電鍍金屬及其合金ppt課件

1、3.電鍍銅及銅合金電鍍銅及銅合金3.1 電鍍銅電鍍銅銅為粉紅色副延展性、柔軟可塑的的金屬，相對(duì)原銅為粉紅色副延展性、柔軟可塑的的金屬，相對(duì)原子質(zhì)量子質(zhì)量63.54，密度，密度8.93g/cm3。一價(jià)銅的當(dāng)量為。一價(jià)銅的當(dāng)量為2.372(Ah)，二價(jià)銅的當(dāng)量為，二價(jià)銅的當(dāng)量為1.186(Ah)。銅易溶于硝酸、。銅易溶于硝酸、鉻酸和熱的濃硫酸，遇堿易被侵蝕。具有良好的導(dǎo)電性鉻酸和熱的濃硫酸，遇堿易被侵蝕。具有良好的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能。銅在空氣中會(huì)被氧化而失去光澤，在潮能和導(dǎo)熱性能。銅在空氣中會(huì)被氧化而失去光澤，在潮濕空氣中與二氧化碳作用生成堿式碳酸銅即銅綠。濕空氣中與二氧化碳作用生成堿式碳酸銅即銅

2、綠。銅鍍層普通用作鋼鐵件、銅合金件、鋅壓鑄件和塑銅鍍層普通用作鋼鐵件、銅合金件、鋅壓鑄件和塑料制品的防護(hù)裝飾電鍍的中間鍍層。此外，銅鍍層也用料制品的防護(hù)裝飾電鍍的中間鍍層。此外，銅鍍層也用于部分防止?jié)B碳，添加導(dǎo)電性能和光滑性能，電鑄以及于部分防止?jié)B碳，添加導(dǎo)電性能和光滑性能，電鑄以及印刷電路板孔金屬化等。印刷電路板孔金屬化等。由于銅的電勢(shì)比鐵和鋅的電勢(shì)正，所以在鐵和鋅上由于銅的電勢(shì)比鐵和鋅的電勢(shì)正，所以在鐵和鋅上面的銅鍍層屬陰極性鍍層。在大氣環(huán)境下，假設(shè)銅鍍層面的銅鍍層屬陰極性鍍層。在大氣環(huán)境下，假設(shè)銅鍍層受損傷或因其外表上有空隙，裸露的基體金屬便成為陽(yáng)受損傷或因其外表上有空隙，裸露的基體金屬

3、便成為陽(yáng)極而很快被腐蝕。因此，銅鍍層只能依托其機(jī)械維護(hù)作極而很快被腐蝕。因此，銅鍍層只能依托其機(jī)械維護(hù)作用，而不起電化學(xué)維護(hù)作用。用，而不起電化學(xué)維護(hù)作用。鍍銅溶液的種類(lèi)雖然很多，但在消費(fèi)中常用的主要鍍銅溶液的種類(lèi)雖然很多，但在消費(fèi)中常用的主要為氰化物、酸性硫酸鹽和焦磷酸鹽等三種鍍液。為氰化物、酸性硫酸鹽和焦磷酸鹽等三種鍍液。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.1 氰化物鍍銅氰化物鍍銅溶液由銅氰化鈉鉀和游離氰化鈉鉀組成，可以直接在鋼鐵件和鋅壓鑄件外表上鍍銅而不發(fā)生置換反響。鍍液具有優(yōu)良的分散才干和覆蓋才干。銅鍍層結(jié)晶細(xì)致，用作中間鍍層時(shí)，可以在基體金屬外表覆蓋一層結(jié)合力良好的銅鍍層，還可以改善后面鍍

4、層的覆蓋才干。鍍液中的氰化鈉對(duì)鍍件還有去油和火花作用，既能處理有時(shí)因前處置去油不夠徹底的缺陷，又可以加強(qiáng)銅鍍層與基體金屬的結(jié)合力。氰化物劇毒，對(duì)人體有害且污染環(huán)境，消費(fèi)時(shí)必需制定嚴(yán)厲的平安技術(shù)制度并設(shè)置槽邊排風(fēng)設(shè)備和廢水、廢氣治理設(shè)備。1.鍍液中各成分的作用1氰化亞銅 是鍍液中供應(yīng)銅離子的主鹽、不溶于水，溶于氰化鈉中生成絡(luò)合物銅氰化鈉。在鍍液中同時(shí)存在Cu(CN)2-、 Cu(CN)32-和Cu(CN)43-三種銅氰絡(luò)離子。但普通因游離氰化物含量不會(huì)很高，所以主要以Cu(CN)32-方式存在。2游離氰化鈉 可以使鍍液穩(wěn)定和增大陰極極化作用使銅鍍層細(xì)致，改善鍍液的分散才干和覆蓋才干，促進(jìn)陽(yáng)極溶解

