電鍍標準要求

一：塑膠產(chǎn)品電鍍工藝(水電鍍與真空電鍍)簡介塑膠產(chǎn)品電鍍工藝簡介：

常見的塑膠產(chǎn)品電鍍工藝有兩種：水電鍍和真空離子鍍。

1、水電鍍:

一般適用于ABS料、ABS+PC料的產(chǎn)品。主要工藝是將需電鍍的產(chǎn)品放入化學電鍍液中進行電鍍。

根據(jù)客戶的不同需要，可鍍成不同的顏色，與高光銀色、亞銀色、灰銀色。因為電鍍后的產(chǎn)品其導電性顯著增強，對于某些需絕緣的部件怎么辦？辦法有兩種：其一，在需絕緣的部位涂上絕緣油，該部位在電鍍時就不會被電鍍到，從而達到絕緣效果！當然，涂了絕緣油的部位會變黑，就不適宜作為外觀面了。其二，在需電鍍的部位用特殊的膠紙貼住，保護起來，同樣達到絕緣的效果。

2、真空離子鍍，又稱真空鍍膜：

一般適用范圍較廣，如ABS料、ABS+PC料、PC料的產(chǎn)品。同時因其工藝流程復雜、環(huán)境、設備要求高，單價比水電鍍昂貴。現(xiàn)對其工藝流程作簡要介紹：產(chǎn)品表面清潔、去靜電--〉噴底漆--〉烘烤底漆--〉真空鍍膜--〉噴面漆--〉烘烤面漆--〉包裝。

真空電鍍可分為一般真空電鍍、UV真空電鍍、真空電鍍特殊；

工藝有蒸鍍、濺鍍、槍色等。

3、兩種工藝的區(qū)別：

水電鍍因工藝較簡單，從設備到環(huán)境得要求均沒有真空離子鍍苛刻，從而被廣泛應用。在東莞很容易找到此類的供應商。而真空電鍍優(yōu)秀供應商在東莞、深圳兩地不是很多，至少俺目前沒有太多此類供應商信息。但，水電鍍有個弱點，只能鍍ABS料和ABS+PC料（此料鍍的效果也不是很理想）。而ABS料耐溫只有80℃,這使得它的應用范圍被限制了。而，真空電鍍可達200℃左右，這對使用在高溫的部件就可以進行電鍍處理了。像風嘴、風嘴環(huán)使用PC料，這些部件均要求耐130℃的高溫。另，一般要求耐高溫的部件，做真空電鍍都要在最后噴一層UV油，這樣使得產(chǎn)品表面即有光澤、有耐高溫、同時又保證附著力。

4、兩種工藝的優(yōu)缺點：

A、簡單來說，如真空電鍍不過UV油，其附著力很差，無法過百格TEST，而水電鍍的明顯好于真空電鍍！因此，為保證真空電鍍的附著力，均需后續(xù)進行特殊的噴涂處理,成本當然高些。

B、水電鍍顏色較單調(diào)，一般只有亮銀和亞銀等少數(shù)幾種，對于閃銀、魔幻藍、裂紋、水滴銀等五花八門的七彩色就無能為力了。而，真空電鍍可以解決七彩色的問題。

C、水電鍍一般的鍍層材質(zhì)采用“六價鉻”，這是非環(huán)保材料。對于“六價鉻”有如下的要求：

歐盟：76/769/EEC：禁止使用；94/62/EC：<100ppm；

ROHS：<1000ppm

如此嚴格的要求，國內(nèi)一些廠家已開始嘗試使用“三價鉻”來替代“六價鉻”；而真空電鍍使用的鍍層材質(zhì)廣泛、容易符合環(huán)保要求。二：有關電鍍的基礎知識

[日期：2006-08-30]

[來自：電鍍技術]目

錄

1．電鍍的定義和分類

1-1．電鍍的定義

1-2．電鍍的分類

1-3．電鍍的常見工藝過程

2．常見電鍍效果的介紹

2-1．高光電鍍

2-2．亞光電鍍

2-3．珍珠鉻

2-4．蝕紋電鍍

2-5．混合電鍍

3．電鍍件設計的常見要求

3-1．電鍍件鍍層厚度對配合尺寸的影響

3-2．電鍍件變形的控制

3-3．局部電鍍要求的實現(xiàn)

3-4．混合電鍍效果對設計的要求

3-5．電鍍效果對設計的影響

3-6．電鍍成本的大致數(shù)據(jù)

1．電鍍的定義和分類

1-1．電鍍的定義

隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細分，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，在實際產(chǎn)品中得到應用的設計效果也日新月異，電鍍是我們在設計中經(jīng)常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時間較長，工藝也較為成熟的一種效果，對于這種工藝的應用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)非常多，我們希望通過總結我們已有的經(jīng)驗作一些設計的參考性文件，可以更好的將電鍍效果應用在我們的設計上，也更合理的應用在我們的設計上，可以為以后的工作帶來一些方便。通過這種工藝的處理我們通?？梢缘玫揭恍┙饘偕珴傻男Ч绺吖?，亞光等，搭配不同的效果構成產(chǎn)品的效果的差異性，通過這樣的處理為產(chǎn)品的設計增加一個亮點。

1-1-1．

電鍍的定義

電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結合力良好的金屬層的過程，就叫電鍍。簡單的理解，是物理和化學的變化或結合。

電鍍工藝的應用我們一般作以下幾個用途：

a．防腐蝕

b．防護裝飾

c．抗磨損

d．電性能：根據(jù)零件工作要求，提供導電或絕緣性能的鍍層

e．工藝要求

1-1-2．常見鍍膜方式的介紹

這里從類同與電鍍的一些工藝作分析介紹，以下的一些工藝都是在與我們電鍍相關的一些工藝過程，通過這樣的介紹給大家對這些工藝有一個感性的認識。

化學鍍（自催化鍍）

autocalytic

plating

在經(jīng)活化處理的基體表面上，鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過程。這是在我們的工藝過程中大多都要涉及到的一個工藝工程，通過這樣的過程才能進行后期電鍍等處理，多作為塑件的前處理過程。

電鍍

electroplating

利用電解在制件表面形成均勻、致密、結合良好的金屬或合金沉積層的過程，這種工藝過程比較煩雜，但是其具有很多優(yōu)點，例如沉積的金屬類型較多，可以得到的顏色多樣，相比類同工藝較而言價格比較低廉。

電鑄

electroforming

通過電解使金屬沉積在鑄模上制造或復制金屬制品（能將鑄模和金屬沉積物分開）的過程。這種處理方式是我們在要求最后的制件有特殊表面效果如清晰明顯的拋光與蝕紋分隔線或特殊的銳角等情況下使用，一般采用銅材質(zhì)作一個部件的形狀后，通過電鍍的工藝手段將合金沉積在其表面上，通常沉積厚度達到幾十毫米，之后將形腔切開，分別鑲拼到模具的形腔中，注射塑件，通過這樣處理的制件在棱角和幾個面的界限上會有特殊的效果，滿足設計的需要，通常我們看到好多電鍍后高光和蝕紋電鍍效果界限分明的塑膠件質(zhì)量要求較高的通常都采用這樣的手段作設計。如下圖所見的棱角分明的按鍵板在制造上采用電鑄工藝的話，會達到良好的外觀效果。

圖

1-1

按鍵電鍍效果1

真空鍍

vacuum

plating

真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍幾種類型，它們都是采用在真空條件下，通過蒸餾或濺射等方式在塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜，通過這樣的方式可以得到非常薄的表面鍍層，同時具有速度快附著力好的突出優(yōu)點，但是價格也較高，可以進行操作的金屬類型較少，一般用來作較高檔產(chǎn)品的功能性鍍層，例如作為內(nèi)部屏蔽層使用。

1-2．電鍍的常見工藝過程

1-2-1．電鍍工藝過程介紹

就塑膠件而言，我們常見的塑膠包括熱塑性和熱固性的塑料均可以進行電鍍，但需要作不同的活化處理，同時后期的表面質(zhì)量也有較大差異，我們一般只電鍍ABS材質(zhì)的塑件，有時也利用不同塑膠料對電鍍活化要求的不同先進行雙色注塑，之后進行電鍍處理，這樣由于一種塑膠料可以活化，另一種無法活化導致局部塑料有電鍍效果，達到設計師的一些設計要求，下面我們主要就ABS材料電鍍的一般工藝過程對電鍍的流程作一些介紹。

