第5章 電鍍及化學(xué)鍍2-石油大學(xué)

1、表面工程表面工程第五章第五章 電鍍及化學(xué)鍍電鍍及化學(xué)鍍5.1 5.1 電鍍電鍍5.2 5.2 合金電鍍合金電鍍5.3 5.3 復(fù)合鍍復(fù)合鍍5.4 5.4 電刷鍍電刷鍍5.5 5.5 化學(xué)鍍化學(xué)鍍2022-2-1835.1 5.1 電鍍電鍍電解：電解：在外加直流電源在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在兩極發(fā)生陰陽離子在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。氧化還原反應(yīng)的過程。（1 1）電解與電鍍）電解與電鍍電解電解CuCl2溶液示意圖溶液示意圖陰極（陰極（還原還原反應(yīng)）反應(yīng)）: :陽極（陽極（氧化氧化反應(yīng)）反應(yīng)）: :Cu2+ + 2e Cu2Cl2e Cl2 2022-2-184

2、電鍍：電鍍：是指利用電解原理，電解液中的金屬離子還原，是指利用電解原理，電解液中的金屬離子還原，并沉積到零件表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程。并沉積到零件表面形成具有一定性能的金屬鍍層的過程。銅的電解精煉：銅的電解精煉：粗銅粗銅（含（含Zn、 Fe ）純銅純銅硫酸銅溶液硫酸銅溶液硫酸銅溶液硫酸銅溶液銅銅鍍件鍍件目的目的: : 改善基體材料外觀，賦予材料表面各種物理化學(xué)性改善基體材料外觀，賦予材料表面各種物理化學(xué)性能，如能，如耐蝕、耐磨、裝飾、釬焊及電、磁、光學(xué)性能。耐蝕、耐磨、裝飾、釬焊及電、磁、光學(xué)性能。 一般為幾微米到幾十微米厚。一般為幾微米到幾十微米厚。鍍銅鍍銅2022-2-1852

3、022-2-1862022-2-1872022-2-188（2 2）電鍍裝置構(gòu)成及原理）電鍍裝置構(gòu)成及原理（以鍍銅為例）兩電極：兩電極：陰極還原反應(yīng)：陰極還原反應(yīng)： Cu2+2eCu(形成鍍層形成鍍層)陽極氧化反應(yīng)：陽極氧化反應(yīng)：Cu2eCu2+(陽極溶解陽極溶解)外電路：外電路：直流電源、導(dǎo)線直流電源、導(dǎo)線電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬離含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液子的電解質(zhì)溶液電鍍過程中，硫酸銅溶液的濃度保持不變。電鍍過程中，硫酸銅溶液的濃度保持不變。2022-2-189（3 3）電鍍液）電鍍液主要組成：主要組成： 主鹽、絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、陽極活化主鹽、絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、陽極活化

4、劑、添加劑（劑、添加劑（光亮劑、整平劑、晶粒細化劑、潤光亮劑、整平劑、晶粒細化劑、潤濕劑、應(yīng)力消除劑、鍍層硬化劑等）。濕劑、應(yīng)力消除劑、鍍層硬化劑等）。2022-2-1810主鹽：主鹽：提供金屬離子，是析出金屬的易溶于水提供金屬離子，是析出金屬的易溶于水的鹽類。有單鹽、絡(luò)合鹽等；的鹽類。有單鹽、絡(luò)合鹽等；絡(luò)合劑：絡(luò)合劑：鍍液的重要成分。鍍液的重要成分。能與主鹽的金屬陽能與主鹽的金屬陽離子絡(luò)合而成金屬絡(luò)離子。離子絡(luò)合而成金屬絡(luò)離子。 作用：在電鍍過程中，能有效地促進陰極作用：在電鍍過程中，能有效地促進陰極極化，提高電解液的極化，提高電解液的均鍍能力均鍍能力和和深鍍能力深鍍能力，從而，從而使鍍層結(jié)

5、晶細致光滑；對保證鍍層質(zhì)量和電解穩(wěn)使鍍層結(jié)晶細致光滑；對保證鍍層質(zhì)量和電解穩(wěn)定性起重要作用。定性起重要作用。 如：無氰電鍍液中用銨鹽、焦磷酸鹽、次如：無氰電鍍液中用銨鹽、焦磷酸鹽、次氨（基）三乙酸等作絡(luò)合劑。氨（基）三乙酸等作絡(luò)合劑。2022-2-1811導(dǎo)電鹽：導(dǎo)電鹽：提高鍍液的導(dǎo)電能力；提高鍍液的導(dǎo)電能力；緩沖劑：緩沖劑：穩(wěn)定穩(wěn)定pHpH值在要求的范圍內(nèi)；值在要求的范圍內(nèi)；陽極活化劑：陽極活化劑：促進陽極溶解的助溶陰離子；促進陽極溶解的助溶陰離子；添加劑：影響金屬離子在陰極析出的成分。添加劑：影響金屬離子在陰極析出的成分。 如：光亮劑、整平劑、晶粒細化劑、潤濕如：光亮劑、整平劑、晶粒細化劑

