電鍍與化學鍍

1、腐蝕環(huán)境條件與常見腐蝕形態(tài)常見腐蝕形態(tài)解析 腐蝕疲勞(corrosion fatigue)腐蝕疲勞是設(shè)備在受循環(huán)應力和腐蝕環(huán)境共同作用下所產(chǎn)生的一種脆性斷裂。（1）介質(zhì)必須對壓力容器與之接觸的那部分材料有腐蝕性，否則便是一般疲勞。（2）應力必須是交變的，若為靜態(tài)載荷，則為SCC。(應力腐蝕)腐蝕環(huán)境條件與常見腐蝕形態(tài)常見腐蝕形態(tài)解析 應力腐蝕破裂(stresscorrosioncracking)應力腐蝕破裂是金屬結(jié)構(gòu)在拉應力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下引起的破裂，簡稱應力腐蝕（Stress Corrosion Cracking）。 緩蝕劑:以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時，可以防止或減緩材

2、料腐蝕的化學物質(zhì)或復合物。 緩蝕劑用于中性介質(zhì)（鍋爐用水、循環(huán)冷卻水）、酸性介質(zhì)（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液）和氣體介質(zhì)（氣相緩蝕劑）。2013.07.16第四章電鍍與化學鍍電鍍基本知識電鍍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(jié)合力良好的金屬層的過程。 電鍍可達到的目的：裝飾：如鍍鋅、鍍鉻、鍍金等； 耐蝕:如鍍鉻、鍍鋅等； 耐磨:如鍍硬鉻； 修復：采用電鍍修復尺寸； 其它功能：如導電性、釬焊性、磁性和光學性能等。.電鍍仿金系列電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝電鍍反應（電化學反應）在直流電流作用下，鍍液中的陰極與陽極發(fā)生如下反應（1）陰極：金屬陽離子Mn+

3、在陰極表面得到n個電子而被還原成金屬，并沉積在基體表面：Mn+ + ne M還有副反應：2H+ + 2e H2（2） 陽極：在陽極界面上，金屬M被溶解，并釋放出n個電子生成金屬離子：M Mn+ + ne還有副反應： 4OH 2H2O + O2+ 4e電鍍基本知識電鍍的基本構(gòu)成析出金屬的易溶于水的鹽類，稱為主鹽；能與析出的金屬離子形成絡(luò)鹽的成分；絡(luò)合劑提高鍍液導電性、深鍍能力、分散能力和細化晶粒的成分的鹽類；附加鹽能保持溶液的PH值在要求范圍內(nèi)的緩沖劑；有利于陽極溶解的助溶陰離子；影響金屬離子在陰極上析出的成分添加劑。123456電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝影響鍍層質(zhì)量的因素簡單離子鍍液：分

4、散能力差、陰極極化作用小、鍍層結(jié)晶粗；絡(luò)合物鍍液：分散能力好、極化作用大、鍍層結(jié)晶細 主鹽濃度高，濃差極化小，晶核形成速度低，晶粒粗 主鹽濃度過低，分散能力好，但允許的電流密度小；導電鹽可提高導電性，增加極化電鍍液電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝 提高電流密度、必然增大陰極極化作用使鍍層致密，沉積速度加快，但過高的濃差極化會導致邊角部位鍍層變粗乃致燒焦。陰極電流密度 去除毛刺等：露出潔凈、活性表面，以得到連續(xù)、致密、結(jié)合良好的鍍層表面預處理溫度 升高鍍液溫度有利于提高離子的擴散速度、加快向放電形式的轉(zhuǎn)化，因而將使鍍層晶粒變粗。電鍍基本知識電鍍的施工工藝1 掛鍍：單件周期電鍍。2滾鍍：適合處理批

5、量大的小型零件。電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝3連續(xù)電鍍:適合卷板、金屬絲等較長的鍍件。適合卷板、金屬絲等較長的鍍件。電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝4刷鍍: 也叫無槽電鍍。陽極是石墨，外包絕緣布套。被鍍工件作為陰極。蘸有刷鍍液的陽極在工件表面往復運動，金屬離子沉積形成金屬鍍層。刷鍍設(shè)備簡單、沉積速度快、結(jié)合牢固、污染小，適合維修加工。電鍍基本知識電鍍的基本原理與工藝電鍍的工藝過程電鍍的工藝過程包括鍍前處理、電鍍、鍍后處理三大步。鍍前處理包括拋光或打磨、脫脂、除銹、活化等多道工序，鍍前處理質(zhì)量直接影響到鍍層與基體間的結(jié)合力和鍍層的完整性。鍍后處理則關(guān)系到鍍層的防護性和裝飾性效果；鍍后處理包括

