工藝技術_電鍍基本工藝培訓課件

電鍍基本工藝 楊波 2015 9 28 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 目錄 三 常規(guī)電鍍 二 ABS化學鍍及前處理 一 塑料電鍍概述 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 一 塑料電鍍概述 經濟效益 充分發(fā)揮塑料及金屬的特性 塑料金屬化 點擊添加文本 二 ABS化學鍍及前處理 除油 除蠟 親水 粗化 中和 鈀水 解膠 化學鎳 除油粉 除蠟水 H2SO4 整面劑 H2SO4 CrO3 HCl N2H4 H2O PdCl2 HCl SnCl2 H2SO4 NaOH NiSO4 6H2O Na3Cit 2H2O NaH2PO2 H2O NH4Cl NH3 H2O 1 流程簡述 預浸 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 2 除油 除蠟 除去制件表面污垢 促使粗化均勻 提高鍍層結合力 保護粗化液 工藝范圍及條件 目的 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 3 親水 成份 整面劑中的表面活性劑組分可以定向均勻地排列在膠件的表面 使表面可以與粗化液充分均勻地接觸 從而提高粗化的效率和均勻性 機理及作用 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 4 粗化 成份 一方面使塑料制件表面具有微觀粗槽 從而增大了鍍層與塑料的接觸面 以增加它和金屬的粘接力 另一方面使塑料制件表面具有親水性 以便制件表面進行均勻吸附 作用 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 粗化機理 蝕刻作用 電鍍級ABS是丙烯腈 A 丁二烯 B 苯乙烯 S 組成的三元共聚物 其內部結構樹脂相A和S組分是共聚構型 而橡膠相的B組分則以球形分散于S A構型中 當ABS溶解在鉻酸與硫酸混合液中腐蝕粗化時 橡膠相B組分優(yōu)先被鉻酸蝕刻溶解 樹脂相A溶解速度相當慢 樹脂相S幾乎不溶解 致使連續(xù)的樹脂相表面留下大量均勻的微小孔穴 這些孔穴是金屬鍍層與塑料表面產生結合力的主要因素 A S A S 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 氧化作用 強酸 強氧化性的粗化劑 還能對塑料表面的高分子結構產生斷鏈的作用 即長鏈變成短鏈 同時發(fā)生氧化作用 ABS塑料粗化時 在酸性介質條件下 鉻酸主要對B組分起氧化作用 反應如下 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 使非離子分子極化 ABS塑料表面的AS高聚物中 有許多 掛 在碳鏈上的苯環(huán) 在這些苯環(huán)上可以通過親電反應引進某些活性基團 粗化液中高濃度H2SO4在加熱的條件下 使苯環(huán)引入磺酸基 磺酸基羧基的引入極大的提高了塑料表面的親水性 粗化液各組分的作用 1 硫酸 使苯環(huán)引入磺酸基 增強親水性 提供酸性介質 蝕刻作用 硫酸含量過高的粗化液對塑料制件表面作用過快 易使幾何形狀復雜 平直表面積很大的制件粗化不均 硫酸含量過低時 ABS中的樹脂相A