6、、潤濕劑、應(yīng)力消除劑、鍍層硬化劑等。劑、應(yīng)力消除劑、鍍層硬化劑等。2022-2-1812n金屬還原的基本條件和可能性金屬還原的基本條件和可能性還原條件：本身的電化學(xué)性質(zhì)還原條件：本身的電化學(xué)性質(zhì) 金屬的還原電位與氫還原電位的相對大小金屬的還原電位與氫還原電位的相對大小2022-2-1813離子的放電順序離子的放電順序陰離子：陰離子：陽離子：陽離子：與金屬活動順序相反。即與金屬活動順序相反。即K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+. 得得e e能力依次能力依次增強增強除除Au

7、Au、PtPt外的金屬做電極放電能力外的金屬做電極放電能力陰離子。即：陰離子。即：失失e e 能力依次能力依次減弱減弱 K 、Ca 、 Na Cu 、 Hg 、 Ag S2、I 、 Br 、 Cl 、OH 、 NO3 、SO4 22022-2-1814（4 4）電鍍過程三個步驟）電鍍過程三個步驟液相傳質(zhì)：液相傳質(zhì)：金屬的水合離子或絡(luò)離子從溶液金屬的水合離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部遷移到陰極表面；內(nèi)部遷移到陰極表面；電化學(xué)還原：電化學(xué)還原：前置轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移前置轉(zhuǎn)換和電荷轉(zhuǎn)移 金屬離子在進行電化學(xué)還原前，其主要存在形式在陰極附近金屬離子在進行電化學(xué)還原前，其主要存在形式在陰極附近或表面發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，或

8、表面發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c電極反應(yīng)的形式轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c電極反應(yīng)的形式，該過程為，該過程為前前置轉(zhuǎn)換置轉(zhuǎn)換； 然后金屬離子再以此形式在陰極表面得到電子，還原為金屬然后金屬離子再以此形式在陰極表面得到電子，還原為金屬原子，稱原子，稱電荷轉(zhuǎn)移電荷轉(zhuǎn)移。電結(jié)晶：電結(jié)晶：晶核的形成和生長晶核的形成和生長2022-2-1815配離子：配位化合物的中心離子與配位體鍵合形配離子：配位化合物的中心離子與配位體鍵合形成的具有一定空間構(gòu)型和特性的復(fù)雜離子。成的具有一定空間構(gòu)型和特性的復(fù)雜離子。n1.鍍液的影響鍍液的影響n主鹽濃度主鹽濃度：主鹽濃度越高，則濃差極化越小，：主鹽濃度越高，則濃差極化越小，導(dǎo)致結(jié)晶形核速率降

9、低，所得組織較粗大。導(dǎo)致結(jié)晶形核速率降低，所得組織較粗大。n配離子配離子：配離子使陰極極化作用增強，鍍層：配離子使陰極極化作用增強，鍍層比較致密，鍍液的分散能力也較好，整平能比較致密，鍍液的分散能力也較好，整平能力較高。力較高。 附加鹽附加鹽：附加鹽附加鹽除可提高鍍液的電導(dǎo)性外，除可提高鍍液的電導(dǎo)性外，還可增強陰極極化能力，有利于獲得細晶的還可增強陰極極化能力，有利于獲得細晶的鍍層。鍍層。（5 5）影響電鍍層質(zhì)量的基本因素）影響電鍍層質(zhì)量的基本因素2022-2-1816n2.PH值的影響值的影響n鍍液的鍍液的PH值影響氫的放電電位、堿性夾雜物值影響氫的放電電位、堿性夾雜物的沉淀，還影響絡(luò)合物或

10、水化物的組成以及添的沉淀，還影響絡(luò)合物或水化物的組成以及添加劑的吸附程度。加劑的吸附程度。n通過測定鍍液的通過測定鍍液的PH值可以了解陽極和陰極效值可以了解陽極和陰極效率的高低。率的高低。n當(dāng)陽極不溶時，鍍液中金屬離子逐漸減少，變得酸化。當(dāng)陽極不溶時，鍍液中金屬離子逐漸減少，變得酸化。另一方面，陰極上氫的析出會使溶液堿化。另一方面，陰極上氫的析出會使溶液堿化。n所以電鍍時：所以電鍍時：n如如PH值上升，表明陰極效率比陽極效率低；值上升，表明陰極效率比陽極效率低；如如PH值下降，陽極效率比陰極效率低。值下降，陽極效率比陰極效率低。2022-2-1817n3.電流參數(shù)的影響電流參數(shù)的影響n電流密度

11、。電流密度。n1）電流密度）電流密度低低，陰極極化作用小，鍍層結(jié)晶粗大，甚至沒有鍍層；，陰極極化作用小，鍍層結(jié)晶粗大，甚至沒有鍍層；n2）隨電流密度）隨電流密度提高提高，陰極極化作用增大，鍍層變得細密；，陰極極化作用增大，鍍層變得細密；n3）電流密度）電流密度過高過高，結(jié)晶沿電力線方向向電解液內(nèi)部迅速增長，鍍層產(chǎn)生結(jié)瘤，結(jié)晶沿電力線方向向電解液內(nèi)部迅速增長，鍍層產(chǎn)生結(jié)瘤和枝狀結(jié)晶，甚至燒焦；和枝狀結(jié)晶，甚至燒焦；n4）電流密度）電流密度極大極大時，陰極表面強烈析氫，時，陰極表面強烈析氫，PH變大，金屬堿鹽夾雜在鍍層中，變大，金屬堿鹽夾雜在鍍層中，鍍層發(fā)黑；鍍層發(fā)黑；n5）電流密度增大，會使陽極

