電鍍、電刷鍍及化學(xué)鍍

1、11、電鍍2、電刷鍍電鍍技術(shù)23第一部分 電鍍技術(shù)w1 、電鍍的基本概念w2、電鍍的基本原理與工藝w3、常用單金屬電鍍w4、合金電鍍41、電鍍的基本概念w 電鍍：是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，在直流電的作用下，以被鍍基體金屬為陰極，以欲鍍金屬或其它惰性導(dǎo)體為陽極，通過電解作用，在基體表面上獲得結(jié)合牢固的金屬膜的表面工程技術(shù)。 w 電鍍具有工藝設(shè)備簡單、操作方便、加工成本低、操作溫度低等特點(diǎn)，是表面工程技術(shù)中最常用的方法之一。5不同溶液和工藝參數(shù)下得到的鍍層，性能和用途也不同。按鍍層的性能可將其分為三類：w 1、防護(hù)性鍍層 在大氣或其它環(huán)境下，可延緩基體金屬發(fā)生腐蝕的鍍層。如：鋼鐵基體上的鋅和

2、鋅合金鍍層、鎘鍍層等。w 2、防護(hù)裝飾性鍍層 在大氣環(huán)境中，既可減緩基體金屬的腐蝕，又起到裝飾作用的鍍層，如：多層鎳+鉻，銅+鎳+鉻，銅+錫+鉻，鎳+鋼+鎳+鉻等。 63、功能性鍍層w 能明顯改善基體金屬的某些特性的鍍層：包括耐磨鍍層，如鍍硬鉻；減摩鍍層，如鉛錫合金、錫、鈷錫合金、銀錫合金等；導(dǎo)電鍍層，如銀、金、金鈷合金等；導(dǎo)磁鍍層，如鎳鐵合金、鎳鉆合金、鎳磷合金、鎳一鈷磷合金等；釬焊性鍍層，如錫，鉛合金、錫鈰合金等；w 其它功能性鍍層還有吸熱鍍層、反光鍍層、防滲鍍層、抗氧化鍍層、耐酸鍍層等。 72 2 、電鍍的基本原理與工藝、電鍍的基本原理與工藝8一、電鍍?nèi)芤旱幕窘M成w1主鹽w2絡(luò)合劑w3

3、附加鹽w4緩沖劑w5陽極活化劑w6添加劑91主鹽：w 是指鍍液中能在陰極上沉積出來所要求鍍層金屬的鹽；用于提供金屬離子。w 鍍液中主鹽濃度必須在一個合適的范圍。如主鹽濃度升高，電流效率提高，金屬沉積速度加快，鍍層晶粒較粗，溶液分散能力下降。102絡(luò)合劑：w 有些情況下，若鍍液中主鹽的金屬離子為簡單離子時，則鍍層晶粒粗大；w 因此，要采用絡(luò)合離子的鍍液。絡(luò)合離子能絡(luò)合主鹽中的金屬離子形成絡(luò)合物。絡(luò)合物是由簡單化合物相互作用而形成的“分子化合物”。w 絡(luò)合離子中，中心離子占據(jù)中心位置，配位體配位于中心離子的周圍。由于中心離子與配位體結(jié)合牢固，絡(luò)合離子在溶液中離解程度不大，僅部分離解，它比簡單離子穩(wěn)

4、定，在電解液中有較大的陰極極化作用。 113附加鹽：w 指電鍍液中除主鹽外的某些堿金屬或堿土金屬鹽類；w 主要用于提高電鍍液的導(dǎo)電性，對主鹽中的金屬離子不起絡(luò)合作用。w 有些附加鹽還能改善鍍液的深鍍能力、分散能力，產(chǎn)生細(xì)致的鍍層。 124緩沖劑w 緩沖劑是指用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。這類物質(zhì)一般是由弱酸、弱酸鹽或弱堿、弱堿鹽組成的，能使溶液在遇到堿或酸時，溶液的pH值變化幅度縮小。w 任何緩沖劑都只在一定的pH值范圍內(nèi)才有較好的緩沖作用，超過了pH值范圍，它的緩沖作用較差或沒有緩沖作用。135陽極活化劑：w 鍍液中能促進(jìn)陽極活化的物質(zhì)稱為陽極活化劑。w 陽極活化劑的作用能提高陽極開始鈍化時的電

5、流密度，從而保證陽極處于活化狀態(tài)而能正常溶解。146添加劑：w 是指不會明顯改變鍍層導(dǎo)電性，而能顯著改善鍍層性能的物質(zhì)。w 根據(jù)在鍍劑中所取的作用，添加劑可分為：光亮劑、整平劑、潤濕劑和抑霧劑等。15二、電鍍反應(yīng)w 圖6-1是電鍍過程原理圖，被鍍的零件為陰極，與直流電源的負(fù)極相連，金屬陽極與直流電源的正極聯(lián)接。陽極與陰極均浸入鍍液中。w 當(dāng)在陰陽兩極間施加一定電壓時，則在陰極發(fā)生還原反應(yīng)：即從鍍液內(nèi)部擴(kuò)散到電極和鍍液界面上的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個電子，被還原成金屬M(fèi)。161、陰極反應(yīng)與陽極反應(yīng)w 即陰極反應(yīng)為： w 另一方面，在陽極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)，即陽極界面上發(fā)生金屬離子的