通過這樣的過程后塑膠電鍍層一般主要由以下幾層構成：

如圖所示，電鍍后常見的鍍層主要為銅、鎳、鉻三種金屬沉積層，在理想條件下，各層常見的厚度如圖所示，總體厚度為0.02mm左右，但在我們的實際生產(chǎn)中，由于基材的原因和表面質(zhì)量的原因通常厚度會做的比這個值大許多，不過類似與精美這樣的大型電鍍廠可以較好的達到這樣的要求。

1-2-2．電鍍層標識方法

在對鍍層的技術要求的標識上可以參照下面的辦法：

1．金屬鍍層標識時采用下列順序表示：

例如：PL/Ep?Cu10bNi15bCr0.3

塑料，電鍍光亮銅10μm

以上，光亮鎳15μm

以上，普通鉻0.3μm

以上，下面表格是對上面標識方法中一些效果的表達方式。

1）基體材料

材料名稱

鐵

銅及其合金

鋁及其合金

鋅及其合金

鎂及其合金

塑料

硅酸鹽材料

其它非金屬

符號

Fe

Cu

Al

Zn

Mg

PL

CE

NM

2）鍍覆方法

工藝名稱

電鍍

化學鍍

電化學處理

化學處理

符號

Ep

Ap

Et

Ct

3）鍍覆層名稱

鍍覆層名稱采用鍍層的化學元素符號表示。

4）鍍覆層厚度

鍍覆層厚度單位為μm，一般標識鍍層厚度的下限，必要時，可以標注鍍層厚度范圍。

5）鍍覆層特征

特征名稱

光亮

半光亮

暗

緞面

普通

導電

絕緣

符號

b

s

m

st

r

cd

i

6）后處理

處理名稱

鈍化

磷化

氧化

著色

涂裝

符號

P

Ph

O

Cl

Pt

2．

常見電鍍效果的介紹

2-1．電鍍效果介紹

2-1-1．高光電鍍

高光電鍍的效果的實現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果。

2-1-2．亞光電鍍

亞光電鍍的效果的實現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用亞鉻處理后得到的效果。

2-1-3．

珍珠鉻

珍珠鉻電鍍的效果的實現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用珍珠鉻處理后得到的效果。

2-1-4．

蝕紋電鍍

蝕紋電鍍的效果的實現(xiàn)通常要求模具表面處理出不同效果的蝕紋方式后，注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果。

2-1-5．

混合電鍍

在模具處理上既有拋光的部分又有蝕紋的部分，注射出的塑件電鍍后出項高光和蝕紋電鍍的混合效果，突出某些局部的特征。

2-1-6．

局部電鍍

通過采用不同的方式使得成品件的表面局部沒有電鍍的效果，與有電鍍的部分形成反差，形成獨特的設計風格。

2-1-7．彩色電鍍

通過采用不同的電鍍?nèi)芤海陔婂兒笏芗砻娉练e的金屬會反射出不同的光澤，形成

3．

電鍍件設計的常見要求

3-1．

電鍍件設計的原理

3-1-1．電鍍件設計的基本原理

電鍍件在設計中有很多特殊的設計要求可以提出，大致為以下幾點：

1．基材最好采用ABS材料，ABS電鍍后覆膜的附著力較好，同時價格也比較低廉。

2．塑件表面質(zhì)量一定要非常好，電鍍無法掩蓋注射的一些缺陷，而且通常會使得這些缺陷更明顯。

3．在結構設計時有幾點也要關注外形要適合于電鍍處理：

1）

表面凸起最好控制在0.1~0.15mm/cm，盡量沒有尖銳的邊緣。

2）

如果有盲孔的設計，盲孔的深度最好不超過孔徑的一半，負責不要對孔的底部的色澤作要求。

3）

要采用適合的壁厚防止變形，最好在1.5mm以上4mm以下，如果需要作的很薄的話，要在相應的位置作加強的結構來保證電鍍的變形在可控的范圍內(nèi)。

4）

在設計中要考慮到電鍍工藝的需要，由于電鍍的工作條件一般在60度到70度的溫度范圍下，在吊掛的條件下，結構不合理，變形的產(chǎn)生難以避免，所以在塑件的設計中對水口的位置要作關注，同時要有合適的吊掛的位置，防止在吊掛時對有要求的表面帶來傷害，如下圖的設計，中間的方孔專門設計用來吊掛。

5）

另外最好不要在塑件中有金屬嵌件存在，由于兩者的膨脹系數(shù)不同，在溫度升高時，電鍍液體會滲到縫隙中，對塑件結構造成一定的影響。

4．在塑件的加工時，要關注到幾個問題，其一塑膠料在加工時要充分烘干，否則殘留的水分會對塑件表面造成氣孔、流線紋等缺陷，嚴重影響電鍍的效果，另外盡量避免使用脫模劑，因為脫模劑的使用會對電鍍膜的附著力產(chǎn)生影響。

3-2．電鍍件設計時的特殊要求

3-2-1．電鍍件鍍層厚度對配合尺寸的影響

電鍍件的厚度按照理想的條件會控制在0.02mm左右，但是在實際的生產(chǎn)中，可能最多會有0.08mm的厚度，所以在有滑動配合的位置上，單邊的間隙要控制在0.3mm以上，才能達到滿意的效果，這是我們對電鍍件配合時需要作的關注。

3-2-2．

電鍍件變形的控制

由于電鍍流程中，幾道工序的工作溫度都在60℃～70

4．電鍍工藝的成本和基本檢驗標準4-1．電鍍的成本預估

4-1-1．電鍍成本的大致數(shù)據(jù)

電鍍件在加工成本的考慮上主要參考其加工工藝過程的復雜性和表面積的大小，一般的制件其成本主要是工藝流程帶來的成本，下面就一些已知的工藝過程作一些說明：

以一個普通高光電鍍件作為標準；

作亞光電鍍效果

價格會貴30％左右；

作簡單的表面局部絕緣效果

價格會增加30%－50％；三：

標準號標準名稱等效采用國際標準ISO標號GB8015.1-87鋁和鋁合金陽極氧化膜厚度的試驗方法重量法

2016-1982GB8015.2-87鋁和鋁合金陽極氧化膜厚度的試驗方法分光束顯微法

2128-1976GB8752-88鋁及鋁合金陽極氧化薄陽極氧化膜連續(xù)性的檢驗硫酸銅試驗

2085-1976GB8753-88鋁及鋁合金陽極氧化陽極氧化膜封閉后吸附能力的損失評定酸處理后的染色斑點試驗

2143-1981GB8754-88鋁及鋁合金陽極氧化應用擊穿電位測定法檢驗絕緣性

2376-1972GB11109-89鋁及鋁合金陽極氧化術語

7583-1986GB11110-89鋁及鋁合金陽極氧化陽極氧化膜的封閉質(zhì)量的測定方法導納法

2931-1983GB/T12967.1-91鋁及鋁合金陽極氧化用噴磨試驗儀器測定陽極氧化膜的平均耐磨性

8252-1987GB/T12967.2-91鋁及鋁合金陽極氧化用輪式磨損試驗儀器測定陽極氧化膜的耐磨性和磨損系數(shù)

8251-1987GB/T12967.3-91鋁及鋁合金陽極氧化氧化膜的銅加速醋酸鹽霧試驗（CASS試驗）

3770-1976GB/T12967.4-91鋁及鋁合金陽極氧化著色陽極氧化膜耐紫外光性能的測定

6581-1980GB/T12967.5-91鋁及鋁合金陽極氧化用變形法評定陽極氧化膜的抗破裂性

3211-1977GB11250.1-89復合金屬覆層厚度的測定—金相法

GB11250.2-89復合金屬覆層厚度的測定—X熒光法

GB11250.3-89復合金屬覆層厚度的測定—容量法

GB11250.4-89復合金屬覆層厚度的測定—重量法

GB/T13322-91金屬覆蓋層低氫脆鎘鈦電鍍層

GB/T13346-92金屬覆蓋層鋼鐵上鎘電鍍層

2082-1986JB/T5067-91鋼鐵制件粉末機械鍍鋅

JB/T5068-91金屬覆蓋層厚度測量X射線光譜測量方法

3497四：電鍍原理及方法作者：佚名文章來源：--更新時間：2006-2-21

簡單來說，電鍍指借助外界直流電的作用，在溶液中進行電解反應，使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。