6、鈍化和浸膜.浸膜是在鍍后的零件表面浸涂一層有機或無機高分子膜，以提高鍍層的防護性和裝飾性 。單金屬電鍍單金屬電鍍是指鍍液中只含有一種金屬離子，鍍后形成單一金屬鍍層的方法。常用的單金屬電鍍主要有鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫和鍍鎘等，不僅可作為鋼鐵機件等的防腐，還具有裝飾功能和改善可焊性的特性。目前常用的單金屬和合金電鍍的種類單金屬電鍍電鍍鋅鋅的標準電極電位為-0.76V，對鋼鐵基體來說鋅鍍層屬于陽極性鍍層、主要用于防止鋼鐵的腐蝕。電鍍鋅工藝分為氰化物鍍鋅和無氰鍍鋅兩類。常用鍍鋅液的類型、主要成分、特點及應用范圍鍍液類型氰化物鍍鋅鋅酸鹽鍍鋅氯化物鍍鋅硫酸鹽鍍鋅基本組成 (g/L)氧化鋅 3045氰

7、化鈉 8090氫氧化鈉 8085氧化鋅 1015氫氧化鈉 100130三乙醇胺 1530氯化鋅 3035氯化銨 22280硼酸 2530硫酸鋅 470500明礬 4550硫酸鈉 50鍍液特點及應用范圍鍍層結(jié)晶細致、鍍液均鍍能力好、陰極電流和溫度范圍寬，但鍍液毒性大、易分解，生產(chǎn)時應注意通風和廢水排放。鍍液簡單、穩(wěn)定、維護費用低，工藝范圍較寬，鍍層光亮細致，均鍍能力尚好，缺點是電流效率低、電鍍時的氣體和鍍液刺激性較大。適合自動化生產(chǎn)。電流效率高，沉積速度快，鍍層光亮細致，鍍液較穩(wěn)定，易維護。缺點是鍍液均鍍能力較低，鍍液對鋼鐵設(shè)備有腐蝕。適合鍍幾何形狀簡單的零件。鍍液簡單、電流效率高、沉積速度很快

8、，但均鍍能力較差，結(jié)晶較粗，適合鍍外形簡單的零件，如線材、帶材高速電鍍。單金屬電鍍電鍍鋅鍍鋅的后處理（1）除氫處理氫導致鍍鋅層晶格畸變，內(nèi)應力增大，產(chǎn)生氫脆。對高強度鋼、彈簧鋼等必須除氫。除氫溫度200250，時間2h。（2）出光為了提高鐘鍍層的表向光潔度，在鈍化前安排出光工序。出光方法是在選定組成的溶液中浸泡幾秒鐘。由于鍍層表面微觀凸起處活性較高，優(yōu)先溶解，位表面得到整平。出光溶液一般使用硝酸(40一60g/L)（3）鈍化處理鍍鋅層在鉻酸鹽溶液中進行鈍化處理，使鍍鋅層表面形成致密美觀的鈍化膜，進一步提高鍍鋅層的耐蝕性和裝飾性。單金屬電鍍電鍍銅 銅鍍層是一種重要的預鍍層，用以提高鍍層的結(jié)合強度

9、也是一種重要的中間鍍層，可提高鋼鐵件的耐蝕性和塑料的抗熱沖擊性能等。 銅鍍層還用作功能鍍層，如：導電鍍層（銅具有優(yōu)良的導電性），防滲碳或防滲氮鍍層（碳和氮在銅中擴散困難），減摩鍍層（銅質(zhì)軟），防磁鍍層（銅無磁性）等。鍍銅溶液有多種類型如：硫酸鹽型，焦磷酸鹽型，氟硼酸鹽型以及氰化物型。單金屬電鍍電鍍鎳鎳是銀白微黃的金屬，具有鐵磁性。鎳的相對原子質(zhì)量為58.7，密度為8.9g/cm3，標準電極電位為-0.25V。鎳在空氣中化學穩(wěn)定性好，可防止大氣、弱酸、堿、鹽的腐蝕。鎳的標準電極電位比鐵正，對底金屬僅能起機械保護作用，有良好的抗腐蝕性和耐摩性。鍍鎳層有孔隙，所以鍍鎳常采用多層復合鍍層，如： Cu/