6、溶解，釋放n個電子而生成金屬離子Mn+。w 因此、陽極反應(yīng)為： w 上述電極反應(yīng)是電鍍反應(yīng)中最基本的反應(yīng)。這類由電子直接參加的化學(xué)反應(yīng)，稱為電化學(xué)反應(yīng)。MneMnnMneM17四、影響鍍層質(zhì)量的因素1鍍液的影響2電鍍規(guī)范的影響3析氫的影響4基體金屬的影響181鍍液的影響w 依據(jù)金屬離子的存在形式可把電鍍?nèi)芤悍譃楹唵嘻}鍍液和絡(luò)合物鍍液。w 簡單鹽鍍液 一般來說，主要金屬離子為簡單離子的鍍液，其陰極極化作用不大，鍍層的結(jié)晶較粗，鍍液的分散能力較差；w 絡(luò)合物鍍液 陰極極化作用較大，所得鍍層結(jié)晶細(xì)致緊密，鍍液的分散能力也較好。19主鹽濃度的影響w 鍍液中的主鹽濃度高時，電沉積過程中的濃差極化小，晶核

7、形成速度降低，長大速度快；所得鍍層晶粒較粗。這種影響在簡單鹽鍍液中尤為明顯。w 主鹽濃度過低時，盡管對提高鍍液的分散能力有利，但鍍液允許的電流密度小。此時、鍍液中的導(dǎo)電鹽可提高其導(dǎo)電性，增加陰極極化，對獲得結(jié)晶細(xì)致的鍍層有利。20鍍液中雜質(zhì)離子的影響w 在生產(chǎn)過程中，由于零件的進(jìn)出而帶入水、帶出溶液、陰極和陽極上的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致溶液中各主要成分間的比例、鍍液的pH值、添加劑的含量等在不斷變化，w 陽極和陰極非導(dǎo)電區(qū)的溶解造成鍍液中雜質(zhì)離子的不斷積累，這些因素都會對鍍層的性能產(chǎn)生不利影響，w 因而對電鍍?nèi)芤阂訌?qiáng)維護(hù)與管理。特別是要定期分析和調(diào)整各組分的含量，對溶液采取連續(xù)過濾、定期分析和除雜處理

8、。 212電鍍規(guī)范的影響w 任何一種電鍍?nèi)芤?，對其操作溫度和允許使用的陰極電流密度都有一定的限制。w 而溫度和電流密度間又存在相互影響。升高鍍液溫度有利于提高離子的擴(kuò)散速度，加快向放電形式的轉(zhuǎn)化，因而將使鍍層晶粒變粗。w 提高電流密度，必然增大陰極極化作用，使鍍層致密，沉積速度加快，但過高的濃差極化會導(dǎo)致邊角部位鍍層變粗乃致燒焦。 22w 對某些鍍液，使用的電流波形對鍍層的質(zhì)量有顯著的影響。w 而周期性地改變直流電流的方向，可去除鍍層上的毛刺等，使鍍層均勻、平整、光亮，但它僅使用于對雜質(zhì)不太敏感的鍍液。w 攪拌可使電解液產(chǎn)生流動，有利于提高陰極的允許電流密度，提高生產(chǎn)效率，但將使鍍層結(jié)晶變粗。

9、233析氫的影響w 在任何一種電解液中，在金屬電沉積的同時都存在有氫離子的放電并析出氫氣，w 析出的氫有時會進(jìn)入鍍層或基體金屬體內(nèi)，使金屬的晶格歪扭，內(nèi)應(yīng)力增大，從而導(dǎo)致鍍層脫落或使鍍件脆裂。w 吸附在基體金屬內(nèi)的氫，在鍍件的存放或使用過程中，由于環(huán)境溫度的升高，會慢慢從基體中釋放出來而導(dǎo)致鍍層鼓泡。w 而氫氣在陰極上析出時，經(jīng)常呈氣泡狀粘附在陰極的表面，從而阻止金屬在這些地方的沉積，產(chǎn)生針孔。 244基體金屬的影響w 基體金屬的化學(xué)性質(zhì)與其和鍍層之間結(jié)合力密切相關(guān)。在某些電解液中，如果基體金屬的電位負(fù)于鍍層金屬，若不用其它鍍層過渡，就不容易獲得結(jié)合力良好的鍍層。w 鑄造件和粉末冶金件的表面往

10、往是凹凸不平且多孔的，零件內(nèi)孔易積留預(yù)處理的溶液，鍍件表面經(jīng)過一段時間會出現(xiàn)黑色的斑點(diǎn)。w 此外，零件在電鍍前的脫脂、除銹是否徹底，也將嚴(yán)重影響鍍層的性能。 25三、電鍍的工藝過程w 通常，電鍍的工藝過程包括：w 鍍前處理、w 電鍍、1. 鍍后處理三大步。262728鍍前處理w鍍前處理包括拋光或打磨、脫脂、除銹、活化等多道工序。w鍍前處理質(zhì)量直接影響到鍍層與基體間的結(jié)合力和鍍層的完整性。29鍍后處理w 鍍后處理則關(guān)系到鍍層的防護(hù)性和裝飾性效果。鍍后處理包括鈍化和浸膜。w 鈍化是在新鍍出的鍍層表面人為地形成一層致密的氧化物膜，使鍍層金屬與空氣隔絕，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。w 浸膜是在鍍后的零