12、鈍化，導(dǎo)致鍍液中金屬離子缺乏。）電流密度增大，會使陽極鈍化，導(dǎo)致鍍液中金屬離子缺乏。n電流波形。電流波形對鍍層質(zhì)量的影響，在某些鍍液電流波形。電流波形對鍍層質(zhì)量的影響，在某些鍍液中非常明顯。中非常明顯。n1）電流波形通過）電流波形通過陰極電位陰極電位和和電流密度電流密度影響陰極沉積過程，進而影響鍍影響陰極沉積過程，進而影響鍍層的組織結(jié)構(gòu)、甚至成分，使鍍層性能和外觀發(fā)生變化。層的組織結(jié)構(gòu)、甚至成分，使鍍層性能和外觀發(fā)生變化。n2）三相全波整流和穩(wěn)壓直流相當(dāng)，對鍍層組織幾乎沒有影響，其它波）三相全波整流和穩(wěn)壓直流相當(dāng)，對鍍層組織幾乎沒有影響，其它波形則影響較大。形則影響較大。 2022-2-181

13、8n4.添加劑的影響添加劑的影響（包括絡(luò)合物，平整劑，光亮劑等）2022-2-1819n5.溫度的影響溫度的影響2022-2-18202022-2-1821n7.基體金屬對鍍層的影響基體金屬對鍍層的影響n基體金屬性質(zhì)：基體金屬性質(zhì)：鍍層的結(jié)合力鍍層的結(jié)合力與基體金屬的化學(xué)性與基體金屬的化學(xué)性質(zhì)及晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。質(zhì)及晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。n1）基體金屬電位負于沉積金屬電位，就難以獲得結(jié)合良好的鍍層，）基體金屬電位負于沉積金屬電位，就難以獲得結(jié)合良好的鍍層，甚至不能沉積。甚至不能沉積。n2）若材料（如不銹鋼、鋁等）易于鈍化，不采取特殊活化措施，也）若材料（如不銹鋼、鋁等）易于鈍化，不采取特殊活化措施

14、，也難得到高結(jié)合力鍍層。難得到高結(jié)合力鍍層。n3）基體材料與沉積金屬的晶體結(jié)構(gòu)相匹配時，利于結(jié)晶初期的外延）基體材料與沉積金屬的晶體結(jié)構(gòu)相匹配時，利于結(jié)晶初期的外延生長，易得到高結(jié)合力的鍍層。生長，易得到高結(jié)合力的鍍層。n表面加工狀態(tài)表面加工狀態(tài)n1）鍍件表面過于粗糙、多孔、有裂紋，鍍層亦粗糙。）鍍件表面過于粗糙、多孔、有裂紋，鍍層亦粗糙。n2）在氣孔、裂紋區(qū)會產(chǎn)生黑色斑點，或鼓泡、剝落現(xiàn)象。）在氣孔、裂紋區(qū)會產(chǎn)生黑色斑點，或鼓泡、剝落現(xiàn)象。n3）鑄鐵表面的石墨有降低氫過電位的作用，氫易于在石墨位置析出，）鑄鐵表面的石墨有降低氫過電位的作用，氫易于在石墨位置析出，阻礙金屬沉積。阻礙金屬沉積。2

15、022-2-1822n8.前處理的影響前處理的影響2022-2-1823l 鍍鋅鍍鋅l 鍍銅鍍銅l 鍍鎳鍍鎳l 鍍鉻鍍鉻l 鍍錫鍍錫l 鍍銀鍍銀l 鍍金鍍金常用單金屬電鍍常用單金屬電鍍2022-2-18245.2 5.2 合金電鍍合金電鍍n合金電鍍始于合金電鍍始于1835183518451845年。年。n2020世紀世紀2020年代起還很少應(yīng)用于工業(yè)。年代起還很少應(yīng)用于工業(yè)。n目前有目前有230230多種電鍍合金體系，應(yīng)用的約有多種電鍍合金體系，應(yīng)用的約有3030余種。余種。 例：黃銅例：黃銅, ,白銅白銅,Zn-Sn,Pb-Sn,Zn-Cd,Ni-Co,Zn-Sn,Pb-Sn,Zn-Cd,N

16、i-Co Ni-Sn, Cu-Sn-Zn Ni-Sn, Cu-Sn-Zn定義：定義：在一個鍍槽中，同時沉積含有兩種或兩種以上在一個鍍槽中，同時沉積含有兩種或兩種以上金屬元素的鍍層稱為合金電鍍。金屬元素的鍍層稱為合金電鍍。2022-2-1825（1 1）合金共沉積的條件）合金共沉積的條件兩種金屬中至少有一種金屬能從其鹽的水溶液中沉兩種金屬中至少有一種金屬能從其鹽的水溶液中沉積出來。積出來。共沉積的兩種金屬的沉積共沉積的兩種金屬的沉積電位必須十分接近電位必須十分接近。如果如果相差太大，則電位較正的金屬將優(yōu)先鍍出來。相差太大，則電位較正的金屬將優(yōu)先鍍出來。 2022-2-1826（2 2）實現(xiàn)共沉積