我們以硫酸銅鍍浴作例子:硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水，甚至也有其他添加劑。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源，當溶解於水中會離解出銅離子，銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沈積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。陰極主要反應:Cu2+(aq)+2e-→Cu(s)

電鍍過程浴中的銅離子濃度因消耗而下降，影響沈積過程。面對這個問題，可以兩個方法解決：1.在浴中添加硫酸銅；2.用銅作陽極。添加硫酸銅方法比較麻煩，又要分析又要計算。用銅作陽極比較簡單。陽極的作用主要是導體，將電路回路接通。但銅作陽極還有另一功能，是氧化(失去電子)溶解成銅離子，補充銅離子的消耗。

陽極主要反應:Cu(s)→Cu2+(aq)+2e-

由於整個鍍液主要有水，也會發(fā)生水電解產(chǎn)生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應陰極副反應:2H3O+(aq)+2e-→H2(g)+2H2O(l)

陽極副反應:6H2O(l)→O2(g)+4H3O+(aq)+4e-

結果，工件的表面上覆蓋了一層金屬銅。這是一個典型鍍浴的機理，但實際的情況是十分復雜。自催化鍍及浸漬鍍五：電鍍知識講座-1作者：佚名文章來源：本站原創(chuàng)更新時間：2006-3-141.1表面處理(SurfaceTreatment)

表面處理的對象非常廣泛,從傳統(tǒng)工業(yè)到現(xiàn)在的高科技工業(yè),從以前的金屬表面到現(xiàn)在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產(chǎn)品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質(zhì)之加工技術統(tǒng)稱為表面處理(surfacetreatment)或稱為表面加工(surfacefinishing).1.1.1金屬表面處理(metalsurfacetreatment)

金屬經(jīng)初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面,更進一步改變金屬表面的機械性質(zhì)及物理化學性質(zhì)等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬表面加工(metalsurfacefinishing).

1.2表面處理的目的表面處理的目的可以分四大類:

(1)美觀(appearance).

(2)防護(protection)

(3)特殊表面性質(zhì)(specialsurfaceproperties)

(4)機械或工程性質(zhì)(mechanicalorengineeringproperties)(1)美觀(appearance)

為了提高製品之附加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍

(decorativeplating)Au,Ag,Rh,Ni,Cr,黃銅等電鍍(electroplating).(2)防護(protection)

為了延長製品的壽命,再製品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍(protective

plating)Zn,Cd,Ni,Cr,Sn等電鍍.(3)特殊表面性質(zhì)(specialsurfaceproperties)1.提高製品之導電性(electricalconductiuity),例如電鍍Ag,Cu.

2.提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業(yè)應用,例如Sn-Pb合金

電鍍.

3.提高光線之反射性(lightreflectivity)例如太空船,人造衛(wèi)星的

外殼需

反射光線,Ag及Rh的鍍層被應用上.

4.減小接觸阻抗(contactresistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍.(4)機械或工程性質(zhì)(mechanicalorengineeringproperties)

1.提高製品之強度(strenth),例如塑膠電鍍.

2.提高製品之潤滑性(bearingpropertries)例如多孔洛電鍍

(porous

chromiumplating),內(nèi)燃機之鋁合金活塞(piston),鍍

錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮傷.

3.增加硬度(hardness)及耐磨性(wearresistance),例如硬洛電鍍(

hardchromiumplating).

4.提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,非金屬之電鍍.

5.滲碳(carburizing),氮化(nitriding)之防止,例如鋼鐵表面硬化

(casehardening)時在不要硬化部份鍍Cu.1.3表面處理之重要性

表面處理工業(yè)雖然不是工業(yè)之主流,但只有透過表面處理,製品的特性及價值才能充份發(fā)揮出來.應用電鍍(plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesioncoating),塗裝(coating)等工業(yè)技術,達到防蝕,增進可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止?jié)B碳等的多項目的.

所以表面處理為各種加工製造工業(yè)不可或缺的過從傳統(tǒng)工業(yè)到近代高科技,表面處理技術一直扮演非常重要性之角色.例如太空船,人造衛(wèi)星,積體電路等之發(fā)展表面處理技術都有決定性之影響.由於表面處理對材料月異,帶動相關科技工程之進步.1.4表面處理技術之種類從表面處理之特性可分類:表

_____機械法__珠擊法,切削,搪磨,撒砂,精磨,研磨,超加工.

面

_____冶金法__表面硬化,(淬火,滲碳,氮化),擴散皮膜法.

形

_____化學法__電解研磨,酸洗,化學研磨,酸蝕雕刻.

成表

_____表面披覆__電鍍,無電鍍,熱浸鍍,熔射鍍,真空蒸著,陰極噴濺,

面

_____無機披覆__陽極處理,化成處理,著色,琺瑯處理.

披

_____有機披覆__塗裝,橡膠加襯,塑膠加襯.1.5國內(nèi)表面處理工業(yè)之狀況及問題

依據(jù)民國70年行政院科技顧問組調(diào)查報告,有關表面處理工業(yè),國內(nèi)有約4000家,其中電鍍工業(yè)約佔1200家,分散全省各地,主要的生產(chǎn)項目有,工業(yè)電鍍,裝飾電鍍,熱浸電鍍,陽極電鍍,化成電鍍,發(fā)色,塗裝,從事表面處理的工作人員有15000至20000人,具有專業(yè)知識程度者約1000人至1500人.

1.5.1原料及設備之供應

大部分昂貴之原料依靠國外進口,生產(chǎn)設備多為國產(chǎn),較貴重之檢驗儀器設備75%是進口貨.國內(nèi)原料成本極高,業(yè)著負擔沉重,應設法改善,防止貿(mào)易商操縱市場,更要鼓勵研究開發(fā)及生產(chǎn)重要之原料.1.5.2從業(yè)人員知識水準

一般從業(yè)人員的程度較低,科技短識及品管觀念缺乏,難有研究開發(fā)新產(chǎn)品,唯賴低廉勞力,以求生存.政府有關單位應定期舉辦研習會,使業(yè)者獲得新知蔚為研究風氣,提高技術水準,對在職工程人員,鼓勵利用建教合作方式,進修或在職訓練,亦應舉辦各類技術鑑定考試,並規(guī)定業(yè)者之工廠作業(yè)需由技術士擔任.

表面處理對材料之附加價值甚高,先進國家不惜投入龐大人力物力從事研究發(fā)展,使得表面處理技術日新月異,我國要並駕齊驅(qū),迎頭趕上,勢必從教育做起,在大專院校設立正規(guī)教育之表面處理人才,才能有雄厚發(fā)展實力.鼓勵學校與工業(yè)界間之建教合作,技術性問題需要由學校帶動,學校要增添新設備,充實師資,積極培育專業(yè)人才,企業(yè)界要僅量聘用教育較高科技人員,以增加研究發(fā)展之潛力.1.5.3生產(chǎn)及經(jīng)營方式

一般專業(yè)廠商規(guī)模不大,主要為訂貨生產(chǎn),小規(guī)模工廠沒有管理制度,教育程度低,對人力,原料及能源造成無所謂的浪費.大廠則受到地下工廠惡性削價之競爭,影響小廠應集中投資,合併經(jīng)營,始合乎經(jīng)濟原則.就有生產(chǎn)設備應適時予以淘汰,換置自動化處理設備,能以簡化經(jīng)營管理,提高生產(chǎn)效率,穩(wěn)定品質(zhì),節(jié)省人工,提高產(chǎn)品之國際聲譽,促進工業(yè)升級.1.5.4廢物處理及公害

由於地下工廠甚多,使廢物形成嚴重之公害問題,廢物處理系統(tǒng)投資費用極高,非一般中小型表面處理工廠所能負擔維持得起,根據(jù)經(jīng)驗及需要,認為設立表面處理專業(yè)區(qū),集中處理廢物,廢水,不但能減少公害,而且能管制地下工廠.1.5.5表面處理公會