11、件表面浸涂一層有機(jī)或無機(jī)高分子膜，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。303、常用單金屬電鍍w一、 鍍鋅w 鋅是一種銀白色的兩性金屬，相對原子質(zhì)量是65.38，密度為7.17g/cm3，熔點(diǎn)420。鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為 - 0.76V。w 在大氣環(huán)境中，純鋅表面易形成一層致密的氧化物薄膜，該膜阻止了內(nèi)層鋅的進(jìn)一步氧化，使它在空氣中的穩(wěn)定性大大提高。 31鍍鋅層的特點(diǎn)w 鋅鍍層純度很高，屬陽極性鍍層。鋅層對鋼鐵基體在起到機(jī)械保護(hù)作用的同時，還可以起到電化學(xué)保護(hù)作用。w 此外，鋅在地球上的蘊(yùn)藏量較豐富，而且提煉方便。w 因此，鋅鍍層被廣泛用于機(jī)械、五金、電子、儀器儀表、輕工等方面，是應(yīng)用最為廣泛的鍍種之一，

12、約占總電鍍量的的60%。32鍍鋅層的防護(hù)能力與鍍層厚度有關(guān)w 鍍層越厚。防護(hù)性越強(qiáng)。通常鍍鋅層分為三級，w 一級鍍鋅層的厚度在25um以上，主要用于軍工行業(yè)；w 二級鍍鋅層的厚度為1520um，主要用于機(jī)械、輕工等產(chǎn)品；w 三級鍍鋅層的厚度為8-10um，在五金、電子、儀器儀表等行業(yè)應(yīng)用最為普遍。 33鍍鋅溶液分為堿性鍍液、中性或弱酸性鍍液和酸性鍍液三類。w 堿性鍍液有氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、焦磷酸鹽鍍鋅等。w 中性或弱酸性鍍液有氯化物鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅等；w 酸性鍍鋅有硫酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅等。其中以氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅最為常用。34鍍鋅層的鈍化處理w 為了進(jìn)一步提高

13、鍍鋅層的防護(hù)能力，同時使其外觀更具裝飾性，通常要在其表面人為地形成一層致密的氧化膜，這一過程即稱之為鈍化處理(或稱鉻酸鹽處理)。w 鈍化處理的溶液以六價鉻為主要成分，輔之以其它的無機(jī)酸或其鹽。改變鈍化溶液的輔助成分及其濃度，可以得到白色或藍(lán)白色、彩色、黑色、綠色等色調(diào)的鈍化膜。 35w 這種鈍化膜有六價鉻、三價鉻、鋅離子等成分組成，具有一定的憎水性。w 鈍化膜中的六價鉻在膜層受損時可對受損部位進(jìn)行再鈍化，使鈍化膜恢復(fù)完整。w 因此，經(jīng)過鈍化后的鍍鋅層的防護(hù)性較裸鋅層有很大提高，因鈍化膜的厚度不同，其提高的程度也不相同，一般為38倍。36二、鍍鉻w 鉻是稍帶藍(lán)色的銀白色金屬。鉻的原子量為52，電

14、解鍍的密度為6.97.l(g/cm3)，熔點(diǎn)1890 ，硬度7501050HV。鉻未鈍化時的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.74V，比鐵負(fù)。w 但鉻在空氣中表面極易鈍化，鈍化后的電位為+1.36V。w 因此，對鋼鐵基體而言，鉻鍍層屬陰極性鍍層，僅能起到機(jī)械保護(hù)作用。 37按照鍍鉻層的用途可將鍍鉻分為裝飾性鍍鉻和功能性鍍鉻兩種w 裝飾性鍍鉻是在光亮的底層上鍍上0.252um的鉻層。以提高零件的裝飾性，底層一般是經(jīng)拋光或電沉積的光亮鍍層如銅一錫合金、光亮鎳層等。w 該鍍鉻層廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、日用五金、家用電器、飛機(jī)、汽車、摩托車、自行車等的外露部件上 。38功能性鍍鉻w 功能性鍍鉻則包括鍍硬格、松孔鉻（多孔

15、鉻）、黑鉻、乳白鉻等。w 硬鉻層主要用于各種測量卡、量規(guī)、切削工具和各種類型的軸上，利用硬鉻層的表面硬度來提高其使用壽命。w 松孔鉻主要用于內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)腔、活塞環(huán)等上，利用其微孔中夾入的潤滑油來提高零件的耐磨性。w 黑鉻則用于需要消光而又耐磨的零件上，如航空儀表、光學(xué)儀器、照相器材等；w 乳白格主要用于各種量具上。39三、鍍金w 金是一種黃色金屬，具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性。w 金原子有一價和三價兩種價態(tài)，一價金的標(biāo)準(zhǔn)電位為+1.68V，三價金的標(biāo)準(zhǔn)電位為+1.50V，w 對鋼、銅、銀及其合金而言，金鍍層為陰極性保護(hù)鍍層。4041w 金鍍層具有極好的耐蝕性、導(dǎo)電性和抗高溫性，它廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表