10、Ni/Cr、Ni/Cr等。單金屬電鍍電鍍鉻鉻的電極電位比鐵負，但鉻鈍化膜的電極電位為正，所以鉻鍍層僅起到機械保護作用。鉻在空氣中表面極易鈍化，所以鍍鉻層化學穩(wěn)定性很好。鍍鉻層種類（1）防護裝飾性鍍鉻：為了提高防護能力需采用多層電鍍，如Cu/Cr、Cu/Ni/Cr。（2）功能性鍍鉻： 硬鉻（1000HV）：用于測量工具和軸類的表面鍍層。 松孔鉻：氣缸內(nèi)表面鍍層，利用微孔儲油提高氣缸耐磨性。 黑鉻：用于需要消光又耐磨的零件表面鍍層，如光學儀器。注意：六價鉻危害人體并污染環(huán)境，應采取防護和治理措施。單金屬電鍍電鍍銀銀是一種白色光亮、可鍛及可塑的金屬。銀的標準電極電位為+0.799v，對常用金屬而言，

11、它是陰極性鍍層。銀具有優(yōu)良的導熱性、電導率;易于拋光，有優(yōu)良的反光性能;焊接性能和結(jié)合強度良好。故在電子工業(yè)、通訊設(shè)備、儀表儀器、飛機、光學儀器以及高頻元件和波導等方面得到廣泛的應用。由于銀離子發(fā)生還原反應的交換電流密度比較大，陰極極化性能弱，因此鍍銀部采用絡(luò)合物電解液。所使用的絡(luò)合物又以氰化物為主，從氰化物電解液中可以獲得結(jié)晶細致的鍍層。單金屬電鍍電鍍銀 鍍件的表面準備1. 汞齊化： 在含汞鹽(如氧化汞)和絡(luò)合劑(如氰化鉀)的溶液中浸310s，工件表面很快生成一層銅汞合金。由于銅汞齊的電位比銀更正，就不會發(fā)生置換反應了。2. 預鍍銀：工件在低濃度電解液中很短時間內(nèi)鍍上一層很薄的銀層3. 浸銀

12、：在特定的溶液中浸很短時間使工件表面生成一層極薄的置換銀層 鍍件的鍍后處理1. 鈍化處理：化學鈍化或者化學鈍化2. 表面保護層：鍍貴金屬或者有機保護膜合金電鍍兩種或兩種以上的元素共沉積所形成的鍍層為合金鍍層 常見二元合金電鍍Cu-Zn、Cu-Sn、Zn-Ni、Zn-Fe等 三、四元合金電鍍Cu-Zn-Sn、Ni-W-B、Cr-Fe-Ni、Cu-Sn-In-Ni等合金鍍層結(jié)晶更細致，鍍層更平整、光亮。獲得非晶結(jié)構(gòu)鍍層。更耐磨、耐蝕、耐高溫，但延展性和韌性降低獨特外觀。通過成分工藝控制得到不同色調(diào)。 裝飾性合金鍍層：平整、光亮、色調(diào)、花紋防銹、耐磨等功能要求銅基合金：Cu-Zn 、Cu-Sn、Cu

13、-Ni、Cu-Sn-Zn錫基合金：Sn-Ni、Sn-Co 防護性合金電鍍：鋼鐵零件 Zn Cd(熔點低、易引起熔化脆斷）鋅基： Zn-Ni、Zn-Ni-Fe、Zn-Fe鎘基：Cd-Ti、Cd-Sn 耐磨性合金電鍍：Ni基如 Ni-W、Ni-P、Ni-Mo鐵基及鉻基Cr-Mo等 減磨性合金鍍層釬焊性合金鍍層：鉛基二元合金：Pb-Sn、Pb-In鉛基三元合金：Pb-Sn-Cu、Pb-Sn-Ti合金電鍍合金電鍍鍍層合金電鍍電鍍銅錫合金電鍍銅鋅合金電鍍鉛錫合金電鍍鋅鐵合金化學鍍在無外加電流的狀態(tài)下，利用合適的還原劑使鍍液中的金屬離子有選擇地在經(jīng)催化劑活化的表面上還原析出成金屬鍍層的一種化學處理方法。化