S容易遭破壞 降低了制件表面的抗拉強度 鍍層結合力顯著下降 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 3 抑霧劑 2 鉻酸酐 主要是氧化作用 減少鉻霧產生 影響粗化的因素 粗化操作中必須嚴格控制適宜的粗化條件 若粗化不足 會引起鍍層起泡 結合力差 甚至在沉積金屬時 局部沉不上 粗化過度 則會引起零件變形或使表面層腐蝕 從而損壞表面光潔度 影響粗化的因素主要有 粗化時間 粗化溫度及三價鉻含量 粗化度 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 時間 溫度 三價鉻含量 時間過長 會造成過蝕 時間過短 則起不到浸蝕成孔的作用 生產過程中要嚴格控制好粗化液的溫度 溫度低粗化速度慢 達不到要求的粗化效果 溫度太高 塑料會發(fā)生熱膨脹 清洗時遇冷收縮 表面會出現(xiàn)肉眼可見的網狀裂紋 隨著粗化的進行 化學粗化液中的六價鉻會被還原為三價鉻 當三價鉻達到一定量時 粗化速度和效果顯著下降 造成鍍層結合力下降 粗化液再生 隔膜電解 隔膜電解實質上是電解和電滲的組合 借助隔膜使電解槽分隔成陰極室和陽極室 在直流電場的作用下 通過隔膜產生離子的遷移 同時在電極表面發(fā)生下列的氧化還原反應 陽極 4OH 2H2O O2 4eCr3 Cr6 3e陰極 2H 2e H2 Cr6 3e Cr3 將粗化廢液放在陽極室 陰極室注入硫酸 主要起導電作用 通直流電后 三價鉻在陽極表面氧化成六價鉻 同時某些金屬雜質離子通過隔膜向陰極室遷移 從而達到粗化廢液的再生和純化 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 5 中和 成份 除去粗化后殘留在制件表面微孔結構中的六價鉻 避免帶進鈀水缸而導致鈀水失去活性 塑料表面殘留六價鉻會影響其表面對鈀活化劑吸附因而導致漏鍍 鈀活化劑中帶進的六價鉻離子會氧化錫和錫 鈀膠體 導致鈀水失去活性 機理及作用 六價鉻 反應方程式 水合聯(lián)氨過多時 掛具上鎳 過少時 不能起到還原作用 6 預浸 防止帶入水引起Sn2 的水解形成沉淀 維持鈀水pH穩(wěn)定性 保證鈀水的活性 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 7 鈀水 成份 通過粗化后的表面 經過鈀水時 表面微觀凹位就會沉積上沒有活性的膠態(tài)鈀 這種膠態(tài)鈀中具有催化活性的金屬鈀 被錫離子膠體包圍著 要使膠態(tài)鈀得到活性 需經過后面的解膠工序 機理及作用 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 點擊添加文本 8 解膠 成份 吸附在塑料表面的膠體以鈀為核心 外圍為二價錫的粒子 而鈀水后的水洗工序使二價錫水解成膠狀 將鈀包裹在里面 使鈀的催化作用無法體現(xiàn) 為了使鈀粒子能暴露 必須去掉錫的水解膜 此過程叫解膠 機理及作用 9 化學鎳 利用化學還原的方法在工件表面催化膜層上沉積薄薄的一層導電金屬膜 便于隨后進行電鍍各種金屬 膜的厚度一般為0 05 0 8 主要成分及作用 硫酸鎳 作為鎳離子的供給源 檸檬酸鈉 絡合劑 與鎳離子形成絡合物 防止產生氫氧化鎳沉淀 同時控制鎳離子的濃度 是沉鎳按正常速度進行 又可作為緩沖劑防止PH的迅速下降 次亞磷酸鈉 還原劑 氨水 