16、、印制線路板、集成電器、電子管殼、電接點(diǎn)等，要求電參數(shù)性能長期穩(wěn)定的零件上。w 此外，首飾、鐘表零件、藝術(shù)品等的鍍層，也占有相當(dāng)?shù)谋壤?2w 工業(yè)上常用的鍍金溶液有堿性氰化物鍍液、酸性、中性鍍液等。比較而言，使用最普遍的還是氰化物鍍液。w 在工業(yè)化生產(chǎn)中，為了降低零件的造價，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高金鍍層的裝飾性效果如光亮度、整平性等，一般在鍍金前需鍍上一層或多層底層。作為鍍金層的底層，使用最多的是光亮鎳層。43三、合金鍍層及其應(yīng)用w 迄今為止，國內(nèi)外已研究的電鍍合金已超過240種，但在生產(chǎn)上實際應(yīng)用的還不到40種。w 根據(jù)合金鍍層的特性及其應(yīng)用范圍，合金鍍層一般被分為防護(hù)性合金鍍層、裝飾性合金鍍

17、層和功能性合金鍍層三大類。44第二部分、電刷鍍技術(shù)45電刷鍍的基本概念w 電刷鍍是在被鍍零件表面局部快速電沉 積金屬鍍層的技術(shù)，w 其本質(zhì)上是依靠一個與陽極接觸的墊或刷提供電鍍需要的電解液的一種電鍍形式。w 電刷鍍也稱選擇電鍍、筆鍍、涂鍍、擦鍍、無槽鍍等。46與槽鍍（即常規(guī)電鍍）相比，電刷鍍具有以下優(yōu)點(diǎn)：w 設(shè)備簡單，攜帶方便。不須要大的鍍槽設(shè)備。w 工藝簡單，操作方便，凡鍍筆能觸及到的地方均可電鍍，特別適用于不解體機(jī)件的現(xiàn)場維修和野外搶修。w 鍍層種類多，與基體材料的結(jié)合力強(qiáng)，力學(xué)性能好，能保證滿足各種維修性能的要求。w 沉積速度快，但須采用高電流密度進(jìn)行操作。w 電刷鍍的缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大，

18、消耗鍍液較多，消耗陽極包纏材料。47w 修復(fù)因機(jī)械磨損、腐蝕、加工等原因造成的零件表面缺陷（凹坑、蝕斑、孔洞和劃傷等）、零件表面尺寸和零件形狀與位置精度的超差。w 對零件材料表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，用以提高零件表面的硬度、耐磨性、減摩性、抗氧化能力等。w 對零件材料表面進(jìn)行改性處理，改性內(nèi)容包括導(dǎo)電性能、導(dǎo)磁性能、熱性能、光性能、防護(hù)性能、耐蝕性能、釬焊性能等。w 與其他表面技術(shù)復(fù)合對零件材料表面進(jìn)行處理。這些年來，電刷鍍技術(shù)在許多工業(yè)部門已得到較為廣泛的應(yīng)用，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。 4849一、基本原理w 電刷鍍是從槽鍍技術(shù)上發(fā)展起來的一種新的電鍍方法，w 其原理和電鍍原理基本相同，也是一種電化學(xué)

19、沉積過程，50刷鍍的工作原理w 刷鍍時工件與專用直流電源的負(fù)極相連，鍍筆上的陽極與正極相連，陽極上的包套蘸上專用電解液，工件與鍍筆作相對運(yùn)動，電解液中的金屬離子在工件（陰極）表面得到電子后沉積，形成刷鍍層。 5152w 隨著刷鍍時間的延長，鍍層逐漸增厚，直至達(dá)到需要的厚度。w 由于刷鍍時鍍筆與工件作相對運(yùn)動，專用電解液中金屬離子濃度較高，可使用較大電流密度，因此鍍層的沉積速度較快。53二、電刷鍍設(shè)備w電刷鍍設(shè)備由w專用直流電源、w鍍筆1. 供液、集液裝置組成。 541專用直流電源 電刷鍍專用直流電源不同于其他種類電鍍使用的電源，由整流電路、正負(fù)極性轉(zhuǎn)換裝置、過載保護(hù)電路及安培計（或鍍層厚度計）

20、等幾部分組成。（1）整流電路。用于提供平穩(wěn)直流輸出，輸出電壓可無級調(diào)節(jié)，一般范圍為030V，輸出電流為0150A。（2）正負(fù)極性轉(zhuǎn)換裝置。用于滿足電刷鍍過程中各工序的需要，可任意選擇陽板或陰極的電解操作。55w （3）過載保護(hù)電路。用在刷鍍過程中，當(dāng)電流超過額定值后，快速切斷主電源，以保證電源和零件不會因短路而燒壞。w （4）安培計。用于在動態(tài)下計量電刷鍍消耗的電量，從而能精確地控制鍍層厚度。 562鍍筆w 鍍筆是電刷鍍的重要工具，主要由陽極、絕緣手柄和散熱裝置組成，圖3-7是其結(jié)構(gòu)圖。w 根據(jù)需要電刷鍍的零件大小與尺度的不同，可以選用不同類型的鍍筆。w圖3-7 鍍筆結(jié)構(gòu)圖w1-陽極 2-“O