14、學鍍化學鍍不需要外電源，設(shè)備簡單、操作容易，可用于各種基體，如：金屬（鋼、鋁、鎂等）、非金屬（陶瓷、塑料、木材等）及半導體等。均鍍能力和深鍍能力好，無論工件如何復雜（深孔、凹槽、盲孔等），只要采取適當?shù)募夹g(shù)措施，均可得到均一的鍍層。鍍層晶粒細、空隙小，力學性能、物理性能和化學性能優(yōu)良。如具有很好的耐腐蝕性（某些性能優(yōu)于不銹鋼）、耐磨性和硬度，低磷鍍層有很好的電磁性，而高磷鍍層有很好的非磁性?；瘜W鍍與電鍍相比的優(yōu)點化學鍍化學鍍應用范圍耐腐蝕鍍層：NiP低孔隙、無晶界腐蝕及易鈍化耐磨與減摩鍍層 ：NiP和NiB改善釬焊性 ：鍍錫或含錫合金制備磁性薄膜：鍍鈷制備電接觸材料：導電性和高可靠性光學功能薄

15、膜：鍍銀抗高溫腐蝕磨損鍍層 ：W、Mo及Re Ni精密件或幾何形狀復雜件的鍍覆非金屬材料的表面金屬化 ：印刷電路板電鍍材料代用化學鍍化學鍍鎳化學鍍鎳是用還原劑把溶液中的鎳離子還原沉積在具有催化活性的表面上。常用次磷酸鈉作還原劑，有時也使用亞磷酸鈉或次磷酸，但效果不及次磷酸鈉，鍍層為含一定量磷的合金。化學鍍鎳磷齒輪化學鍍鎳磷零件化學鍍化學鍍銅用硫酸銅作主鹽，甲醛作還原劑。主要用于在非導電材料上鍍導電層。化學鍍銅是現(xiàn)今工業(yè)應用最廣、用量最大的鍍種，化學鍍銅具有良好的延展性、電學特性以及無邊緣效應。其他方法相比最經(jīng)濟、最簡單。高分子表面鍍銅，可獲得電導率與銅相近的高分子填充復合材料?；瘜W鍍銅一般不直

16、接作裝飾性或防護性鍍層，但多數(shù)裝飾性、防護性及功能性鍍層都離不開化學鍍銅主要用于非金屬材料金屬化的底層印制線路板的孔內(nèi)壁金屬化化學鍍銅大多數(shù)以甲醛為還原劑復合鍍技術(shù)在電鍍或化學鍍?nèi)芤褐屑尤敕侨苄缘墓腆w微粒，使其與被鍍金屬共沉積形成復合鍍層。復合鍍層是由基質(zhì)金屬與分散微粒兩相組成，兩相之間存在明顯的界面。復合鍍的基本原理復合鍍按沉積方法的不同可分為二種：（1）彌散沉積法（復合鍍）：用懸浮于鍍液中的微粒進行電沉積或化學沉積。（2）沉積共析法（刀具、磨具）：將粒子先放置在基體表面，再用析出金屬填補粒子間隙。非金屬電鍍在非金屬材料表面鍍一層金屬，改善自身的裝飾性、耐磨性和導電性等。電刷鍍層電刷鍍層是種

17、使用專用陽極在零件表面局部作相對運動，快速沉積金屬鍍層的技術(shù)。和電鍍樣其過程也是種電化學反應。投資少。不需要投資建立定規(guī)模的廠房和全套的電鍍與環(huán)保設(shè)施，鍍覆過程的水、電消耗量少。鍍覆時小受場地、零件位置與環(huán)境的限制，可以在未拆卸的設(shè)備上局部鍍覆，也可以在野外操作。能夠解決電鍍難以作到的某些零件的鍍覆和修復。如鍍槽尺寸難以容下的大型零件的鍍覆或表面劃傷、凹坑等缺陷的修復等。電刷鍍可以使用大的電流密度，沉積速度快。與電鍍相比.電刷鍍的特點:不足之處是適應批量生產(chǎn)能力不足鍍層的質(zhì)量評價鍍層基本檢測項目（1）外觀：用肉眼觀察鍍層的顏色、光亮度、是否有脫落等。（2）厚度：可按圖紙要求的厚度檢測。檢測方法有：1）破壞性測厚法：金相法、磨坑法、化學腐蝕法等2）非破壞性測厚法：稱重法、機械量具法、磁性法、渦流法等2 2 2 2 ) ( ) ( R r H 鍍層的