17、的方法）實現(xiàn)共沉積的方法 改變鍍液中金屬離子的濃度比改變鍍液中金屬離子的濃度比 增大較活潑金屬離子的濃度，使其電位正移；或降低較貴金增大較活潑金屬離子的濃度，使其電位正移；或降低較貴金屬離子濃度，使其電位負移，屬離子濃度，使其電位負移，使兩者的電位接近使兩者的電位接近。 采用適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑采用適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑 金屬絡(luò)離子能降低離子的有效濃度，但對兩種金屬沉積時的金屬絡(luò)離子能降低離子的有效濃度，但對兩種金屬沉積時的極化作用有不同的影響。對析出電位較負不易鍍出的金屬，影響極化作用有不同的影響。對析出電位較負不易鍍出的金屬，影響較小；而對電位較正、容易鍍出的金屬影響較大，使它在沉積時較?。欢鴮﹄娢惠^正、容

18、易鍍出的金屬影響較大，使它在沉積時的電位變得更負、不易鍍出，從而使兩種金屬在沉積時的電位接的電位變得更負、不易鍍出，從而使兩種金屬在沉積時的電位接近。近。 采用特定的添加劑采用特定的添加劑 添加劑在鍍液中的含量比較少，一般不影響金屬的平衡電位；添加劑在鍍液中的含量比較少，一般不影響金屬的平衡電位；有些添加劑能顯著地增大或降低陰極極化，明顯地改變金屬的析有些添加劑能顯著地增大或降低陰極極化，明顯地改變金屬的析出電位，從而對某些金屬沉積起作用，實現(xiàn)共沉積。例如添加明出電位，從而對某些金屬沉積起作用，實現(xiàn)共沉積。例如添加明膠可使銅、鋁離子實現(xiàn)共沉積。膠可使銅、鋁離子實現(xiàn)共沉積。2022-2-1827

19、（3 3）合金電鍍的特點）合金電鍍的特點與熱冶金合金相比，主要特點：與熱冶金合金相比，主要特點： 容易獲得容易獲得高熔點與低熔點高熔點與低熔點金屬組成的合金，如金屬組成的合金，如Sn-Ni。 可獲得熱熔可獲得熱熔相圖沒有相圖沒有的合金的合金,-銅錫合金。銅錫合金。 容易獲得組織致密、性能優(yōu)異的容易獲得組織致密、性能優(yōu)異的非晶態(tài)非晶態(tài)合金，如合金，如Ni-P。 在相同合金成分下，電鍍合金與熱熔合金比，在相同合金成分下，電鍍合金與熱熔合金比，硬度高硬度高，延展性差。延展性差。2022-2-1828與單金屬鍍層相比，主要特點：與單金屬鍍層相比，主要特點： 合金鍍層結(jié)晶更細致，鍍層更平整、光亮。合金鍍

20、層結(jié)晶更細致，鍍層更平整、光亮。 可以獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層，如可以獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層，如 Ni-PNi-P鍍層。鍍層。 合金鍍層具有單金屬所沒有的特殊物理性能。合金鍍層具有單金屬所沒有的特殊物理性能。 合金鍍層可具備比組成它們的單金屬層更耐磨、耐蝕、合金鍍層可具備比組成它們的單金屬層更耐磨、耐蝕、耐高溫，并有更高硬度和強度。耐高溫，并有更高硬度和強度。 不能從水溶液中單獨電沉積的不能從水溶液中單獨電沉積的W W，MoMo，TiTi，V V等金屬可等金屬可與鐵族元素（與鐵族元素（FeFe，CoCo，NiNi）共沉積形成合金。）共沉積形成合金。 可得到不同色調(diào)的合金鍍層，具有更好的裝飾效果?？傻玫讲煌?/p>

21、調(diào)的合金鍍層，具有更好的裝飾效果。2022-2-1829n1）正則共沉積正則共沉積。特征是基本上。特征是基本上受擴散控制受擴散控制。電。電鍍參數(shù)通過影響金屬離子在陰極擴散層中的濃度鍍參數(shù)通過影響金屬離子在陰極擴散層中的濃度變化來影響合金鍍層的組成。主要出現(xiàn)在變化來影響合金鍍層的組成。主要出現(xiàn)在單鹽鍍單鹽鍍液液中。中。n2）非正則共沉積非正則共沉積。特征是。特征是受擴散控制程度小受擴散控制程度小，主要受主要受陰極電位的控制陰極電位的控制。某些電鍍參數(shù)對合金沉。某些電鍍參數(shù)對合金沉積的影響遵守擴散理論，另一些卻與擴散理論相積的影響遵守擴散理論，另一些卻與擴散理論相矛盾。同時，對于合金共沉積的組成的