21、”型密封圈 w3-鎖緊螺帽 4-散熱器體 w5-絕緣手柄 6-導(dǎo)電桿 w 7-電纜線插座 57（1）陽極材料w 刷鍍陽板材料要求具有良好的導(dǎo)電性，能持續(xù)通過高的電流密度，不污染鍍液，易于加工等。w 通常使用高純石墨、鉑銥合金及不銹鋼等不溶性陽極。58（2）陽極形狀。w 根據(jù)被鍍零件的表面形狀，陽極可以加工成不同形狀，如圓柱、圓棒。月牙、長方、半圓、細(xì)棒和扁條等（見圖 38），其表面積通常為被鍍面的三分之一。 59（3）陽極的包裹。w 陽極需用棉花和針織套進(jìn)行包裹，以貯存刷鍍用的溶液（包括電鍍液。酸洗液及脫脂液），防止陽極與被鍍件直接接觸，過濾陽極表面所溶下的石墨粒子。w 棉花最好選用纖維長、層

22、次整齊的脫脂棉。套管材料要求有良好的耐磨性、吸水性，不會污染鍍液，可選用滌綸或人造毛材料。w 包裹時厚度要適當(dāng)，過厚或太薄都不好，過厚將會使電阻增大，刷鍍效率降低；太薄則鍍液貯存量太少，不利于熱的擴(kuò)散，造成過熱，影響鍍層質(zhì)量。最佳包裹厚度要根據(jù)不同陽極而定。（4）絕緣手柄。絕緣手柄套在用紫銅作的導(dǎo)電桿外面，常用塑料或膠木制作。導(dǎo)電桿一頭連接散熱片，另一頭與電源電纜接頭連接。（5）散熱片。由于刷鍍過程中產(chǎn)生大量熱量，故鍍筆上需要安裝散熱片。通常散熱片選用不銹鋼制作，尺寸較大的鍍筆亦可選用鋁合金制作。61（6）鍍筆的使用和保養(yǎng)w 電刷鍍過程中應(yīng)專筆專用，且不可混用。w 鍍筆和陽極在使用過程中切勿被

23、油脂等污染。w 陽極包套一旦發(fā)現(xiàn)磨穿，應(yīng)及時更換，以免陰陽兩極直接接觸發(fā)生短路。w 用畢鍍筆，應(yīng)及時拆下陽極，用水沖洗干凈，并按鍍種分別存放保管，不能混淆。623供液、集液裝置w 刷鍍時，根據(jù)被鍍零件的大小，可以采用不同的方式給鍍筆供液，如蘸取式、澆淋式和泵液式，關(guān)鍵是要連續(xù)供液，以保證金屬離子的電沉積能正常進(jìn)行。w 流淌下來的溶液一般采用塑料桶、塑料盤等容器收集，以供循環(huán)使用。63三、電刷鍍?nèi)芤簑電刷鍍所用的溶液品種很多，根據(jù)其作用可分為四大類：w預(yù)處理溶液w電鍍?nèi)芤簑鈍化液w退鍍液64（1）預(yù)處理溶液w 預(yù)處理溶液包括電凈液和活化液。w 電凈液的作用是用電化學(xué)方法去除被鍍零件表面的油污。

24、電凈液以磷酸三鈉為主體，另加氫氧化鈉、碳酸鈉等。溶液呈堿性，對任何金屬材料表面都有脫脂凈化作用 w 活化液的作用是用化學(xué)腐蝕和電解腐蝕的方法，去除被鍍零件表面的氧化膜和銹斑，使其露出金屬本身組織。一般活化液都是酸性水溶液，具有較強(qiáng)的去除金屬氧化物的能力。 65（二）電刷鍍?nèi)芤簑電刷鍍使用的金屬鍍液很多，有上百種，根據(jù)獲得鍍層的化學(xué)成分可分為三類：w單金屬鍍液、w合金鍍液、1. 復(fù)合金屬鍍液。66電刷鍍鍍液具有如下特點(diǎn)：w 金屬離子含量高、導(dǎo)電性好；w 大多數(shù)鍍液是金屬絡(luò)合物水溶液；w 鍍液在工作過程中性能穩(wěn)定，金屬離子濃度和溶液的pH值變化不大；鍍液的分散能力和覆蓋能力較好；鍍液無毒、不燃、無