表面處理是工業(yè)發(fā)展中很重要的一環(huán),避免或防止表面處理界之惡性競爭或市場操縱,加強廠商彼此合作,聯(lián)繫與技術交流,應充份發(fā)揮公會功能,解決同業(yè)之困難.另應設有完整品質(zhì)檢驗中心,集中檢驗,測定之服務,訂定表面處理標準規(guī)範,作為廠商品質(zhì)改善或品質(zhì)保證之依據(jù).1.5.6表面處理技術資料

根據(jù)業(yè)者的反映,國內(nèi)技術資料的獲得不亦且缺乏,技術難以突破,應設置有健全的表面技術資料處理中心,對研究開發(fā)者適時提供新穎充份之資訊,對引進國外技術者提供可參考資料.1.6國內(nèi)表面處理工業(yè)發(fā)展之方向

國內(nèi)表面處理工業(yè)之技術自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業(yè)務代表或代理商.往往引進之技術並非最前進者或只是局部的,因此使本國產(chǎn)品品質(zhì)遜於外貨乃為不可避免,產(chǎn)品之信譽及附加價值難以提昇.國內(nèi)學術機構也甚少做獨立性長期性之研究,國內(nèi)欲求工業(yè)之升級,商品附加價值提高,必須大力提高表面處理技術,以達成支援各項金屬製造業(yè),機器工業(yè),電子工業(yè)之任務.1.6.1裝飾電鍍(decorativeplating)

裝飾電鍍之主要目的改進產(chǎn)品之外觀,提高產(chǎn)品附加價值,其主要產(chǎn)品如項鍊,胸針,耳環(huán)等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一,地下小廠不需付稅捐,廢水處裡費用等,導致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環(huán).所以發(fā)展之方向應為大廠增添新設備,提高技術水準,提高產(chǎn)品品質(zhì),加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合併經(jīng)營才能進一步發(fā)展.1.6.2工程電鍍(engineeringplating）

工程電鍍之目的是增加產(chǎn)品之耐蝕力,延長使用壽命,改進機械性質(zhì)等.現(xiàn)在許多精密模具無法使用機械加工,也使用電鍍法,稱之為電鑄(electroforming).工之規(guī)模較大,許多操作採用自動化,多附屬於大規(guī)模較大機器製造廠.

獨立之工程電鍍廠也大都與大型機器金屬製造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤a經(jīng)濟發(fā)展,工程電鍍技術水準必須精益求精,力爭上游,其發(fā)展是大有可為的工程電鍍使用支援料數(shù)量鉅大,因此廢物處理之公害問題需特別重視,稍一不慎將造成不可收拾的公害.

一般中小廠為節(jié)省開支沒有廢物處理設備,或有也只供參觀檢查時之用,浪費投資,罔顧員工及環(huán)境之安全與衛(wèi)生.故今後發(fā)展方向為如何協(xié)助,促使這些小廠家合併始引進或研究開發(fā)更經(jīng)濟更有效新技術.工程電鍍用之化學品如進鍍成性質(zhì)之添加劑,多為國外原料供應商之機密,利潤甚高,若能長期研究必能研就發(fā)展成功替代品,以減低本國電鍍工業(yè)之成本.1.6.3鍍錫(tinplating)

鍍錫生產(chǎn)應往高速率之連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展,唯有使用高度自動化設備才能節(jié)省日益高漲之連續(xù)工資及能源.此種設備國內(nèi)無法設計製造,需向國外引進技術,近年來使用鋁罐,鋁箔,塑膠瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍,佔去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產(chǎn)的開發(fā)國家如印尼,菲律賓,泰國,馬來西亞等也開始生產(chǎn)馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(tinfreesteel)之趨勢.1.6.4熱漫鍍鋅(zinchotdipcoating)

鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式佔大多數(shù),鍍鋅鋼片具有優(yōu)良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建築如用在頂板(roofing),側(cè)板(siding),廣告牌,風管等,其次為電器及機械業(yè).國內(nèi)鍍鋅鋼片業(yè)者需淘汰更新陳舊設備,採用新式連續(xù)式熱浸鍍鋅方式生產(chǎn),產(chǎn)量大,品質(zhì)佳,產(chǎn)品適用性廣,成本低並加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,銲接性及美麗彩色塗裝之需求提高製品之品質(zhì).如發(fā)展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅,單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等.1.6.5陽極處理(anodizing)

鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層氧化物膜,堅硬耐磨,抗蝕性極高,色澤優(yōu)美.鋁合金本身易於加工,強度高,用途很廣,磥瑣T陽處理產(chǎn)品為鋁門窗,傢俱,照相機及儀表外殼另件.鋁材製造極其加工業(yè)也日益擴展,鋁陽處理有相當市場潛力.

陽極處理之發(fā)展例如硬質(zhì)陽極處理(hardanodizing),在低溫電流亦有用交直流並用之陽極處理.這種硬化之陽極處理的鋁材可用於活塞,汽缸,汽缸內(nèi)襯,油壓機及渦輪之另件,汽閥,齒輪,'槍械另件,離合器,煞車圓片,(brakedisk),機器另見及工具等.浴溫,電流密度,溶液成份需自動控制才能嚴格管制成品之品質(zhì)以達客戶要求.自動化需引進國外技術及大量之資金,所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化.1.6.6塗裝(coating)

塗裝工業(yè)之成長仍應會繼續(xù)擴大,應設法取締地下工廠以減少公害保障合法廠商,避免惡性競爭.教育用戶重視表面處理技術之價值,提高塗裝品質(zhì)之要求.大廠商應力爭上游,自行發(fā)展高級產(chǎn)品而不能只埋怨小廠之低廉競銷.發(fā)展之趨勢大多採用粉體塗裝,以節(jié)省能源和溶劑並可減少公害.非溶劑之塗裝和省能源型(紫外線硬化,低溫硬化)之新產(chǎn)品我國塗裝工業(yè)當然應該迎頭趕上.1.7學會,雜誌及參考書籍

促進表面處理工業(yè)界之聯(lián)繫,技術交流,標準規(guī)範之定訂,防止惡性競爭,市場之操縱等應設有功能的公會,協(xié)會以解決同業(yè)之困難.例如電鍍公會,陽極處理公會,塗裝公會等.學會及雜誌社提供新知識,新科技之資訊.在做研究開發(fā)工作,資料之取得是非常重要的,尤其是有關專利資料更具有價值.1.7.1學會有關表面處理技術之國內(nèi)外學會有:(1)中國材料科學學會.

(2)中國鋼鐵學會.

(3)中國化學會.

(4)中國腐蝕防蝕學會.

(5)American,ElectroplaterSociety.

(6)American,ElectrochemicalSociety.

(7)American,NationalAssociationofCorrosionEngineers.

(8)英國Instituteofmetalfishing.

(9)英國CorrosionScienceSociety.

(10)英國CorrosionandProtectionAssociation.

(11)日本金屬表面技術學會.

(12)日本金屬學會第三分科會(金屬表面物理化學).

(13)日本鋼鐵學會.

(14)日本電器化學協(xié)會.

(15)日本化學學會.

(16)日本輕金屬學會.

(17)德國BunsenGesellechaff.1.7.2雜誌

有關表面處理雜誌有:

(1)國內(nèi):

金屬表面技術.

工業(yè)材料.表面處理工業(yè).

化工技術.

防蝕工程.

材料科技.(2)日本:金屬表面技術.

防蝕技術.金屬材料.

工業(yè)材料.(3)美國:

Plating

Corrosion

MetalFinishing

MaterialsProtection

ProductFinishing

MaterialsandMethods

IndustrialFinishing

(4)英國:

Electroplating

MetalIndustry

(5)德國:

Metalloberflanche

oberflachenentechnik

KorrosionundMetallschutz

WerkstoffeundKorrosion1.8我國表面處理電鍍技術士檢定規(guī)範

金屬表面處理是一門專門的技術與學問,為提高我國表面處理工業(yè)之水準及發(fā)展?jié)摿?宜規(guī)定工廠必須擁有表面處理技術士如電鍍技術士,陽極處理技術士,塗裝技術士等.讓這些專門技術士從事工廠作業(yè),才能有優(yōu)良的產(chǎn)品.

我國技術技能士檢定旨在配合經(jīng)濟發(fā)展,改變職業(yè)觀念,建立技能共信標準,提高技術人士之地位適應國家建設之需要.凡測驗合格者,由內(nèi)政部頒發(fā)[中華民國技術士證].

