表面強(qiáng)化技術(shù)概述

1、表面強(qiáng)化技術(shù)概述班級(jí)：090201 姓名： 孫欽巍學(xué)號(hào)：20090533電鍍技術(shù)的研究發(fā)展摘要：隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的飛躍發(fā)展和尖端科學(xué)對(duì)電子設(shè)備的高可靠性要求對(duì)電子電 鍍技術(shù)提出更高的要求以滿足各種電子產(chǎn)品發(fā)展的需要。我國(guó)電子電鍍技術(shù)領(lǐng) 城現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)作概略的分析提出一些看法。一、電鍍技術(shù)概述電鍍技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)成為非常重要的現(xiàn)代加工技術(shù)，它早已經(jīng)不僅僅 是金屬表面防護(hù)和裝飾加工手段，盡管防護(hù)和裝飾電鍍?nèi)匀徽茧婂兗庸さ暮艽蟊?重。電鍍的功能性用途則越來(lái)越廣泛。尤其是在電子工業(yè)、通信和軍工、航天等 領(lǐng)域大量在采用功能性電鍍技術(shù)。電鍍不僅僅可以鍍出漂亮的金屬鍍層，還可以 鍍出各種二元合金、三元

2、合金乃至于四元合金；還可以制作復(fù)合鍍層、納米材料； 可以在金屬材料上電鍍，也可以在非金屬材料上電鍍。這些技術(shù)的工業(yè)化是和電 鍍添加劑技術(shù)、電鍍新材料技術(shù)在電鍍液配方技術(shù)中的應(yīng)用分不開(kāi)的。二、常見(jiàn)電鍍技術(shù)介紹無(wú)氤堿性亮銅在銅合金上一步完成預(yù)鍍與加厚，鍍層厚度可達(dá)10p m以上，亮度如酸性亮銅鍍 層，若進(jìn)行發(fā)黑處理可達(dá)漆黑效果，已在1萬(wàn)升槽正常運(yùn)行兩年。無(wú)氤光亮鍍銀普通型以硫代硫酸鹽為主絡(luò)合劑，高級(jí)型以不含硫的有機(jī)物為主絡(luò)合劑。全光亮 鍍層厚度可達(dá)40p m以上，鍍層表面電阻4川Qcm，硬度HV101.4,熱沖擊 250C合格，非常接近氤化鍍銀的性能。無(wú)氤自催化化學(xué)鍍金主鹽采用Na3Au(SO3)

3、2,金層厚度可達(dá)1.5p m，已用在高密度柔性線路板和電 子陶瓷上鍍金。非甲醛自催化化學(xué)鍍銅用于線路板的通孔鍍和非導(dǎo)體表面金屬化。革除有毒甲醛代之以廉價(jià)無(wú)毒次磷酸 鹽，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品。已基本完成實(shí)驗(yàn)室研究，沉積速度34p m/h， 壽命達(dá)10循環(huán)(MTO)以上，鍍層致密、光亮。但有待進(jìn)一步完善和進(jìn)行中試考 驗(yàn)。純鈀電鍍Ni會(huì)引發(fā)皮炎，歐盟早已拒絕含Ni飾品進(jìn)口，鈀是最佳的代Ni金屬。本項(xiàng)目 完成于1997年，包括二種工藝，一是薄鈀電鍍，厚度0.10.2p m，已用在白銅 錫上作為防腐裝飾性鍍層和防銀變色層；二是厚鈀電鍍，厚度達(dá)3p m無(wú)裂紋（目 前的國(guó)際水平），因鈀昂貴，目前尚未進(jìn)入

4、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。三價(jià)銘鋅鍍層藍(lán)白和彩色鈍化劑以三價(jià)銘鹽代替致癌的六價(jià)銘鹽。藍(lán)白鈍化色澤如鍍銘層，通過(guò)中性鹽霧實(shí)驗(yàn) 26小時(shí)以上，已經(jīng)歷了十年的市場(chǎng)考驗(yàn)。彩色鈍化已完成實(shí)驗(yàn)室研究，色澤鮮 艷，但須中試考驗(yàn)。純金電鍍主鹽為KAu（CN）2，屬微氤工藝。鍍層金純度99.99%，金絲（30p m）鍵合強(qiáng)度5g， 焊球（25p m）抗剪切強(qiáng)度1.2Kg。努普硬度H90，已用于高密度柔性線路板鍍 金。白鋼電鍍有Pd（60）Ni（40）和Pd（80）Ni（20）兩種，已在電子產(chǎn)品中用作代金鍍層 和防銀變色層。其它技術(shù)貴金屬金、銀、鈀回收技術(shù)；金剛石鑲嵌鍍技術(shù)；不銹鋼電化學(xué)和化學(xué)精拋光技 術(shù)；紡織品鍍銅、鍍竦技術(shù)；