25、爆、腐蝕性小；添加劑種類少、用量少；鍍液由專業(yè)廠生產(chǎn)、可長期存放。673鈍化液w 用于在鋁、鋅、鎘等金屬表面生成能提高表面耐蝕性的鈍態(tài)氧化膜的溶液。w 常用的有鉻酸鹽、硫酸鹽及磷酸鹽等的溶液。684退鍍液w 用于退除鍍件表面不合格鍍層、多余鍍層的溶液。退鍍一般是采用電化學(xué)方法進(jìn)行，在反向電流（鍍件接正極）下操作。退鍍液的品種較多，成分較為復(fù)雜，主要由不同的酸類、堿類、鹽類、金屬緩蝕劑、緩沖劑和氧化劑等組成。使用時應(yīng)注意防止退鍍液對基體的過腐蝕。69四、電刷鍍工藝w 電刷鍍一般工藝過程主要包括鍍前預(yù)處理、鍍件刷鍍和鍍后處理三大部分，每個部分又包含幾道工序。操作過程中，每道工序完畢后需立即將鍍件沖

26、洗干凈。70（一）鍍前預(yù)處理w l表面整修w 待鍍件的表面必須平滑，故鍍件表面存在的毛刺、錐度、不圓度和疲勞層，都要用切削機(jī)床精工修理，或用砂布、金相砂紙打磨，以獲得正確的幾何形狀和暴露出基體金屬的正常組織，一般在修整后的鍍件表面粗糙度度Ra應(yīng)在5um以下。對于鍍件表面的腐蝕凹坑和劃傷部位，可用油石、細(xì)挫、風(fēng)動指狀或片段狀砂輪進(jìn)行開槽修形，使腐蝕坑和劃痕與基體表面呈圓滑過渡。通常修形后的寬度為原腐蝕凹坑寬度的兩倍以上。對于狹而深的劃傷部位應(yīng)適當(dāng)加寬，使鍍筆可以接觸溝槽、凹坑底部。712表面清理w 表面清理指采用化學(xué)及機(jī)械的方法對鍍件表面的油污、銹斑等進(jìn)行清理。w 當(dāng)鍍件表面有大量油污時，先用汽

27、油、煤油、丙酮或乙醇等有機(jī)溶劑去除絕大部分油污，然后再用化學(xué)脫脂溶液除去殘留油污，并用清水洗凈。w 若表面有較厚的銹蝕物，可用砂布打磨、鋼絲刷刷除或噴砂處理，以除去銹蝕物。w 對于表面所沾油污和銹斑很少的鍍件，不必采用上述處理方法而直接用電凈法和活化法來清除油污和銹斑。723電凈處理w 電凈處理就是電解脫脂。w 刷鍍中對任何基體金屬都用同一種脫脂溶液，只是不同的基體金屬所要求的電壓和脫脂時間不一樣。w 電凈時一般采用正向電流（鍍件接負(fù)極），對有色金屬和對氫脆特別敏感的超高強(qiáng)度鋼，采用反向電流（鍍件接正極）。w 電凈后的表面應(yīng)無油跡，對水潤濕良好，不掛水珠。734活化處理w 活化處理用以去除鍍件

28、在脫脂后可能形成的氧化膜并使鍍件表面受到輕微刻蝕而呈現(xiàn)出金屬的結(jié)晶組織，確保金屬離子能在新鮮的基體表面上還原并與基體牢固結(jié)合，形成結(jié)合強(qiáng)度良好的鍍層。w 活化時，一般采用陽極活化（鍍筆接負(fù)極）。74（二）鍍件刷鍍w 1刷鍍打底層w 由于刷鍍層在不同金屬上結(jié)合強(qiáng)度不同，有些刷鍍層不能直接沉積在鋼鐵上，故針對一些特殊鍍種要先刷鍍一層打底層作為過渡，厚度一般為0.001mm0.01mm。常用的打底層鍍液有以下幾種：w （1）特殊鎳或鈷鍍液。用于一般金屬、特別是不銹鋼、鉻、鎳等材料和高熔點(diǎn)金屬作為打底層，以使基體金屬與鍍層有良好的結(jié)合力。酸性活化后可不經(jīng)水清洗，在不通電條件下用特殊鍍鎳液擦試待鍍表面，

29、然后立即刷鍍特殊鎳。w （2）堿銅鍍液。堿銅的結(jié)合比特殊鎳差，但鍍液對疏松的材料（如鑄鋼、鑄鐵）和軟金屬（如錫、鋁等）的腐蝕性比特殊鎳小，所以常作為鑄鋼、鑄鐵、錫、鋁的打底層。w （3）低氫脆鎘鍍液。對氫特別敏感的超高強(qiáng)度鋼，經(jīng)陽極電凈、陰極活化后，用低氫脆鎘作打底層，可以提高鍍層與基體的結(jié)合強(qiáng)度并避免滲氫的危險。762刷鍍工作鍍層w 工作鍍層是一種表面最終刷鍍層，其作用是滿足表面的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等特殊要求。w 根據(jù)鍍層性能的需要來選擇合適的刷鍍?nèi)芤?。例如用于耐磨的表面，工作鍍層可以選用鎳、鎳-鎢和鈷-鎢合金等。對于裝飾表面，工作鍍層可選用金、銀、鉻、半光亮鎳等。對于要求耐腐蝕的

