導電性，提高分散能力。3. 電解液中緩沖劑的影響 增強溶液導電性，提高分散能力。4.電解液中活化劑的影響 陽極活化劑，能促進陽極溶解，使鍍液中鎳離子得到正常補充，氯化物含量過低，陽極易鈍化，過高，陽極溶解過快，鍍層結(jié)晶粗糙。電鍍基礎知識電鍍基礎知識 5.添加劑的影響 為了改善鍍層的性質(zhì)，可在電解液中添加少量的添加劑。添加劑在電解液中不能改變電解液的性質(zhì)，單能顯著改善鍍層的性質(zhì)。 光亮劑：使鍍層光亮。 整平劑：能使鍍件微觀谷處獲得微觀峰處更厚的鍍層。 濕潤劑：能降低電極溶液間的界面張力，使溶液易于在電極表面鋪展。

19、 鍍層細化劑：能使鍍層結(jié)晶細致。電鍍基礎知識電鍍基礎知識工藝因素對電鍍鍍層的影響 電鍍過程中pH值、溫度、電流密度等因素對電鍍過程有一定的影響。1. pH的影響：vpH 為07者表示酸性， pH為714者表示堿性。v其它操作條件不變，pH過高，則鍍層的結(jié)晶粗糙、松軟、沉積速度快，若pH過低，則鍍層的結(jié)晶細致而且光亮，單沉積速度明顯下降，甚至主鹽金屬不能還原。電鍍基礎知識電鍍基礎知識2. 溫度的影響：v在其他條件不變的情況下，陰極的極化作用將隨電解液溫度的升高而降低，并使鍍層結(jié)晶粗糙而松軟。v溫度升高。增加了金屬離子因熱運動而引起的擴散速度，降低了濃度極化。加快了金屬離子和陰極表面的活性，降低了

20、電化學的極化作用。v提高了電流效率，但藥水溫度不是隨意升高，要在工藝控制范圍內(nèi)操作。電鍍基礎知識電鍍基礎知識3.電流密度的影響：v由于電流密度的增大，鍍同樣厚度的鍍層所需要的時間就減少，這樣可以提高生產(chǎn)效率。但每一種鍍液都有一個獲得優(yōu)質(zhì)鍍層的工藝規(guī)范所規(guī)定的電流密度范圍，其規(guī)定的最大允許值叫上限，反之，最小值為下限。v電流密度超過上限時，工件被燒黑或燒焦、針孔、麻點、疏松、發(fā)黑脫皮。v電流密度低于下限，將嚴重影響電解液的覆蓋能力。電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍鉻鍍鉻鍍鉻分類裝飾性鍍鉻（普通鍍鉻，復合鍍鉻，黑鉻等）功能性鍍鉻（硬鉻，松孔鉻，乳白鉻，微裂紋鉻等）鍍鉻的特點： 1、鍍液分散能力差，電流效

21、率低。 2、鍍鉻溶液不用鉻鹽，而用氧化性極強的鉻酸，以及少量的外加陰離子，如硫酸根、氟離子等。 3、陽極不用金屬鉻，而是采用不溶性的鉛、鉛錫合金、鉛銻合金。 電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍鋅鍍鋅鍍鋅分類 氰化物鍍鋅，氯化鉀鍍鋅，堿性鋅酸鹽鍍鋅，硫酸鹽鍍鋅等。鍍鋅的鈍化 為提高鍍鋅層的防護性能和裝飾性能，將鍍件放入鉻酸或鉻酸鹽溶液中處理，表面形成一層化學穩(wěn)定性較高的鉻酸鹽膜。 鈍化種類有白色鈍化、彩色鈍化、黑色鈍化、軍綠色鈍化等。電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍鎳鍍鎳鍍鎳分類 普通鍍鎳，半光亮鍍鎳，光亮鍍鎳，檸檬酸鹽鍍鎳，珍珠鎳，黑鎳等。鍍銅鍍銅鍍銅分類 氰化物鍍銅，硫酸鹽鍍銅，焦磷酸鹽鍍銅等。電鍍基礎知

22、識電鍍基礎知識電鍍合金電鍍合金鍍仿金鍍仿金 仿金鍍層，一般采用電鍍銅錫合金或銅鋅合金，也有采用銅鋅錫三元合金，外觀顏色可以達到14K-24K金的顏色。 電鍍仿金后，需要進行適當?shù)拟g化處理和涂覆一層透明的有機膜，防止仿金層氧化變色。 電鍍仿金工藝有氰化物鍍仿金和焦磷酸鹽仿金等工藝。電鍍基礎知識電鍍基礎知識特種電鍍特種電鍍塑料電鍍塑料電鍍 塑料電鍍就是利用電沉積的方法，使塑料表面金屬化。從而能獲得結(jié)合力好的鍍層。 化學鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中，在具有催化作用的機體表面上進行氧化還原反應而沉淀金屬鍍層的過程?；瘜W鍍化學鍍電鍍基礎知識電鍍基礎知識 電鍍可以是電鍍單金屬（鍍鋅、鍍鎳），可以是電鍍合金（鍍仿金，鍍黑鎳），可以是同種金屬的不同鍍種（半亮鎳-亮鎳-珍珠鎳），也可是多層金屬、合金組合（半亮鎳-亮鎳-裝飾鉻，氰銅-酸銅-亮鎳-仿金）。不同的金屬鍍層、不同的工藝相互結(jié)合，構(gòu)成鍍層色澤及鍍層功能的多樣性。電鍍種類電鍍種類電鍍基礎知識電鍍基礎知識鍍后處理鍍后處理 電鍍后對鍍層進行處理以增強鍍層的各種性能如耐蝕性抗變色能力等主要包括脫水，鈍化，封閉，去氫等過程。 脫水：