5、硬金（Au-Co,Au-Ni）電鍍；鈀鉆合金電鍍；槍黑 色Sn-Ni電鍍；化學(xué)鍍金；純金浸鍍；化學(xué)沉銀；化學(xué)沉錫。三、綠色電鍍技術(shù)研究目前,我國(guó)大多數(shù)電鍍廠家采用一個(gè)鍍銘回收槽，根據(jù)計(jì)算,每增加1個(gè)回收槽, 其銘酸的帶出損失可降低至前一個(gè)回收槽濃度的1/3,如回收槽增加到4個(gè)，最后 帶出的銘酸只有鍍槽濃度的1/81,帶出的損失將大幅度降低。臺(tái)灣和歐洲當(dāng)前采用一種稱為氣刀的設(shè)備，將粘附在工件或掛具上的銘酸吹落 到鍍槽中，大幅度減少了銘酸的帶出。所謂氣刀，其實(shí)是一個(gè)高壓空氣噴嘴,安裝 在鍍槽上，設(shè)計(jì)的噴嘴形狀可以最大限度地吹落掛具和工件上特別是角落上的鍍 液。這種裝置也可用于鍍竦、鍍銅等其他金屬的

6、鍍槽，大幅度的減少金屬鍍液的 帶出，并降低成本。為了使回收系統(tǒng)中沖稀的含銘溶液可以方便的回用，采用銘酸真空濃縮系統(tǒng)， 尺寸一般為2000mmX 2000mmX 3000mm,每24h可蒸發(fā)200L水，正常運(yùn)轉(zhuǎn)沒(méi)有廢氣 產(chǎn)生。采用上述措施的某單位,從原來(lái)銘酸每月消耗500600kg降低到150250kg, 節(jié)約銘酸約50%70%,鍍銘添加劑的用量也大幅度減少。鎘鍍層具有優(yōu)良的抗海洋大氣腐蝕性能，但是鎘是嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人體健 康的金屬材料。堿性鋅竦合金電鍍具有和鎘相同的抗海洋大氣腐蝕性能，因此， 可以取代鎘鍍層。鋅竦合金可以從堿性鋅酸鹽溶液中獲得含竦量8%12%的鋅竦 合金鍍層，耐鹽霧試驗(yàn)白銹

7、800h以上，紅銹1500h以上。鍍層具有與鋅酸鹽鍍層 一樣的光亮和二次再加工性能，可直接鈍化。鍍液電流密度范圍寬,竦共沉積比率 穩(wěn)定，分散能力和深鍍能力優(yōu)良。該工藝已經(jīng)在汽車零部件等產(chǎn)品上得到了應(yīng)用。 如表1所示。表I工藝條件新溶液成分掛鍍滾搬ZnOWg/L12 g/ LNaOH120 -/L120 gf LNi潘加液18 mL/L15 mU L路合劑40 niL/ L45 mL/ L光在劑5 inL/L5 mL/L溶液溫度10- 35 I10- 35 C陰極電流密度5 A/dma1- 3 A/dma陽(yáng)極電流密度1- 3 A/dm-陽(yáng)械鋅板+不溶性陽(yáng)概(明陽(yáng)槌面積比:L& 2)攬拌明概移動(dòng)過(guò)

8、濾連續(xù)循環(huán)過(guò)濾2- 3次Fh稱取計(jì)量的氧化鋅置于鍍槽中，用1/4的水調(diào)成糊狀，邊攪拌邊加入NaOH,完全 溶解后加水到計(jì)量體積的80%,等到溫度降到室溫后加入鋅粉1015g/L,攪拌 2h后過(guò)濾。稱取計(jì)量絡(luò)合劑用適量的水溶解后，在攪拌下加入，攪拌均勻,再在攪 拌下加入ZnO和NaOH的溶液中，最后加入計(jì)量的光亮劑就可以試鍍。鋅竦鍍層的彩色鈍化劑，使用壽命為100dm2/L,工藝條件如表2所示。鋅竦合金中竦的含量對(duì)耐蝕性、外觀和力學(xué)性能影響比較大。為了得到穩(wěn)定的 電鍍層，必須嚴(yán)格控制溶液中鋅、竦和NaOH的濃度和溶液溫度。定期分析和調(diào)整溶液中的鋅、竦和氫氧化鈉濃度，Ni2+為1.82.5g/L。