30、表面，工作鍍層可選用鎳、鋅、銅等。77（三）鍍后處理w 刷鍍完畢要立即進(jìn)行鍍后處理，w 清除鍍件表面的殘積物、如水跡、殘液痕跡等，w 采取必要的保護(hù)方法，如烘干、打磨、拋光、涂油等，以保證刷鍍零件完好如初。78第三部分、化學(xué)鍍技術(shù)79化學(xué)鍍的基本概念w 化學(xué)鍍：又稱為無電解鍍，指在無外加電流的狀態(tài)下、借助合適的還原劑，使鍍液中的金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的一種鍍覆方法。80w 化學(xué)鍍技術(shù)具有悠久的歷史，但以往由于鍍層的性能和電鍍?nèi)芤狠^昂貴等方面的原因。工業(yè)化應(yīng)用受到較大限制。w 自70年代以來，化學(xué)被在鍍層結(jié)合力、直接鍍?nèi)」饬铃儗雍湾円旱氖褂脡勖确矫嫒〉昧送黄菩赃M(jìn)展，使用成本大幅度

31、降低，w 因此在工業(yè)上得到越來越廣泛的應(yīng)用。 81一、化學(xué)鍍的原理與特點(diǎn)w 化學(xué)鍍是一個在催化條件下發(fā)生的氧化一還原反應(yīng)過程。w 化學(xué)鍍?nèi)芤河山饘匐x子、絡(luò)合劑、還原劑、穩(wěn)定劑、緩沖劑等組成。w 化學(xué)鍍能夠順利實施的必要條件是金屬的沉積反應(yīng)只發(fā)生在具有催化作用的工件表面，溶液本身相對穩(wěn)定，自發(fā)發(fā)生氧化一還原反應(yīng)速度極慢，以保證溶液在較長的時間內(nèi)不會因自然分解而失效。82與電鍍不同的是，在化學(xué)鍍中，溶液內(nèi)的金屬離子是依靠得到由還原劑提供的電子而還原成相應(yīng)的金屬的。w 完成化學(xué)鍍的過程有三種方式：w （1）置換沉積 利用被鍍金屬的(沉積)電位比沉積金屬負(fù)，將沉積金屬離子從溶液中置換在工件表面上。其化

32、學(xué)反應(yīng)可表述為：w Me1Me2n+ Me2Me1m+w 溶液中金屬離子被還原沉積的同時，伴隨著基體金屬的溶解，當(dāng)基體金屬表面被沉積金屬完全覆蓋時，反應(yīng)即自動停止廠所以，采用這種方法得到的鍍層非常薄。83（2）接觸沉積w 利用電位比被鍍金屬高的第三金屬與被鍍金屬接觸讓被鍍金屬表面富積電子，從而將沉積金屬還原在被鍍金屬表面。w 其化學(xué)反應(yīng)實際上與置換沉積相同，只是Me1不是基體金屬，而是第三金屬。其缺點(diǎn)是第三金屬離子會在溶液中積累。 84（3）還原沉積w 利用還原劑被氧化時釋放出的自由電子，把沉積金屬還原在鍍件表面；其反應(yīng)過程可表述為：w Men+ + Re Me + OX w 式中，Me為沉積

33、金屬，Re表示還原劑，OX表示氧化劑。 85w 一般意義上的化學(xué)鍍主要是指這種還原沉積化學(xué)鍍。它只在具有催化作用的表面上發(fā)生。w 如果沉積金屬（如鎳。銅等）本身就是反應(yīng)的催化劑，該化學(xué)鍍過程就稱為自催化化學(xué)鍍，它可以得到所需的鍍層厚度。w 如果在催化表面上沉積的金屬本身不能作為反應(yīng)的催化劑，一旦催化表面被沉積金屬覆蓋，沉積反應(yīng)就會自動終止，所以只能獲得有限厚度的鍍層。 86化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn)w 與電鍍相比，化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn)是不需要外加直流電源、不存在電力線分布不均勻的影響，因而無論工件的幾何形狀多復(fù)雜，各部位鍍層的厚度都是均勻的；w 只要經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，它可以在金屬、非金屬、半導(dǎo)體材料上直接鍍覆；得到

34、的鍍層致密，孔隙少、硬度高，因而具有極好的化學(xué)和物理性能。 8788w 由于在化學(xué)鍍過程中，還原劑參與了整個化學(xué)沉積過程，并有少量沉積于鍍層中，因而對鍍層的性能有著顯著的影響。w 還原劑是化學(xué)鍍?nèi)芤褐械闹饕煞种?，除?yīng)具有較強(qiáng)的還原作用外，還應(yīng)不使催化劑中毒。化學(xué)鍍?nèi)芤撼Ｓ玫倪€原劑有次磷酸鹽、甲醛、硼氫化物、胺基硼烷及其衍生物等。89w 化學(xué)鍍技術(shù)在化工、電子、石油等工業(yè)中有著極為重要的地位，但因溶液的穩(wěn)定性較差，溶液的維護(hù)、調(diào)整和再生都比較麻煩，生產(chǎn)成本較高等因素而限制了它在其它工業(yè)中的應(yīng)用。w 目前，用化學(xué)鍍的方法能獲得鎳、銅、銀、金、鈷、錫、鈀、鉑等單金屬鍍層和合金鍍層，并已在工業(yè)生產(chǎn)