技術士技能檢定分為學科與術科測驗兩階段完成.學科測驗就檢定規(guī)範中[相關知識]範圍內(nèi)命題,採是非選擇方式.術科測驗需學科測驗合格始能參加,採現(xiàn)場操作考驗方式.技術士分為三等級,甲級,乙級,丙級.電鍍知識講座-2作者：佚名文章來源：本站原創(chuàng)更新時間：2006-3-142.1電鍍之定義

電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程(electrodepos-itionprocess)，是利用電極(electrode)通過電流，使金屬附著於物體表面上，其目的是在改變物體表面之特性或尺寸。

2.2電鍍之目的

電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層(deposit)，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。例如賦予金屬光澤美觀、物品的防鏽、防止磨耗、提高導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性、熱處理之防止?jié)B碳、氮化、尺寸錯誤或磨耗之另件之修補。

2.3各種鍍金的方法電鍍法(electroplating)無電鍍法(electrolessplating)

熱浸法(hotdipplating)

熔射噴鍍法(sprayplating)

塑膠電鍍(plasticplating)浸漬電鍍(immersionplating)

滲透鍍金(diffusionplating)陰極濺鍍(cathodesupptering)真空蒸著鍍金(vacuumplating)合金電鍍(alloyplating)複合電鍍(compositeplating局部電鍍(selectiveplating)

穿孔電鍍(through-holeplating)筆電鍍(penplating)電鑄(electroforming)

2.4電鍍的基本知識電鍍大部份在液體(solution)下進行，又絕大部份是由水溶液(aqueoussolution)中電鍍，約有30種的金屬可由水溶液進行電鍍,由水溶液電鍍的金屬有：銅Cu、鎳Ni、鉻Cr、鋅Zn、鎘Cd"、鉛Pb、金Au、銀Ag、鉑Pt、鈷Co、錳Mn、銻Sb、鉍Bi、汞Hg、鎵Ga、銦In、鉈、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W等。

有些必須由非水溶液電鍍?nèi)玟?、鈉、鉀、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、La、Ti、Zr、Ge、Mo等。可油水溶液及非水溶液電鍍者有銅、銀、鋅、鎘、銻、鉍、錳、鈷、鎳等金屬。

電鍍的基本知識包括下列幾項：溶液性質(zhì)物質(zhì)反應電化學化學式界面物理化學材料性質(zhì)2.4.1溶液(solution)

被溶解之物質(zhì)稱之為溶質(zhì)(solute)，使溶質(zhì)溶解之液體稱之溶劑(solute)。溶劑為水之溶液稱之水溶液(aqueoussolution)。

表示溶質(zhì)溶解於溶液中之量為濃度(concentration)。在一定量溶劑中，溶質(zhì)能溶解之最大量值稱之溶解度(solubility)。

達到溶解度值之溶液稱之為飽和溶液(saturatedsolution)，反之為非飽和溶液(unsaturatedsolution)。溶液之濃度，在工廠及作業(yè)現(xiàn)場，使用易了解及便利的重量百分率濃度(weightpercentage)。另外常用的莫耳濃度(molalconcentration)。2.4.2物質(zhì)反應(reactionofmatter)

在電鍍處理過程中，有物理變化及化學變化，例如研磨、乾燥等為物理反應，電解過程有化學反應，我們必須充份了解在處裡過程中各種物理及化學反應及其相互間關係與影響。2.4.4電化學(electrochemistry)

電鍍是一種電沉積(electrodeposition)過程,利用電解體electrolysis)在電極(electrode)沉積金屬,它是屬於電化學之應用的一支。電化學是研究有關電能與化學能交互變化作用及轉(zhuǎn)換過程。

電解質(zhì)(electrolyte)例子NaCl,也就是其溶液具有電解性質(zhì)之溶液(electrolyticsolution)它含有部份之離子(ions),經(jīng)由此等離子之移動(movement)而能導電。帶陰電荷朝向陽極(anode)移動稱之為陰離子(anion),帶正電荷朝向陰極(cathode)移動(migrate)者稱之為陰離子cations)。這些帶電荷之粒子(particles)稱之為離子(ions)。放出電子產(chǎn)生氧化反應之電極稱之為陽極(anode),得到電子產(chǎn)生還元化應之電極稱之為陰極(cathode)。整個反應過程稱之為電解(electrolysis)。

電極電位(electrodepotentials)

電位(electrodepotential)為在電解池(electrolytic)中之導電體,電流經(jīng)由它流入或流出。電極電位(electrodepotential)是電極與電解液之間的電動勢差,單獨電極電位不能測定需參考一些標準電極(standardelectrode)。

例如氫標準電極(hydrogenstandardelectrode)以其為基準電位為0

電極電位之大小可由Nernstequation表示之:E=E0+RT/nFlnaMn+/aM

E=電極電位

E0=電極標準狀態(tài)電位(volt)

R=氣體常數(shù)(8.3143J.K-1MOL-1)

T=絕對零度(K)

n=原子價之改變數(shù)(電子移轉(zhuǎn)之數(shù))

aMn+=金屬離子之活度(activity),若極稀薄之溶液,其活度就等於金屬

離子之濃度(concentration)C。

一般則活度為濃度乘上活度係數(shù),即a=r*c。

金屬電極之活度,若為純金屬即為1。

法拉第常數(shù)

標準電極電位(standardelectrodepotential)

標準電極電位(standardelectrodepotential)是指金屬電極之活度為1(純金屬)及在金屬離子活度為1時之電極電位。即E=E0

E=E0+RT/nFln1/1

=E0+0=E0

氫之標準電位在任何溫度下都定為0,做為其他電極之參考電極(REFERENCEELECTRODE),以氫標準電極為基準0,各種金屬之標準電位見表排列在前頭之金屬如Li較易失去電子,易被氧化,易溶解,易腐蝕,稱之為濺金屬或金屬(basicmetal)。相反如Au金屬不易失去電子.不易氧化.不易溶解.容易被還元稱之為貴金屬(noblemetal)。電極電位電極電位

Li+-3.045Co?Co+2-0.277

Rb?

Rb+-2.93Ni?

Ni+2-0.250

K?

K+-2.924Sn?

Sn+2-0.136Ba?

Ba+2-2.90

Pb?

Pb+2-0.126

Sr?Sr+2-2.90

Fe?

Fe+3-0.04Ca?

Ca+2-2.87Pt/H2?H+0.000

Na?

Na+-2.715

Sb?Sb+3+0.15

Mg?Mg+2-2.37Bi?Bi+3+0.20Al?

Al+3-1.67As?

As+3+3

Mn?

Mn+2-1.18Cu?

Cu+2+0.34

Zn?

Zn+2-0.762

Pt/OH-?

O2+0.40

Cr?

Cr+3-0.74Cu?

Cu++0.52

Cr?

Cr+2-0.56Hg?

Hg2+2+0.789

Fe?

Fe+2-0.441Ag?Ag++0.799

Cd?

Cd+3-0.402

Pd?Pd+2+0.987

In?

In+3-0.34

Au?Au+3+0.150Tl?Tl+-0.336Au?

Au++1.68

表

Nernst電位學說

金屬含有該金屬離子之溶液相接觸,則在金屬與溶液界面,會產(chǎn)生電荷移動現(xiàn)象,此等電荷之移動,仍是由於金屬與溶液的界面有電位勢之差別稱之為電位差所引起,此現(xiàn)象Nernst解說如下:

設驅(qū)使金屬失去電子變?yōu)殛栯x子溶入溶液中之電離溶解液解壓(electrolaticsolutionpressure)為p而使溶液中的陽離子得到電子還元成金屬滲透壓(osmoticpressure)為p,則有三種情況發(fā)生:(1)P>P時,金屬被氧化,失去電子,溶解成金屬離子於溶液中,因此

金屬電極本體接收電子而帶負電。(2)P<P時,金屬陽離子得到電子被還元沉積於金屬電極表面上,

金屬電極本身供給電子,因此金屬電極帶正電

(3)P=P時,沒有產(chǎn)生任何變化

設金屬與溶液的界面所形成的電極電位為E,當1mole金屬溶入於

溶液中,則界面所通過的電量為nF,n為金屬陽離子之價數(shù),即電子之

轉(zhuǎn)移數(shù),F為法拉第常數(shù),此時所作功等於nFE,也等於下式:

nFE=?ppVdp=RT?ppdp/p=-RTlnP/P

\E=RT/nFlnP/P

即金屬陽離子之活度(activity)為aMn+活度係數(shù)為K,則P=

KaMn+於是

E=-RT/nFlnp/KaMn+

=-RT/nFlnP/K+RT/nFlnaMn+

E在標準狀態(tài)時,即aMn+=1,稱為標準電極電位E,即

E0=-RT/nFlnP/K+RT/nFln1

=-RT/nFlnP/R

所以純金屬的電極電位用上列式子表示:非純金屬電位則為:E=E0+RT/NflnaMn+/aM

式中為aM為不純金屬之活度

電極電位在熱力學的表示法

電極反應是由氧化反應及還原反應所組成.