9、BZN06A是竦鹽的補(bǔ)加濃縮液，補(bǔ)加量為500800mL/KAH。光亮劑的消耗量為200250mL/KAH，補(bǔ)加時(shí)應(yīng)少加、勤加，定期進(jìn)行霍爾槽 試驗(yàn)，調(diào)整補(bǔ)加。溶液中的碳酸鈉應(yīng)經(jīng)常測(cè)試并冷卻結(jié)品。溶液的溫度應(yīng)控制在2025C。陽(yáng)極采用鋅板的純度應(yīng)在99.99%以上,生產(chǎn)停止時(shí)應(yīng)取出陽(yáng)極，以免影響鋅 竦的濃度比。電鍍后，清水沖洗后直接鈍化，鈍化前不能用酸活化或出光處理，鈍化后用流 動(dòng)水浸洗，不能直接沖洗。表2工藝條件卸化濃縮液25- 35 mL/ L鈍化時(shí)同扣-60 ApHL 5- 2 0溫度坷55 r空中停留10- 15 苗攪拌無(wú)油空氣挽拌或工件移動(dòng)四、電鍍廢水處理技術(shù)電鍍廢水處理一般采用化學(xué)

10、處理方法，通過(guò)破絡(luò)沉淀中和，清除廢水中的重金 屬離子，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，有機(jī)重金屬捕集劑也得到了應(yīng)用，提高了重金屬 的清除效率，減少了處理的繁瑣過(guò)程。占地面積小，效果顯著的電絮凝方法也得到 了一定的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)處理后的廢水，也可以采用先進(jìn)工藝設(shè)備，如電解、反滲透、 電滲析、膜過(guò)濾等實(shí)現(xiàn)廢水再生和回用。常用的工業(yè)廢水處理方法主要是化學(xué)和生化法?；瘜W(xué)法受水溫、pH值、水質(zhì)、 水量等變化影響大，對(duì)某些可溶性好的有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)去除率低，而且存在二次污 染問(wèn)題。生化法是利用微生物的新陳代謝作用降解轉(zhuǎn)化有機(jī)物的過(guò)程，常見(jiàn)的有 活性污泥法、SBR法、接觸氧化工藝等。用生化法處理廢水具有運(yùn)行成本低、操 作管

11、理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但占地面積大，且微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH值、溫度等條件有 一定要求。因此，目前采用的化學(xué)方法和生物方法存在很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為投資 大、運(yùn)行成本高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大以及本身產(chǎn)生的新的二次污染等。超導(dǎo)高梯度場(chǎng)磁分離工藝屬于物理分離技術(shù)，具有投資小、占地少、處理周期 短、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)極具應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。經(jīng)磁分離處理的污水其COD 值從1000mg/L降到20mg/L。我國(guó)在超導(dǎo)磁分離污水處理方面的研究起步較晚, 近幾年主要在嘗試采用該技術(shù)分離凈化鋼廠、鋁廠等廢水中磁性金屬雜質(zhì)顆粒。 2005年中科院在研制的傳導(dǎo)冷卻高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)上完成了鋼廠廢水的磁分離 凈化試驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)于富含氧化鐵雜質(zhì)的鋼廠廢水磁分離凈化效果明顯。采用 磁分離技術(shù)須預(yù)先加入磁種,使本身無(wú)磁性的有害物質(zhì)通過(guò)氫鍵、范德華力與經(jīng) 表面修飾的磁種絮接，才能實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)磁分離凈化污水。電鍍廠的廢水與鋼廠的廢水的成分性質(zhì)比較接近，因此，電鍍廠采用超導(dǎo)磁分 離處理污水應(yīng)該是完全可能的。五、電鍍工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1）向低污染或無(wú)污染方向發(fā)展。減少或完全取代污染環(huán)境的六