22、影響，各矛盾。同時，對于合金共沉積的組成的影響，各電鍍參數(shù)的表現(xiàn)都不像正則共沉積那樣明顯。主電鍍參數(shù)的表現(xiàn)都不像正則共沉積那樣明顯。主要出現(xiàn)在要出現(xiàn)在采用絡(luò)合物沉積的鍍液采用絡(luò)合物沉積的鍍液體系。體系。2022-2-1830n3）平衡共沉積平衡共沉積。兩種金屬從處于化學(xué)平衡的鍍。兩種金屬從處于化學(xué)平衡的鍍液中共沉積，稱液中共沉積，稱平衡共沉積平衡共沉積。特點是在低電流密。特點是在低電流密度下沉積層中的金屬含量比等于鍍液中的金屬含度下沉積層中的金屬含量比等于鍍液中的金屬含量比。量比。很少見很少見。n4）異常共沉積異常共沉積。特點是。特點是電位較負的金屬反而優(yōu)電位較負的金屬反而優(yōu)先沉積先沉積，不遵

23、循電化學(xué)理論，在電化學(xué)反應(yīng)過程，不遵循電化學(xué)理論，在電化學(xué)反應(yīng)過程中還出現(xiàn)其他特殊控制因素，不符合正常概念。中還出現(xiàn)其他特殊控制因素，不符合正常概念。較較少見少見。n5）誘導(dǎo)共沉積誘導(dǎo)共沉積。鉬、鎢和鈦等金屬不能自水溶。鉬、鎢和鈦等金屬不能自水溶液中單獨沉積，但可與鐵族金屬實現(xiàn)共析，稱液中單獨沉積，但可與鐵族金屬實現(xiàn)共析，稱誘誘導(dǎo)共析導(dǎo)共析。能促使難沉積金屬共沉積的鐵族金屬稱。能促使難沉積金屬共沉積的鐵族金屬稱為為誘導(dǎo)金屬誘導(dǎo)金屬。 2022-2-1831（5）影響合金鍍層的因素）影響合金鍍層的因素 n鍍液中金屬濃度比的影響：是鍍液中金屬濃度比的影響：是影響合金組成影響合金組成的的最重要最重要

24、的因素。的因素。n1）正則共沉積：提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層中）正則共沉積：提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層中不活潑金屬的含量按比例增加。不活潑金屬的含量按比例增加。n2）非正則共沉積：提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層）非正則共沉積：提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層中不活潑金屬的含量也隨之提高，但卻不成比例。中不活潑金屬的含量也隨之提高，但卻不成比例。n鍍液中金屬總濃度的影響鍍液中金屬總濃度的影響：n1）在金屬濃度比不變的情況下，改變鍍液中金屬的總濃）在金屬濃度比不變的情況下，改變鍍液中金屬的總濃度，在正則共沉積時將提高不活潑金屬的含量，但不如改度，在正則共沉積時將提高不活潑金屬的含量，

25、但不如改變該金屬濃度時明顯。變該金屬濃度時明顯。n2）對非正則共沉積的合金組分影響不大，而且與正則共）對非正則共沉積的合金組分影響不大，而且與正則共沉積不同，增大總濃度，不活潑金屬在合金中的含量視金沉積不同，增大總濃度，不活潑金屬在合金中的含量視金屬在鍍液中的濃度比而定，可能增加也可能降低。屬在鍍液中的濃度比而定，可能增加也可能降低。2022-2-1832n絡(luò)合劑濃度的影響絡(luò)合劑濃度的影響：如果絡(luò)合劑濃度的增加：如果絡(luò)合劑濃度的增加使其中某一金屬的沉積電位比另一金屬的負得較使其中某一金屬的沉積電位比另一金屬的負得較多，則此金屬在合金沉積中的相對含量將會降低。多，則此金屬在合金沉積中的相對含量將

26、會降低。n單一絡(luò)合劑絡(luò)合兩種金屬離子：增加絡(luò)合劑濃單一絡(luò)合劑絡(luò)合兩種金屬離子：增加絡(luò)合劑濃度會使兩種離子的沉積電位都變負，但變負的程度會使兩種離子的沉積電位都變負，但變負的程度不一致，從而鍍層中的合金比例發(fā)生變化。電度不一致，從而鍍層中的合金比例發(fā)生變化。電位變負幅度大的，在鍍層中的含量就低。位變負幅度大的，在鍍層中的含量就低。n兩種金屬離子各用不同的絡(luò)合劑絡(luò)合：若增大兩種金屬離子各用不同的絡(luò)合劑絡(luò)合：若增大其中一種絡(luò)合劑的濃度，與其對應(yīng)的金屬離子沉其中一種絡(luò)合劑的濃度，與其對應(yīng)的金屬離子沉積電位降低，鍍層中該金屬的含量就降低。積電位降低，鍍層中該金屬的含量就降低。2022-2-1833n添加

27、劑的影響添加劑的影響：添加劑的作用除了起光亮、：添加劑的作用除了起光亮、整平作用外，還能起整平作用外，還能起類似絡(luò)合劑的作用類似絡(luò)合劑的作用，通過對，通過對金屬離子極化作用的選擇性來控制在金屬鍍層中金屬離子極化作用的選擇性來控制在金屬鍍層中的含量。的含量。nPH值的影響值的影響：n1）在含簡單離子的鍍液中，）在含簡單離子的鍍液中，PH值的變化對鍍層值的變化對鍍層組成影響不大。組成影響不大。n2）在含絡(luò)離子的鍍液中，）在含絡(luò)離子的鍍液中，PH值的變化影響絡(luò)合值的變化影響絡(luò)合離子的組成和穩(wěn)定性，故對鍍層組成影響較大。離子的組成和穩(wěn)定性，故對鍍層組成影響較大。n3）PH值的變化對鍍層物理性能的影響比