例如Cu?Cu+++2e-還原狀態(tài)氧化狀態(tài)可用下列二式表示之:Cu(R)Cu+++2e-

氧化反應

Cu?Cu+++2e-

還原反應

例1:氧電極反應之電位

1/2O2+H2O+2e-?2OH-

例2:氯化汞電極反應之電位

Hg2+2+2e-?2Hg

E=E0-RT/nFlnaHg(s)/aHg2+2

例3:氫電極反應之電位

1/2H2(g)?H++e-

E=E0-RT/FlnaH+/aH21/2(g)

電極電位之意義

(1)電解電位分類為三種:M/M+n即金屬含有該金屬離子的相接觸有二種形式:?金屬與溶液間之水大於金屬陽離子M+n與電子的結合力,則金屬會溶解失去電子形式金屬陽離子與水結合成為M+n?xH2O,此時金屬電極獲得額外電子,故帶負電這類金屬電極稱之陰電性,如Mg.Zn.及Fe等浸入酸..鹽類水溶液時產(chǎn)生此種電極電位MtM(aq)+n+ne-·金屬與溶液的水親合力小於金屬離子M+n與電子結合力時,金屬離子會游向金屬電極得到電子而沉積在金屬電極上,於是金屬電極帶正電,溶液帶負電o(2)金屬M與難溶性的鹽MX相接觸,同時MX又與陰離子之KX相接觸,即(MxMX,KX)如化汞電極(Hg2Cl2)o

(3)不溶性金屬,如Pt,與含有氧化或還元系離子的溶液相接觸,例如PtxFe++.FE++或PtxCr+2,Cr+3等o

界面電性二重層

在金屬與溶液的界面處帶電粒子與表面電荷形成的吸附層，偶極子的排列層以及擴散層等三層所組合的區(qū)域稱之為界面電性二重層。

液間電位差（liquidjunctionpotential）

又稱之為擴散電位差(diffusionpotential)，係由陰離子與陽離子之移動度不同而形成之電位差，通常溶液之濃度差愈大，陰陽離子移動度差愈大，則液間電位差愈大。

過電壓（overvoltage)

當電流通過時，由於電極的溶解、離子化、放電、及擴散等過程中有一些阻礙，必須加額外的電壓來克服，這些阻礙使電流通過，這種額外電壓消除阻礙者稱之為過電壓。此種現(xiàn)象稱之為極化(polarization)。此時陰極、陽極實際電位與平衡電位之差即為陰極過電壓、陽極過電壓。

過電壓可分下列四種：1.活化能過電壓（activiationovervoltage）

任何反應，不論吸熱或放熱反應皆有最低能障需克服，此能障稱為活化能，在電解反應需要額外電壓來克服活化能阻礙，此額外電壓之活化能過電壓，可用Tafel公式表示：gact=a+blogi

b為係數(shù)，i為電流，gact為活化能過電壓其電流i愈大gact愈大，電鍍中gact佔很小一部份，幾乎可以忽略，除非電流密度很大。

氫過電壓（hydrogenovervoltage），在酸性水溶液中陰極反應產(chǎn)生

H2氣體，此額外之電壓稱氫過電壓，即

gH2=Ei-Eeq=Ei-Eeq

式中

gH2==氫過電壓

Ei=實際電壓

Eeq=平衡電壓

在電鍍時由於氫過電壓的原因使氫氣較少產(chǎn)生，而使許多金屬

可以在水溶液中電鍍。

例如鋅、鎳、鉻、鐵、鎘、錫、鉛。

2.濃度過電壓（concentrationovervoltage）

當電流變大，電極表面附近反應物質(zhì)的補充速度及反應生成物逸散之速度不夠快，必須加上額外之電壓，以消除此阻礙，此額外電壓稱濃度過電壓。在電鍍時可增加溫度即增加擴散速率，增加濃度，攪拌或陰極移動可減少濃度過電壓，電流密度因而提高，電鍍的速率也可增加。3.溶液電阻過電壓（solutionresistanceovervoltage）

溶液的電阻產(chǎn)生IR電壓降，所以需要額外的電壓IR來克服此電阻使電流通過，此額外電壓IR稱之溶液電阻過電壓。在電鍍時可增加溶液導電度，提高溫度以減少此電阻過電壓，有時此IR形成熱量太多會使鍍液溫度一直上升，造成鍍液蒸發(fā)損失需冷卻或補充液。4.電極鈍態(tài)膜過電壓（passivityovervoltage）

電解過程，在電極表面會形成一層鈍態(tài)膜，如A1的氧化物膜，錯離子形成之阻力膜，此等膜具有電阻需要額外電壓加以克服，此種額外電壓稱之為鈍態(tài)膜過電壓。分解電壓（decompositionpotential）電壓愈大，電流愈大，反應速率也愈大，其電壓與電流的關係如圖所示。E點之電壓稱之分解電壓，亦稱之實際分解電壓(praticaldecompositionpotential)，然而要產(chǎn)生電流I所需之電壓為：EI=E0+gTOTAL

gTOTAL=gc+ga+gconc.+IR

E0=Ec-Ea

式中:

E0=平衡電動勢

Ec=陰極可逆電極電位

Ea=陽極可逆電極電位

gc=陰極過電壓

ga=陽極過電壓

gconc.=濃度過電壓

I=電流強度

R=電阻

例２:硫酸鋅鍍鋅使用鋅做陽極，攪拌良好，則產(chǎn)生電流I所需之電壓為

EI=E0+ga+gc+gconc+IR

EI=ga+gc+IR

因Ea=Ec?E0=0

又因攪拌良好?gconc=0

例３:鎳鹽水溶液使用鎳做陽極，電極面積10c㎡，以10-2Amp/c㎡進行鍍鎳。

gc＝0.445＋0.065logIga＝0.375＋0.045logI，內(nèi)電阻R＝300Ω，攪拌良好所需之電壓為若干？

解：

EI=gc+ga+IR

=0.445+0.65log(0.01*10)+0.375+0.045log(0.01*10)+(0.01*10)*300

=30.71volt

2.4.5界面物理化學

表面處理過程中，金屬會與水或液體接觸，例如水洗、酸浸、電鍍、塗裝、琺瑯等。要使金屬與液體作用，需金屬表面完全浸濕接觸，若不能完全接觸，則表面處理將不完全，無法達到表面處理的目的。所以金屬與液體接觸以介面物理化學性質(zhì)對表面處理有十分重要的意義。

表面張力及界面張力

液體表面的分子在表面上方?jīng)]有引力，處於不安定狀態(tài)稱之自由表面，故具有力，此力稱之為表面張力。液體之表面張力大小因液體的種類和溫度而異，溫度愈高表面張力愈小，到沸點時因表面分子氣化自由表面消失，故張力變?yōu)榱恪Ｒ后w和固體與別的液體交接的面也有如表面張力之作用力，稱之界面張力。

界面活性劑

溶液中加入某種物質(zhì)，能使其表回張力立即減小，具有此種性質(zhì)的物質(zhì)稱之為界面活性劑。表面處理過程如洗淨、脫脂、酸洗等界面活性劑被廣泛應用對表面處理之光澤化、平滑化，均一化都有相當幫助。2.4.6材料性質(zhì)

表面處理工作人員必須對材料特性充份了解，表面處理的材料大多是金屬，所以首先要知道各種金屬的一般性質(zhì)。例如色澤、比重、比熱、溶點、降伏點、抗拉強度、延展性、硬度、導電度等。