5、。;3.1 電鍍銅電鍍銅3氫氧化鈉和碳酸鈉 氫氧化鈉可以提高鍍液的導(dǎo)電性能，改善分散才干，促進(jìn)陽(yáng)極溶解。碳酸鈉可以提高鍍液的導(dǎo)電性能，并用于作緩沖劑使pH值易于控制，起到穩(wěn)定鍍液的作用，還可以減輕陽(yáng)極鈍化。4酒石酸鉀鈉 在鍍液中作為輔助絡(luò)合劑。5硫氰酸鉀 可以促進(jìn)陽(yáng)極溶解，因此也是陽(yáng)極去極化劑。6硫酸錳 與酒石酸鉀鈉和硫氰酸鉀結(jié)合運(yùn)用并配以周期換向電源可以鍍?nèi)」饬零~鍍層。7陽(yáng)極 氰化物鍍銅應(yīng)運(yùn)用經(jīng)過(guò)壓延的高純度電解銅作為陽(yáng)極。2 操作條件的影響1溫度 溫度高時(shí)可以提高陰極電流效率，但降低陰極極化和引起氰化鈉分解，從而生成碳酸鈉和氨。為了縮短電鍍時(shí)間，普通采用50 -65 ；預(yù)鍍?yōu)?0 -40

6、。2電流密度 提高陰極或陽(yáng)極的電流密度都會(huì)降低陰極或陽(yáng)極的電流效率。為了加速電鍍時(shí)間，提高陰極電流密度的同時(shí)必需提高鍍液中的銅含量，適當(dāng)降低游離氰化鈉含量和提高鍍液的操作溫度以及參與適量的陽(yáng)極去極化劑。;3.1 電鍍銅電鍍銅3周期換向電源 采用周期換向電源進(jìn)展氰化物鍍銅可以改善銅鍍層的整平性，又可以減少銅鍍層的孔隙率。3 雜質(zhì)的影響和消除方法1碳酸鈉 碳酸鈉的含量超越75g/L時(shí)可將鍍液冷卻至0 -5 ，讓其自行結(jié)晶析出后出去。用此方法會(huì)損失一部分金屬鹽。另一方法是將鍍液加熱至60-80，在不斷攪拌下參與氫氧化鈣，繼續(xù)攪拌1h-2h，然后將碳酸鈣沉淀除去。2六價(jià)鉻 過(guò)多的六價(jià)鉻能使銅鍍層呈豬肝

7、色，產(chǎn)生條紋，嚴(yán)重時(shí)發(fā)脆，并降低鍍液的陰極電流效率，甚至鍍不出鍍層。處置時(shí)先將鍍液加熱至60 ，在攪拌下參與低亞硫酸鈉，繼續(xù)攪拌0.5h，趁熱過(guò)濾。如鍍液含酒石酸鉀鈉，那么需再參與小量茜素，攪拌后用活性炭吸附便可過(guò)濾除去。3鋅和鉛 鍍液中的鋅含量不允許超越0.1g/L。假設(shè)鍍液中含有硫氰酸鉀時(shí)雖可以和鋅離子絡(luò)合而起掩蔽作用，但鋅含量過(guò)高時(shí)便會(huì)影響銅鍍層色澤，出現(xiàn)條紋或粗糙。0.015g/L-0.03g/L的鉛可以用作光亮劑，但超越0.1g/L時(shí)便影響銅鍍層色澤，發(fā)脆和粗糙。高達(dá)0.5g/L時(shí)銅鍍層呈海綿狀。鋅和鉛均可用硫化鈉除去。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.2 硫酸鹽鍍銅硫酸鹽鍍銅溶液具有成

8、分簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性能好、陰極電流效率高和本錢(qián)低等優(yōu)點(diǎn)，但存在分散才干差和鍍層粗糙、不光亮等缺陷。必需參與光亮劑，才干鍍出鏡面光亮、整平和延展性能良好的鍍層。我國(guó)與1978年研討勝利以M、N、SP等為組合光亮劑，操作溫度可以提高至40 。以后又陸續(xù)開(kāi)發(fā)了幾種新型光亮劑，使硫酸鹽鍍銅光亮劑的性能更好。1 鍍液的配制方法1將所需量的硫酸銅溶解在所需體積2/3的熱去離子水后蒸餾水中，冷卻后參與1ml/L的30%雙氧水，攪拌0.5h-1h以后除去雙氧水，然后參與3g/L的粉末活性炭，繼續(xù)攪拌1h。靜置一段時(shí)間，過(guò)濾。 2在攪拌下，漸漸參與所需量的化學(xué)純濃硫酸稀釋后參與。冷卻后，邊攪拌邊參與所需光亮劑，待完全

9、混合或溶解后加去離子水或蒸餾水至所需體積。3分析校正;3.1 電鍍銅電鍍銅4點(diǎn)解試鍍鍍液中參與AEO乳化劑就不能加十二烷基硫酸鈉。新配制的根底鍍液中的硫酸銅用活性炭處置過(guò)，那么需先測(cè)定其中的氯離子含量，然后決議能否必需參與氯離子，由于普通活性炭中含有氯離子。2 除膜處置有些外表活性劑如AEO乳化劑會(huì)在銅鍍層外表生成一層肉眼看不見(jiàn)的憎水膜。為了不影響銅鍍層與鎳鍍層的結(jié)合力，在鍍鎳前先將鍍銅件浸入30 -60 的由氫氧化鈉30g/L-50g/L和十二烷基硫酸鈉2g/L-4g/L所組成的溶液中5s-15s除膜。除膜后經(jīng)過(guò)充分清洗和用硫酸火化后才可以鍍光亮鎳。3 鍍液中各成分的作用1硫酸銅 是提供鍍銅