28、對其組值的變化對鍍層物理性能的影響比對其組成的影響更大。成的影響更大。2022-2-1834n工藝參數(shù)的影響工藝參數(shù)的影響n電流密度：電流密度提高，極化作用程度加大，電流密度：電流密度提高，極化作用程度加大，有利于電位較負金屬的析出。有利于電位較負金屬的析出。n攪拌：一方面降低極化作用，另一方面給電極攪拌：一方面降低極化作用，另一方面給電極表面補充較正的離子。使鍍層中電位較正的金屬表面補充較正的離子。使鍍層中電位較正的金屬含量增加。含量增加。n溫度：溫度升高，離子擴散和對流速度上升，溫度：溫度升高，離子擴散和對流速度上升，作用與攪拌類似。作用與攪拌類似。 2022-2-18355.3 5.3

29、復(fù)合鍍復(fù)合鍍定義：將固體微粒子加入鍍液中與金屬或合金定義：將固體微粒子加入鍍液中與金屬或合金共沉積，形成金屬基表面復(fù)合材料的過程，又共沉積，形成金屬基表面復(fù)合材料的過程，又稱分散鍍或彌散鍍。稱分散鍍或彌散鍍。固體微粒：固體微粒：金屬氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等金屬氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等尼龍、聚四氟乙烯、聚氯乙烯尼龍、聚四氟乙烯、聚氯乙烯石墨以及不溶于鍍液的金屬粉末。石墨以及不溶于鍍液的金屬粉末。復(fù)合鍍層也含有兩種或兩種以上的成分：復(fù)合鍍層也含有兩種或兩種以上的成分：基體金屬：即通過還原反應(yīng)而形成鍍層的那種金屬，是均基體金屬：即通過還原反應(yīng)而形成鍍層的那種金屬，是均勻的連續(xù)相。勻的

30、連續(xù)相。注意：不是被鍍的零件注意：不是被鍍的零件。不溶性固體顆粒：通常不連續(xù)分散于基體金屬之中。不溶性固體顆粒：通常不連續(xù)分散于基體金屬之中。 2022-2-1836n與熔滲法，熱擠壓法，粉末冶金法相比，復(fù)合電鍍具有與熔滲法，熱擠壓法，粉末冶金法相比，復(fù)合電鍍具有明顯的優(yōu)點：明顯的優(yōu)點：n溫度低溫度低：熱加工法需要：熱加工法需要5001000或更高溫度處理或或更高溫度處理或燒結(jié)，很難制取含有機物的材料；復(fù)合電鍍燒結(jié)，很難制取含有機物的材料；復(fù)合電鍍大多在水溶大多在水溶液中進行液中進行，很少超過，很少超過90 。 n操作簡單，成本低操作簡單，成本低：在一般電鍍設(shè)備、鍍液、陽極、操：在一般電鍍設(shè)備

31、、鍍液、陽極、操作條件等基礎(chǔ)上略加改造即可（使固體顆粒在鍍液中充作條件等基礎(chǔ)上略加改造即可（使固體顆粒在鍍液中充分懸?。?。分懸?。?。 n同一基體金屬可鑲嵌一種或數(shù)種固體顆粒；同一種固體同一基體金屬可鑲嵌一種或數(shù)種固體顆粒；同一種固體顆粒也可鑲嵌到不同的基體金屬中。而且，可使顆粒在顆粒也可鑲嵌到不同的基體金屬中。而且，可使顆粒在復(fù)合鍍層中的復(fù)合鍍層中的含量含量從從050或更高的范圍內(nèi)變動，使鍍或更高的范圍內(nèi)變動，使鍍層性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化。層性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化。可用廉價基體材料鍍上復(fù)合鍍層，代替貴重材料制造零可用廉價基體材料鍍上復(fù)合鍍層，代替貴重材料制造零部件部件. 2022-2-1837n1）按

32、基體金屬分按基體金屬分：如：如Ni基，基，Cu，Ag基等。基等。n2）按固體顆粒分）按固體顆粒分：n無機的：如金剛石、石墨、各種氧化物無機的：如金剛石、石墨、各種氧化物(Al2O3，ZrO2)、碳化物、碳化物(SiC，WC)、硼化物顆粒等；、硼化物顆粒等；n有機的：如聚四氯乙烯、氟化石墨、尼龍等；有機的：如聚四氯乙烯、氟化石墨、尼龍等；n金屬的：如鎳粉、鉻粉、鎢粉等。金屬的：如鎳粉、鉻粉、鎢粉等。n3）按復(fù)合鍍層用途分按復(fù)合鍍層用途分：n裝飾防護性復(fù)合鍍層；裝飾防護性復(fù)合鍍層；n功能性復(fù)合鍍層：如機械功能、化學(xué)功能、電接觸功能功能性復(fù)合鍍層：如機械功能、化學(xué)功能、電接觸功能等；等；n用作結(jié)構(gòu)材