2.5電鍍基礎電鍍的基本構成元素及工場設備電鍍使用之電流電鍍?nèi)芤航饘訇枠O與金屬陰極陽極袋電鍍架電鍍前的處理電鍍工場設備電鍍控制條件及影響因素鍍浴淨化鍍層要求項目鍍層缺陷電鍍技藝金屬腐蝕2.5.1電鍍的基本構成元素

外部電路，包含有交流電源、整流器、導線、可變電阻、電流計、電壓計。陰極、或鍍件(work)、掛具(rack)。

電鍍液(bathsolution)。

陽極(anode)。

鍍槽(platingtank)

加熱或是冷卻器(heatingorcollingcoil)。

鍍槽構造,其典型鍍槽見圖:

電鍍工場設備一個電鍍工場必須配備下列各項設備：

@防酸之地板及水溝。

@糟及預備糟。

@攪拌器。

@整流器或發(fā)電機。

@導電棒、陽極棒、陰極棒、掛具。

@安培表、伏特表、安培小時表、電阻表。

@泵、過濾器及橡皮管。

@電鍍槽用之蒸氣、電器或瓦斯之加熱設備。

@操作用之上下架桌子。@檢驗、包裝、輸送工件等各項設備、儀器。@通風及排氣設備。2.5.2電鍍使用之電流

在電鍍中，一般都僅使用直流電流。交流電流因在反向電流時金屬沈積又再被溶解所以交流電流無法電沈積金屬。直流電源是用直流發(fā)電機或交流電源經(jīng)整流器產(chǎn)生。直流電流是電子向一個方向流通，所以可以電沈積金屬。但在有些特殊情況會使用交流電流或其他種特殊電流，用來改善陽極溶解消除鈍態(tài)膜、鍍層光層、降低鍍層內(nèi)應力、鍍層分佈、或是用於電解清洗等。2.5.3電鍍?nèi)芤海址Q鍍?。╬latingbath）

電鍍?nèi)芤菏且环N含有金屬鹽及其他化學物之導電溶液，用來電沈積金屬。其主要類別可分酸性、中性及鹹性電鍍?nèi)芤?。強酸鍍浴是pH值低於２的溶液，通常是金屬鹽加酸之溶液，例如硫酸銅溶液。弱酸鍍浴是pH值在2～5.5之間鍍浴，例如鎳鍍浴。鹹性鍍浴其pH值超過７之溶液，例如氰化物鍍浴、錫酸鹽之錫鍍浴及各種焦磷酸鹽鍍浴。

鍍浴的成份及其功能金屬鹽：提供金屬離子之來源如硫酸銅?？煞謫嘻}、鹽，及錯鹽。例如：單鹽：CuSO4；NiSO4複鹽：NiSO4；(NH4)2SO4醋鹽：Na2Cu(CN)3導電鹽：提供導電度，如硫酸鹽、氯鹽，可降低能量花費、鍍液熱蒸發(fā)損失，尤其是滾桶電鍍更需優(yōu)良導電溶液。陽極溶解助劑。陽極有時會形成鈍態(tài)膜，不易補充金屬離，則需加陽極溶解助劑。例如鍍鎳時加氯鹽。緩衝劑，電鍍條件通常有一定pH值範圍，防止pH值變動加緩衝劑，尤其是中性鍍浴(pH5～8)，pH值控制更為重要。錯合劑，很多情況，錯鹽的鍍層比單鹽的鍍層優(yōu)良，防止置換沈積，如鐵上鍍銅，則需用錯合劑，或是合金電鍍用錯合劑使不同之合金屬電位拉近才能同時沈積得到合金鍍層。安定劑，鍍浴有些會因某些作用，產(chǎn)生金屬鹽沈澱，鍍浴壽命減短，為使鍍浴安定所加之藥品稱之為安定劑。鍍層性質(zhì)改良添加劑，例如小孔防止劑、硬度調(diào)節(jié)劑、澤劑等改變鍍層的物理化學特性之添加劑。潤濕劑(wettingagent)，一般為界面活性劑又稱去孔劑。

鍍浴的準備

@將所需的電鍍化學品放入在預備糟內(nèi)與水溶解。

@去除雜質(zhì)。

@用過濾器清除浮懸固體，倒入一個清潔電鍍槽內(nèi)。

@鍍浴調(diào)整，如pH值、溫度、表面張力、光澤劑等。

@用低電流電解法去除雜質(zhì)。

鍍浴的維持

@定期的或經(jīng)常的分析鍍浴成份，用化學分析法或

Hull試驗(Hullcelltest)。

@維持鍍浴在操作範圍成份，添加各種藥品。

@去除鍍浴可能被污染的來源。

@定期淨化鍍液，去除累積雜質(zhì)。

@用低電流密度電解法間歇的或連續(xù)的減低無機物污染。

@間歇或連續(xù)的過濾鍍浴浮懸雜質(zhì)。

@經(jīng)常檢查鍍件、查看缺點。2.5.4金屬陽極

金屬陽極分為溶解性及不溶解性陽極，溶解性陽極用於電鍍上是為補充溶液中電鍍所消耗的金屬離子，是用一種金屬或合金鑄成、滾成、或沖製成不同形狀裝入陽極籃(anodebasket)內(nèi)。陽極電流密度必須適當，電流密度太高會形成鈍態(tài)膜，因而使陽極溶解太慢或停止溶解，形成不溶解陽極，產(chǎn)生氧氣，消耗鍍液金屬離子而必須補充金屬鹽。為了減小陽極電流密度，可多放些陽極，或用波形陽極增加面積，或降低電壓。在酸性鍍浴可以用增加攪拌、增高鍍浴溫度、增加氯離子濃度、降低pH來提高陽極容許電流密

而鹼性鍍浴可用增加攪拌、增加自由氰化物(freecyanide)的濃度，升高鍍浴溫度或升高pH值，也可將某種物質(zhì)加入陽極內(nèi)以減少因高電流密度的陽極鈍態(tài)形成。電鍍使用不溶解陽極用來做傳導電流，鍍浴金屬離子需用金屬鹽來補充，如金鍍浴中用不溶解之不銹鋼作為陽極，以金氰化鉀來補充。在鍍鉻中用不溶解之鉛陽極，以鉻酸補充鉻離子。不溶解陽極有二個條件，一是良好的導電體，二是不受鍍液之化學作用污染鍍浴及不受侵蝕。不溶性陽極可用在控制金屬離子過度積集在鍍糟內(nèi)，在貴金屬電鍍，如黃金電鍍，用不銹鋼做陽極，可以代替金陽極，以減低投資成本或避免偷竊的困擾。不溶解陽極將引起強力的氧化，形成腐蝕問題及氧化鍍槽內(nèi)物質(zhì)，所以不能使用有機物添加劑。槽內(nèi)之金屬離子必須靠金屬鹽來補充。2.5.5陽極袋（anodebag）

陽極袋是一種有多細孔薄膜袋子，用來收集陽極不溶解金屬與雜質(zhì)陽極泥，以防止污染鍍浴，阻止粗糙鍍層發(fā)生。陽極袋是用編織布縫成陽極形狀寬大適中，長度要比陽極稍長，材料需紮得緊，足夠收集陽極泥，不妨礙鍍浴流通，將陽極袋包住陽極並縛在陽極掛鉤上。在放進電電鍍浴之前，陽極袋要用熱水含潤濕劑中洗去漿水及其他污物，然後再用水清洗，並浸泡與鍍浴相同之pH的水溶液中，使用前需再清洗。酸性鍍浴的陽極袋可用棉織物，也可使用人造纖維。在高溫操作鹹性鍍浴可用乙稀隆材料陽極袋。2.5.6

金屬陰極

金屬陰極是鍍浴中的負電極，金屬離子還元成金屬形成鍍層及其他的還元反應，如氫氣之形成於金屬陰極上。準備鍍件做電鍍需做下面各種步驟：研磨、拋光、電解研磨、洗淨、除銹等。