氯化銨 PH緩沖劑 三 常規(guī)電鍍 1 工藝簡介 焦銅 瓦特鎳 提高導電性 鍍銅 增強光澤感 整平性和柔軟性 鍍鎳 半光鎳 光鎳 封口鎳 提高裝飾性和耐腐蝕性 鍍鉻 光澤感 金屬感和耐腐蝕性 2 光銅 酸性硫酸鹽鍍銅 鈦籃 陽極袋 磷銅 鍍液硫酸銅硫酸氯離子光亮劑 ABS 工藝范圍及條件 各組分作用 硫酸銅是提供鍍銅溶液銅離子的主鹽 硫酸銅含量過低將降低陰極電流密度上限和銅鍍層的光亮度 過高可以提高陰極電流密度上限 但降低鍍液的分散能力且硫酸銅容易結晶析出 硫酸加入硫酸可以提高鍍液的電導率并通過共同離子效應 降低銅離子的有效濃度 從而提高陰極極化作用 改善鍍液的分散能力 使銅鍍層結晶細致 此外 硫酸的加入還有防止鍍液中的硫酸亞銅水解而生成氧化銅的作用 減少陽極鈍化現(xiàn)象 因此 可以避免產生氧化亞銅的疏松鍍層 提高了鍍液的穩(wěn)定性能 為陽極活化劑 幫助陽極均勻溶解 抑制Cu 的產生 提高鍍層光亮 整平能力 降低鍍層內應力 濃度過高 銅鍍層的光亮度下降 陽極表面出現(xiàn)白色膠體膜 鍍液的陰極電流密度范圍變窄和整平性能下降 嚴重時銅鍍層粗糙 并產生毛刺或燒焦 濃度過低 出現(xiàn)樹枝狀鍍層 高電流區(qū)易燒焦 易出現(xiàn)麻點和針孔 為了避免鍍液中的氯離子積累過多 無論配制或補充鍍液時必須用純水 同時在鍍銅前的活化不能用鹽酸而用硫酸 氯離子 陽極 采用含磷銅合金 其中磷含量 0 04 0 06 作用如下 1 在溶解過程中形成可導電黑膜Cu3P 催化一價銅的氧化 2 阻止一價銅進入溶液 3 阻止陽極的過快溶解 較少陽極泥產生 保持溶液Cu2 濃度的穩(wěn)定 3 鍍鎳 化學鎳 ABS 鈦籃 陽極袋 金屬鎳 鍍液硫酸鎳氯化鎳硼酸 添加劑 半光鎳 鎳是一種帶微黃的銀白色金屬 具有良好的導電性能和導熱性能 1基本化學特性 鎳在有機酸中很穩(wěn)定 在硫酸 鹽酸中溶解很慢 在濃硝酸中處于鈍化狀態(tài) 但在稀硝酸中則不穩(wěn)定 鎳在空氣中或在潮濕空氣中比鐵穩(wěn)定 在空氣中形成透明的鈍化膜而不再繼續(xù)氧化 耐蝕性好 2半光鎳鍍層含硫小于0 005 延伸率一般大于8 它是工程鎳中多層鎳的底層 電鍍中一般半光鎳的厚度不低于總鎳的50 外飾件為60 工藝范圍及條件 各組分作用 硫酸鎳鍍液的主要成分 是鎳離子的來源 硫酸鎳含量低 鍍液分散能力好 鍍層結晶細致 易拋光 但陰極電流效率和極限電流密度低 沉積速度慢 硫酸鎳含量高 允許使用的電流密度大 沉積速度快 但鍍液分散能力稍差 氯化鎳只有硫酸鎳的鍍液 通電后鎳陽極的表面很易鈍化 影響鎳陽極的正常溶解 鍍液中鎳離子含量迅速減少 導致鍍液性能惡化 加入氯離子 能顯著改善陽極的溶解性 還能提高鍍液的導電率 改善鍍液的分散能力 因而氯離子是鍍鎳液中不可缺少的成分 但氯離子含量不能過高 否則會引起陽極過腐蝕或不規(guī)則溶解 產生大量陽極泥 懸浮于鍍液中 使鍍層粗糙或形成毛刺 在鍍鎳時 由于氫離子在陰極上放電 會使鍍液的pH值逐漸上升 當pH值過高時 陰極表面附近的氫氧根離子會與金屬離子形成氫氧化物夾雜于鍍層中 使鍍層外觀和機械性能惡化 加入硼酸后 硼酸在水溶液中會解離出氫離子 對鍍液的pH值起緩沖作用 保持鍍液pH值相對穩(wěn)定 除硼酸外 其他如檸檬酸 醋酸以及它們的堿金屬鹽類也具有緩沖作用 但以硼酸的緩沖效果最好 硼酸含量過低 緩沖作用太弱 pH值不穩(wěn)定 過高 