33、料的復(fù)合鍍層。用作結(jié)構(gòu)材料的復(fù)合鍍層。 2022-2-1838n粒子在鍍液中是充分穩(wěn)定的粒子在鍍液中是充分穩(wěn)定的。既不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也。既不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不使鍍液分解。不使鍍液分解。n粒子在鍍液中要完全潤濕，形成分散均勻的懸浮液粒子在鍍液中要完全潤濕，形成分散均勻的懸浮液。粒子。粒子需經(jīng)親水處理；降低鍍液表面張力，形成懸浮性好的鍍液。需經(jīng)親水處理；降低鍍液表面張力，形成懸浮性好的鍍液。n鍍液的性質(zhì)要鍍液的性質(zhì)要有利于固體粒子帶正電荷有利于固體粒子帶正電荷。即利于粒子吸附。即利于粒子吸附陽離子表面活性劑及金屬離子。陽離子表面活性劑及金屬離子。n粒子的粒度要適當(dāng)粒子的粒度要適當(dāng)。n a、

34、粒子過粗，易于沉淀，且不易被沉積金屬包覆，、粒子過粗，易于沉淀，且不易被沉積金屬包覆，鍍層粗糙；鍍層粗糙；n b、粒子過細，易于結(jié)團成塊，不能均勻懸浮。通、粒子過細，易于結(jié)團成塊，不能均勻懸浮。通常使用常使用0.110mm的粒子，但以的粒子，但以0.53mm最好。最好。n適當(dāng)?shù)臄嚢柽m當(dāng)?shù)臄嚢琛＿@既是保持微粒均勻懸浮的必要措施，也是。這既是保持微粒均勻懸浮的必要措施，也是使粒子高效率輸送到陰極表面并與陰極碰撞的必要條件。使粒子高效率輸送到陰極表面并與陰極碰撞的必要條件。2022-2-1839n固體微粒在鍍液中的載荷量：多數(shù)情況，固固體微粒在鍍液中的載荷量：多數(shù)情況，固體微粒在鍍液中的載荷量增加，

35、鍍層中微粒的含體微粒在鍍液中的載荷量增加，鍍層中微粒的含量也增加。但增加到一定的數(shù)值時，鍍層中微粒量也增加。但增加到一定的數(shù)值時，鍍層中微粒的含量不再繼續(xù)增加，有時甚至略有下降。的含量不再繼續(xù)增加，有時甚至略有下降。n電流密度的影響：電流密度的影響：n電流密度的影響比較復(fù)雜，隨電流密度提高，復(fù)電流密度的影響比較復(fù)雜，隨電流密度提高，復(fù)合鍍層中的微粒含量有三種情況：合鍍層中的微粒含量有三種情況：增加；增加；減減?。恍。怀霈F(xiàn)一極大值。出現(xiàn)一極大值。2022-2-1840nPH值值：PH值下降對鍍層中微粒含量的影響值下降對鍍層中微粒含量的影響也較為復(fù)雜。也較為復(fù)雜。n沒影響；沒影響；含量下降；含量下

36、降；含量上升。含量上升。n溫度溫度：溫度對微粒的共沉積量影響不大。通：溫度對微粒的共沉積量影響不大。通常，溫度升高，微粒在陰極表面的物理吸附減弱，常，溫度升高，微粒在陰極表面的物理吸附減弱，微粒的共沉積量略有下降。微粒的共沉積量略有下降。n其它，其它，如電流波形，超聲波，磁場等也有一如電流波形，超聲波，磁場等也有一定影響，但不是主要的。定影響，但不是主要的。2022-2-18415.4 5.4 電刷鍍電刷鍍 定義：電鍍的一種特殊方式，不用鍍槽，只需在定義：電鍍的一種特殊方式，不用鍍槽，只需在不斷供應(yīng)電解液的條件下，用一支鍍筆在工件表不斷供應(yīng)電解液的條件下，用一支鍍筆在工件表面上進行擦拭，從而獲

37、得電鍍層。面上進行擦拭，從而獲得電鍍層。又叫選擇電鍍、無槽電鍍、涂鍍、筆鍍、擦鍍等。2022-2-1842（1 1）原理與特點）原理與特點 l原理同電鍍原理同電鍍電沉積過程電沉積過程l電鍍液電鍍液+ +鍍筆鍍筆+ +擦試擦試電鍍層電鍍層2022-2-1843（1 1）設(shè)備簡單、工藝靈活、操作方便，可現(xiàn)場作業(yè)。）設(shè)備簡單、工藝靈活、操作方便，可現(xiàn)場作業(yè)。（2 2）能局部電鍍。）能局部電鍍。（3 3）鍍層種類多。有）鍍層種類多。有均勻、不均勻鍍層等。均勻、不均勻鍍層等。 （4 4）鍍層結(jié)合強度高。）鍍層結(jié)合強度高。（5 5）沉積速度快，生產(chǎn)效率高。是槽鍍的）沉積速度快，生產(chǎn)效率高。是槽鍍的1010