10、溶液銅離子的主鹽2硫酸 參與硫酸可以提高鍍液的電導(dǎo)率并經(jīng)過(guò)共同離子效應(yīng)，降低銅離子的有效濃度，從而提高陰極極化作用，改善鍍液的分散才干和使銅鍍層結(jié)晶細(xì)致。;2.1 電鍍錫電鍍錫3光亮劑 硫酸鹽鍍銅溶液用的光亮劑普通由下面幾種資料組合而成：1含巰基雜環(huán)化合物或硫脲衍生物 這類(lèi)光亮劑的強(qiáng)吸附作用阻化銅的堆積過(guò)程，影響銅晶體的生長(zhǎng)，提高成核速度，使銅鍍層晶粒顯著細(xì)化。2聚二硫化合物 這種化合物的吸附作用比硫脲衍生物弱，但能與銅離子絡(luò)合，可以阻化銅離子的放電過(guò)程，影響控制電結(jié)晶過(guò)程的吸附原子濃度及其外表分散速度。3聚醚化合物 這類(lèi)化合物屬載體光亮劑，為非離子型外表活性劑。4聚乙烯亞胺的季胺化生成物 這

11、類(lèi)物質(zhì)可以改善低電流密度區(qū)的光亮度和提高操作溫度。5染料 在硫酸鹽鍍銅溶液中參與某些有機(jī)染料，如甲基紫、亞甲藍(lán)、偶氮二甲基苯胺等可以改善銅鍍層低電流密度區(qū)的光亮范圍和鍍液的整平性能。6氯離子 使銅鍍層鏡面光亮。4陽(yáng)極 硫酸鹽光亮銅的陽(yáng)極必需運(yùn)用含磷銅陽(yáng)極，由于電解純銅陽(yáng)極很容易溶解，陽(yáng)極電流效率大于實(shí)際值。;3.1 電鍍銅電鍍銅4 操作條件的影響 1溫度 溫度過(guò)低，陰極電流密度隨之降低，同時(shí)硫酸銅會(huì)結(jié)晶析出；過(guò)高使光亮范圍減少，甚至銅鍍層不光亮，發(fā)霧或粗糙。操作溫度范圍應(yīng)根據(jù)所選用的光亮劑來(lái)決議，普通控制在10 -40 之間。2陰極電流密度 提高鍍液的濃度、操作溫度和添加攪拌，可以提高陰極電流

12、密度。3攪拌 可以采用空氣攪拌或陰極挪動(dòng)。5 鍍液的凈化處置1日常凈化 由于鍍液中存在一價(jià)銅，用空氣攪拌可以使一價(jià)銅氧化為二價(jià)銅，但采用陰極挪動(dòng)無(wú)此作用，必需每個(gè)班次在鍍液中添加一倍去離子水將一價(jià)銅氧化為二價(jià)銅。但此時(shí)鍍液中的硫酸會(huì)逐漸下降，應(yīng)經(jīng)過(guò)分析，及時(shí)調(diào)整。2定期凈化 鍍液經(jīng)運(yùn)用較長(zhǎng)時(shí)間后，需進(jìn)展定期凈化處置。處置時(shí)將鍍液加熱至70，在不斷攪拌下參與1ml/L-2ml/L的30%雙氧水，充分?jǐn)嚢?h，再漸漸參與小量活性炭，繼續(xù)攪拌0.5h，靜置，待鍍液廓清后過(guò)濾。;3.1 電鍍銅電鍍銅3.1.3 焦磷酸鹽鍍銅焦磷酸鹽鍍銅工藝成分簡(jiǎn)單、鍍液穩(wěn)定、電流效率高、均鍍才干和深鍍才干較好、鍍層結(jié)晶細(xì)致，并能獲得較厚的鍍層。電鍍過(guò)程沒(méi)有刺激性氣體逸出，普通可不用通風(fēng)設(shè)備，但對(duì)于鋼鐵零件鍍銅時(shí)，要進(jìn)展預(yù)鍍或預(yù)處置以改善鍍層和基體的結(jié)合才干。焦磷酸鹽鍍銅的主要缺陷是配制時(shí)本錢(qián)較高，由于焦磷酸鹽水解而產(chǎn)生的正磷酸根會(huì)在鍍液中積累起來(lái)，普通在幾年之內(nèi)，使堆積速度顯著下降，因此得不到廣泛的運(yùn)用。所以在這里不詳細(xì)贅述。3.1.4 不合格銅鍍層的退除1 鋼鐵件上銅鍍層的化學(xué)退除鉻酐硫酸溫度40g/L40g/L室溫;3.1 電鍍銅電鍍銅2 鋼鐵件上銅鍍層或銅鎳鍍層的化學(xué)退除1 23