其溶解度小 在室溫時容易析出 硼酸 光鎳 在半光鎳基礎液加入光劑 其中含硫量為0 04 0 08 鍍層高光亮 高整平 電位比半光鎳負100 200mV 封口鎳負10 40mV 厚度不超過總鎳層40 封口鎳 其實質是一種復合電鍍工藝 目的是獲得微孔鉻層 使鍍層的耐蝕性進一步提高 工藝是在普通的光亮鍍鎳液中 加入某些非導電微粒 粒徑控制在0 01um 0 5um 通過攪拌 使這些微粒懸浮在鍍液中 在電流作用下 將這些微粒與金屬鎳發(fā)生共沉積 形成鎳與微粒組成的復合鍍層 然后在這一復合鍍層上鍍鉻 由于微粒不導電 鉻不能在微粒表面沉積 使鉻鍍層上形成大量微孔 即所謂微孔鉻 鎳封層的微孔數(shù)在10000 40000個 cm2最為理想 微孔數(shù)過少 耐蝕性提高不明顯 微孔數(shù)過多 如達80000個 cm2 鉻層出現(xiàn)倒光現(xiàn)象 影響裝飾性 同時鉻層厚度也不能過厚 一般為0 25um左右 如鉻層過厚 會在微孔上出現(xiàn) 搭橋 現(xiàn)象 把微粒表面遮住 達不到微孔鉻的目的 在電化學腐蝕過程中 鉻是陰極 鎳是陽極 當鉻層表面微孔大量增加時 陽極鎳的腐蝕電流密度大為降低 也即減慢了鎳層的腐蝕速度 使鍍層體系的耐蝕性明顯提高 封口鎳 4 鍍鉻 陽極不溶性極板 鍍液鉻酸酐硫酸 鍍鉻時候的反應及變化 在陰極 產生氫氣 6價鉻 CrO3的水溶液 還原為 價鉻 析出金屬鉻 鍍鉻 在陽極 產生氧氣 價鉻被氧化成6價鉻 發(fā)生陽極金屬的氧化 生成黑褐色的過氧化鉛 在兩極產生的氣體同時作為電鍍液霧飛散 電鍍液 氧氣 過氧化鉛 陽極 鉛合金 陰極 氫氣 鍍鉻 在陰極附近生成3價鉻 在陽極附近被氧化成鉻酸 6價 鍍鉻時候的反應及變化 鍍液組成 硫酸陰離于SO42 的存在不僅促進了Cr3 的生成 為陰極膠體膜的形成創(chuàng)造了條件 而且會使膠體膜溶解 這種矛盾性的影響必然導致陰離子只有在一個合適的濃度下才能發(fā)揮它的最大效用 當SO42 濃度太低時 膠體膜 Cr OH 3 不易溶解 還原為三價鉻和金屬鉻過程受阻 析氫過程占絕對優(yōu)勢 故電流效率降低 當SO42 濃度過高時 膠體膜隨之變薄 與析氫的同時 有利于三價鉻還原反應的進行 也使電流效率降低 陰極膠體膜的特性是隨著鍍液的組分 電流密度和溫度的變化而變化 從而會引起電流效率和沉積層特性的變化 鉻酸酐CrO3是鍍液的主要成分 通常其濃度在100 450g L范圍內變動 CrO3濃度高 鍍液導電率高 鍍液分散能力好 對CrO3濃度變化和雜質的敏感性小 CrO3濃度低 電流效率較高 鍍層硬度較硬 CrO3其中常含SO42 一般CrO3 SO42 100 1 三價鉻 鍍鉻溶液中的Cr3 不是在配制溶液時特意加入 而是在鉻電沉積過程Cr6 離子在陰極上還原產生Cr3 與此同時 Cr3 在陰極上又將重新氧化成Cr6 故三價鉻在鍍液中的含量在一定條件下可達到平衡 平衡時濃度取決于陰 陽極面積之比 對鍍鉻影響 1 三價鉻濃度過高 過低都會影響電流效率 2 過高會使的鍍層光澤范圍變小 3 濃度過低會影響鍍液的分散能力 陽極 電鍍用的陽極一般都是可溶性的 但鍍鉻卻不能用金屬鉻作陽極 其理由如下 鍍鉻時若用金屬鉻作陽極 陽極溶解的電流效率 接近100 大大超過陰極電沉積的電流效率 8 18 于是電解液中很快會積累大量金屬鉻離子 使電解液變得不穩(wěn)定 在電鍍過程中 陰極上沉積的金屬鉻是六價鉻還原得到