38、1515倍。倍。（6 6）能耗低。）能耗低。（5 5）操作安全，對環(huán)境污染小。）操作安全，對環(huán)境污染小。（6 6）勞動強度大，消耗陽極包纏材料。）勞動強度大，消耗陽極包纏材料。特點：特點：2022-2-1844（2 2）電刷鍍設(shè)備）電刷鍍設(shè)備組成：專用直流電源、鍍筆及供液、集液裝置組成：專用直流電源、鍍筆及供液、集液裝置專用直流電源專用直流電源 030V， 0150A鍍筆：陽極、絕緣手柄、散熱裝置鍍筆：陽極、絕緣手柄、散熱裝置2022-2-1845（3 3）刷鍍?nèi)芤海┧㈠內(nèi)芤阂螅航饘匐x子含量高、導(dǎo)電性好、性能穩(wěn)定、分散覆蓋能要求：金屬離子含量高、導(dǎo)電性好、性能穩(wěn)定、分散覆蓋能力好。力好。1)

39、1)刷鍍?nèi)芤旱姆N類刷鍍?nèi)芤旱姆N類 預(yù)處理溶液預(yù)處理溶液: : 預(yù)處理溶液可分為電凈液和活化液兩類。預(yù)處理溶液可分為電凈液和活化液兩類。 A A、電凈液：用于清洗工件表面的油污。、電凈液：用于清洗工件表面的油污。 B B、活化液：用于去除金屬表面的氧化膜和疲勞層。、活化液：用于去除金屬表面的氧化膜和疲勞層。 電鍍?nèi)芤弘婂內(nèi)芤? : 單金屬電鍍液和合金電鍍液。單金屬電鍍液和合金電鍍液。 退鍍?nèi)芤和隋內(nèi)芤? : 把舊鍍層或不合格的鍍層去掉。把舊鍍層或不合格的鍍層去掉。 鈍化液：鈍化液：在鋁、鋅、鎘等金屬表面生成耐性的鈍態(tài)氧化在鋁、鋅、鎘等金屬表面生成耐性的鈍態(tài)氧化膜的溶液。有鉻酸鹽、硫酸鹽及磷酸鹽等

40、的溶液。膜的溶液。有鉻酸鹽、硫酸鹽及磷酸鹽等的溶液。2022-2-18462)2)刷鍍?nèi)芤旱奶匦运㈠內(nèi)芤旱奶匦?金屬離子的含量較高。金屬離子的含量較高。 溫度范圍比較寬。溫度范圍比較寬。 性質(zhì)比較穩(wěn)定。性質(zhì)比較穩(wěn)定。 均鍍能力和深鍍能力較好。均鍍能力和深鍍能力較好。 毒性與腐蝕性較小。毒性與腐蝕性較小。2022-2-1847（4 4）刷鍍工藝）刷鍍工藝鍍前預(yù)處理鍍前預(yù)處理 表面整修、清理、電凈、活化表面整修、清理、電凈、活化鍍件刷鍍鍍件刷鍍 刷鍍打底層、工作層刷鍍打底層、工作層鍍后處理鍍后處理 清除殘積物及防護清除殘積物及防護2022-2-1848（5 5）應(yīng)用）應(yīng)用 n 機械、電力、電子、化

41、工、紡織等行業(yè)。機械、電力、電子、化工、紡織等行業(yè)。n 設(shè)備維修，改善零部件表面理化性能。設(shè)備維修，改善零部件表面理化性能。2022-2-18495.5 5.5 化學(xué)鍍化學(xué)鍍（自催化鍍、無電解鍍）（自催化鍍、無電解鍍）定義：定義：在沒有外電流通過的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中在沒有外電流通過的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬，并沉積在基體表面，形成鍍的金屬離子還原為金屬，并沉積在基體表面，形成鍍層。層。（1 1）原理與特點）原理與特點Mn+通過液相中的還原劑通過液相中的還原劑R在材料表面上還原沉積。在材料表面上還原沉積。關(guān)鍵：還原劑的選擇和使用。關(guān)鍵：還原劑的選擇和使用。 一般

42、，次磷酸鹽和甲醛、硼氫化物。一般，次磷酸鹽和甲醛、硼氫化物。實質(zhì)：實質(zhì)：無外加電場的電化學(xué)過程無外加電場的電化學(xué)過程 Mn+neM2022-2-1850特點（與電鍍比）特點（與電鍍比） 不需外電源驅(qū)動不需外電源驅(qū)動； 均鍍能力好均鍍能力好，形狀復(fù)雜，有內(nèi)孔、內(nèi)腔的鍍，形狀復(fù)雜，有內(nèi)孔、內(nèi)腔的鍍件均可獲得均勻的鍍層；件均可獲得均勻的鍍層； 孔隙率低孔隙率低； 鍍液鍍液通過維護、調(diào)整通過維護、調(diào)整可反復(fù)使用可反復(fù)使用，但使用周，但使用周期是有限的；期是有限的； 可在金屬、非金屬以及有機物上沉積鍍層可在金屬、非金屬以及有機物上沉積鍍層。2022-2-1851（2）化學(xué)鍍鎳（）化學(xué)鍍鎳（Ni-P鍍）鍍）n化學(xué)鍍鎳是用化學(xué)鍍鎳是用還原劑還原劑把溶液中的鎳離子還把溶液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的表面上。原沉積在具有催化活性的表面上。n有多種還原劑，應(yīng)用最普遍的是有多種還原劑，應(yīng)用最普遍的是次磷酸鈉次磷酸鈉。n反應(yīng)機理：普遍被接受的有反應(yīng)機理：普遍被接受的有“原子氫理論原子