2.5.7電鍍之前處理電鍍前之處理，稱之前處理(pretreatment)，包括下列過程：洗淨：去除金屬表面之油質(zhì)、脂肪、研磨劑，及污泥。可用噴射洗淨、溶劑洗淨、浸沒洗淨或電解洗淨。清洗：用冷或熱水洗淨過程之殘留洗淨劑或污物。酸浸：去除銹垢或其他氧化物膜，要注意防止基材被腐蝕或產(chǎn)生氫脆?？杉右种苿┮员苊膺^度酸浸。酸浸完後要充份清洗。活化：促進鍍層附著性，可用各種酸溶液使金屬表面活化。.漂清：電鍍前立刻去除酸膜，然後電鍍。2.5.8電鍍掛架（rack）電鍍掛架是用在吊掛鍍件及導引電流之掛架，其主要部份有：1.鉤，使電流接觸導電棒。2.脊骨，支持鍍件並傳導電流。3.舌尖，使電流接觸鍍件。4.掛架塗層，絕緣架框部份，限制及導引電流通向鍍件。電鍍掛架需有足夠的強度、尺寸、及導電性能通過的電流量足以維持電鍍操作。其決定尺寸的條件有1.鍍件重量，2.電鍍的面積，3.每個掛架之鍍件數(shù)，4.鍍槽的尺寸，5.電鍍操作所需之最大電流，鍍架上之附屬設備如絕緣罩或輔助電極，7.鍍件及掛架最大重量。電鍍掛架基本型式有1.直脊骨型，是以垂直中央支持，用舌尖夾持鍍件，適小鍍件可用手來操作。2.混合脊骨型，經(jīng)常用在自動電鍍上，是用方型框架聯(lián)合平行及垂直骨架所構成夾持小鍍件。3.箱型，這種掛架可以處理許多鍍件，需配備有自動輸送機、起重機、吊車等設備。4.Ｔ型，係垂直中央支持，聯(lián)結許多垂直的交叉棒，此種適合手動及自動操作。選擇電鍍掛架的決定因素有1.電流量，2.強度，3.荷重限制，4.鍍件位置安排，5.空間限制，6.製造難易，7.維持費用及成本。電鍍掛架之電流總量為全部鍍件的有效面積乘於操作過程中之最大電流密度，有效面積係指要被電鍍部份的面積。鍍件應在不重要的部份如背面、孔洞、幽蔽處聯(lián)接電流。掛架之鍍件數(shù)目應依據(jù)設計的重量限制、鍍槽尺寸、良好電流分佈空間、直流電源之電量等決定。一般人力操作之鍍架安全限制重量是251b。由尺寸、形狀、移動距離可有所變動。舌尖必須具備足夠的硬度、導電度、不發(fā)生燒焦、孤光、過熱等現(xiàn)象。鍍件重量能維持地心引力良好的接觸，否則用彈簧聯(lián)接。要能夠容易迅速上下架，並確保電流接觸。銅是最廣泛應用的掛架材料，因有好的導電性，容易成型，有適當強度。鋼與銅導電性比銅差，但較便宜。鋁掛架用在鋁陽極處理(anodizing)，其優(yōu)點是輕。鎳鍍架耐腐蝕，可做補助電極。磷銅因它具有良好導電性，易彎曲及易製造易焊接故廣泛用做舌尖。電鍍掛架之脊骨用較堅強材料製成如硬的拉銅。電鍍架同時附帶有補助陽極加強供應電流稱之為雙極鍍架。除了補助陽極外，還有補助陰極，漏電裝置、絕緣罩等附加在電鍍掛架上以調(diào)整電流密度或引導電流進入低電流之隱蔽區(qū)域。電鍍掛架在某些地方加以塗層絕緣，其目的有下列幾項：1.減少電鍍金屬之浪費。2.限制電流進入要被電鍍之區(qū)域，減少電能損失。3.減少鍍浴污染。4.改進金屬披覆分佈。5.減少電鍍時間。6.延長鍍架壽命，防止鍍糟腐蝕。鍍架有下列塗層材料可應用：壓力膠帶，容易使用，易鬆脫損壞，適合短時應用或臨時使用。乙稀塑膠，良好黏性，可用於酸鹹各種鍍液。尼奧普林，直接浸泡不需打底、熱烘乾、黏性好可用任何鍍浴，尤其適合使用於鉻電鍍?？諝馇锼苣z，不用塗底、浸泡或擦刷後空氣乾燥、黏性優(yōu)良，適宜各種電鍍浴。橡皮，除鉻電鍍外其他鍍浴均可使用。蠟，不能使用於強鹹及熱鍍浴。電鍍操作過程鍍架使用注意事項：鍍件需定位，與陽極保持相同距離，使電鍍層均勻，防止鍍液之帶出(drag-out)損失及帶入(drag-in)污染鍍液。鍍件安排要適當，要使氣泡容易逸出，稍傾斜放置鍍件。空間安排，避免鍍件相互遮蔽。堅固接觸，防止發(fā)燒、孤光等現(xiàn)象發(fā)生。防止高電流密度的形成，如尖、邊緣、角等處必須適當應用絕緣罩或漏電裝置。使用陽極輔助裝置或雙極鍍架，應小心調(diào)整以確保適當電流分佈。鍍架應經(jīng)常清洗，維持良好電流接觸，去除舌尖附著之金屬，塗層有損壞需之即修理、操作中隨時注意漏電，鍍浴帶出損失及帶入污染等現(xiàn)象。2.5.9電鍍控制條件及影響因素1.鍍液的組成。12.覆蓋性。2.電流密度。13.導電度。3.鍍液溫度。14.電流效率。4.攪拌。15.氫過電壓。5.電流波形。16.電流分佈。6.均一性。17.金屬電位。7.陽極形狀成份。18.電極材質(zhì)及表面狀況。8.過濾。19.浴電壓。9.pH值。10.時間。11.極化。鍍液的組成：對鍍層結構影響最大，例如氰化物鍍浴或複鹽鍍浴的鍍層，要比酸性單鹽的鍍層細緻。其他如光澤劑等添加劑都影響很大。電流密度：電流密度提高某一限度時，氫氣會大量析出，電流效率低，產(chǎn)生陰極極化作用，樹枝狀結晶將會形成。鍍浴溫度：溫度升高，極化作用下降，使鍍層結晶粗大，可提高電流密度來抵消。攪拌：可防足氫氣停滯件表面形成針孔，一般攪拌可得到較細緻鍍層，但鍍浴需過濾清潔，否則雜質(zhì)因攪拌而染鍍件表面產(chǎn)生結瘤或麻點等缺點。電流型式：應用交通電流，週期反向電流(PR)電流、脈沖電流等特殊電流可改進陽極溶解，移去極化作用的鈍態(tài)膜，增強鍍層光澤度、平滑度、降低鍍層應力、或提高鍍層均一性。均一性(throwingpower)，或稱之投擲力，好的均一性是指鍍層厚度分佈均勻。均一性的影響因素有：幾何形狀，主要是指鍍槽、陽極、鍍件的形狀。分佈位置空間、陰陽極的距離、尖端放電、邊緣效應等因素。極化作用，提高極化作用可提高均一性。電流密度，提高電流密度可改進均一性。鍍浴導電性，導電生提高而不降低陰極極化作用太多則可提高均一性。電流效率，降低電流效率可提高均一性。所以要得到均勻鍍層的方法有：良好的鍍浴成份，改進配方有。合理操作，表面活生化均勻。合理鍍裝掛，以得到最佳電流均勻分佈，防止析出氣體累積於盲孔或低窪部分。調(diào)節(jié)陰陽極間之距離及高度。應用陽極形狀善電流分佈。加設輔助電極、輸電裝置、絕緣屏障等改進電流分佈。應用沖擊電流、在電鍍前用較大電流進行短時間電鍍。陰陽極形狀、成份及表面狀況影響很大，如鑄鐵和高矽鋼的材料氫過電小，電鍍時大量氫氣析出，造成覆蓋性差、起泡、脫皮等缺陷，不銹鋼材料，鋁、鎂及合金類易氧化的材料，不易得附差性良好鍍層。表面狀況如有油污、銹皮等鍍層不可能附著良好，表面粗糙也難得到光澤鍍層。陽極與陰極形狀也會影響鍍層。過濾，如陽極泥、沈碴等雜質(zhì)會影響鍍層如麻點、結瘤、粗糙的表面，也會降低鍍層之防蝕能力，所以必須經(jīng)常過慮或連續(xù)性過慮固體粒子。pH值會影響鍍浴性質(zhì)，如氫氣的析出、電流效率、鍍層硬度及內(nèi)應力，添加