35、中應(yīng)用。其中，以化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅應(yīng)用最為普遍。90二、化學(xué)鍍鎳w 化學(xué)鍍鎳層結(jié)晶細(xì)致、孔隙率低。硬度高，磁性好，目前已廣泛用于電子、航空、航天、化工、精密儀器等工業(yè)中。w 如用非金屬材料制成的零件經(jīng)化學(xué)鍍鎳后電鍍一層裝飾層，已在汽車、家電、日用工業(yè)品中大規(guī)模應(yīng)用；91w 化學(xué)鍍鎳層的高防腐性和硬度及其對化工材料的穩(wěn)定性使其在化工用泵、壓縮機(jī)、閥等產(chǎn)品部件上的地位越來越高；w 在核工業(yè)航空航天工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣；w 化學(xué)鍍鎳層優(yōu)異的磁性能使其在計算機(jī)光盤生產(chǎn)中也得到大規(guī)模應(yīng)用。92化學(xué)鍍鎳使用的還原劑有次磷酸鹽、肼、硼氫化鈉和二甲基硼烷等。w 采用次磷酸鹽作還原劑的化學(xué)鍍鎳層一般含有質(zhì)量分

36、數(shù)為412的磷，人們習(xí)慣稱之為化學(xué)鍍鎳磷合金鍍層；w 以硼氫化物或胺基硼烷為還原劑得到的鍍層含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為025的硼，一般稱之為化學(xué)鍍鎳硼合金；w 而以肼為還原劑的鍍層純度高達(dá)99.5。w 由于硼氫化鈉和二甲基胺基硼烷價格較貴，因而使用較少，國內(nèi)生產(chǎn)上大多采用次磷酸鈉作還原劑。93鎳的沉積過程w 以次磷酸鹽作還原劑的化學(xué)鍍鎳溶液分為酸性和堿性兩大類。w 在化學(xué)鍍鎳的過程中，鎳的沉積過程為w 232222322223222HHNiPNiPPOHOHHPOHHNiHNiHHHPOOHPOH94w 由溶液中沉積出來的化學(xué)鍍鎳層是一種非晶態(tài)鍍層，呈層疊的薄片狀，如圖77所示。此時鍍層的硬度、矯頑磁力較低

37、。電阻率較高。 95w 經(jīng)過一定溫度下熱處理后，鍍層轉(zhuǎn)變?yōu)榫徒M織，鍍層的硬度和矯頑磁力均會呈現(xiàn)大幅度提高；而電阻率則明顯下降。w 化學(xué)鍍鎳磷合金鍍層的物理化學(xué)性能除與鍍層中的含鎳量有關(guān)外，還受到工藝條件等多方面因素的影響。96第四部分 復(fù)合鍍技術(shù)97復(fù)合鍍基本概念w 在電鍍或化學(xué)鍍?nèi)芤褐屑尤敕侨苄缘墓腆w微粒，并使其與主體金屬共沉積在基體表面；w 或把長纖維埋入或卷纏于基體表面后沉積金屬，形成一層金屬基的表面復(fù)合材料的過程稱為復(fù)合電鍍，也叫彌散鍍或分散鍍。w 所得鍍層稱為復(fù)合鍍層或彌散鍍層。98w 復(fù)合鍍起源于20世紀(jì)20年代，但受到人們的重視并獲得迅猛發(fā)展則是從70年代開始的。w 復(fù)合鍍層由

38、基質(zhì)金屬與分散微?；蚵裰美w維兩相組成，兩相之間存在明顯的界限。w 與單純的金屬基鍍層相比，復(fù)合鍍層在耐蝕性、耐磨性、潤滑性、表面外觀及其它功能方面都有著非常顯著的提高。w 因此，人們可根據(jù)不同的用途來選擇基質(zhì)金屬和分散微?；蚵裰美w維。 99一、復(fù)合鍍的基本原理w 復(fù)合鍍按沉積方法的不同可分為三種，即：w 1）以微粒子為彌散相。使之懸浮于鍍液中進(jìn)行電沉積或化學(xué)沉積。這種方法稱為彌散沉積法。w 2）粒子大或重時，讓粒子先沉積于基體表面，再用析出金屬填補(bǔ)粒子間隙，這種方法稱為沉積共析法。w 3）把長纖維埋入或卷纏于基體表面后進(jìn)行沉積，這種方法稱為埋置沉積法。w 習(xí)慣上把前兩種方法稱為復(fù)合鍍，而把后一種方法稱為纖維強(qiáng)化復(fù)合鍍。100復(fù)合鍍的過程是物理過程和化學(xué)過程的有機(jī)結(jié)合。w 一般認(rèn)為，彌散復(fù)合電鍍時，微粒與金屬共沉積過程分為：w 1、鍍液中的微粒向陰極表面附近輸送、w 2、微粒吸附于被鍍金屬表面，w 3、金屬離子在陰極表面放電沉積形成晶格并將固體微粒埋入金屬層中幾個步驟。w 共析出的粒子在沉積的金屬中形成不規(guī)則分布的