電鍍與化學(xué)鍍

1、關(guān)于電鍍和化學(xué)鍍第一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 有槽電鍍即：將零件作為陰極放在含有欲鍍金屬的鹽類電解質(zhì)溶液中，并使陽極的形狀符合零件待鍍表面的形狀，通過電解作用而在陰極上（即零件）發(fā)生電沉積現(xiàn)象形成電鍍層。一、有槽電鍍第二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月有槽電鍍示意圖電鍍槽一般采用不溶金屬或非金屬，如鉛、鉛銻合金、塑料等。電解液是所鍍金屬離子的鹽溶液。電鍍使用直流電源。電鍍時(shí):陽極金屬失去電子變?yōu)殡x子溶于電解液中，即發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極附近的離子獲得電子而沉積于零件表面，即發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)電鍍質(zhì)量、鍍層厚度等的不同，電鍍時(shí)所選用的電流密度、電解液的溫度、電鍍時(shí)間等工藝

2、參數(shù)不同。第三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)在陰陽兩極間施加一定電位時(shí)，則在陰極發(fā)生如下反應(yīng)： 從鍍液內(nèi)部擴(kuò)散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個(gè)電子，被還原成金屬M(fèi)，即M n+neM 另一方面，在陽極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)，即陽極界面上發(fā)生金屬M(fèi)的溶解，釋放n個(gè)電子生成金屬離子Mn+，即M-neMn+ 上述電極反應(yīng)是電鍍反應(yīng)中最基本的反應(yīng)。 1. 電鍍反應(yīng)第四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)品： 工件除油 酸浸 清洗 清洗 電解除油清洗 電鍍 清洗處理/烘干2. 電鍍工藝流程 電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理電鍍及鍍后處理三個(gè)階段。清洗是在電鍍生產(chǎn)

3、線上用水量最大的程序。每個(gè)鍍槽后通常有一組水洗程序用來避免鍍件將殘液帶入其它程序而造成污染。第五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面為最后獲得高質(zhì)量鍍層作準(zhǔn)備。主要進(jìn)行脫脂、去銹蝕、去灰塵等工作。步驟如下使表面粗糙度達(dá)到一定要求，可通過表面磨光、拋光等工藝方法來實(shí)現(xiàn)。去油脂可采用溶劑溶解以及化學(xué)、電化學(xué)等方法來實(shí)現(xiàn)。除銹可用機(jī)械、酸洗以及電化學(xué)方法除銹?；罨幚硪话阍谌跛嶂星治g一定時(shí)間進(jìn)行鍍前活化處理鍍前預(yù)處理第六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月熱浸除油 利用堿劑和皂化油脂的皂化作用去除金屬表面的污垢和氧化物，其必需具備濕潤、滲透、分散及乳化效

4、果。電解除油 利用電解原理，陰極產(chǎn)生氫氣將金屬還原（不銹鋼板），陽極產(chǎn)生氧氣并將污垢氧化（零件）；氣體帶動(dòng)攪拌作用而將污垢脫離。 目前，脫脂都是將熱浸脫脂和電解脫脂搭配使用。 第七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般底材活化也稱酸洗、酸中和或蝕刻，視處理產(chǎn)品和其材質(zhì)而定。 活化可將金屬表面的氧化物、鹽加以去除，使金屬表面容易與后續(xù)電鍍金屬緊密結(jié)合。 需要慎重選擇合適的酸液及緩蝕劑，避免過度浸蝕底材。第八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 鈍化處理 是指在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理在鍍層上形成一層堅(jiān)實(shí)致密的穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和

5、抗污染能力。這種方法用途很廣鍍Zn,Cu等后都可進(jìn)行鈍化處理。 除氫處理 有些金屬(如Zn）在電沉積過程中除自身沉積出來外還會(huì)析出一部分氫這部分氫滲入鍍層中使鍍件產(chǎn)生脆性甚至斷裂稱為氫脆。為了消除氫脆往往在電鍍后使鍍件在一定的溫度下熱處理數(shù)小時(shí)稱為除氫處理。鍍后處理第九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 電鍍產(chǎn)品綜合產(chǎn)品 非金屬電鍍 電鑄銅產(chǎn)品電鍍銅管樂器第十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電鍍仿金系列鍍銅系列鍍鉻系列電鍍黑鎳系列 電鍍鋅系列 仿古銅系列 第十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 單金屬電鍍 合金電鍍 復(fù)合電鍍 非金屬材料的電鍍4. 電鍍分類第十二

6、張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鍍鋅鍍鋅鋼板材料具有較好的抗腐蝕性，廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。 鋅具有青白色金屬光澤，在空氣中較穩(wěn)定，能形成致密的氧化膜，所以常將鋅用于電鍍 。 鍍鋅薄鋼板簡稱鍍鋅板，俗稱白鐵皮，它是在低碳薄鋼板上鍍一層厚0.02mm以上的鋅作為防護(hù)層，鋼板的防腐蝕能力因而大大提高，可用作包裝材料。第十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月白車身結(jié)構(gòu)第十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月車身覆蓋件第十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月陰極：接鍍件陽極：接電鍍金屬（鋅）電鍍鋅裝置第十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極發(fā)生金屬的溶解反應(yīng)：

7、 Zn = Zn2+ + 2e陰極發(fā)生金屬的沉積反應(yīng)： Zn2+ + 2e = Zn電鍍反應(yīng)（電解池反應(yīng)）：Zn （電極）= Zn（鍍層）電鍍鋅原理第十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電鍍鋅反應(yīng) ：Zn22e Zn (主反應(yīng)) He H2 (副反應(yīng)) 造成析氫的吸附，形成內(nèi)應(yīng)力，引起氫脆，所以鍍鋅后要進(jìn)行加熱處理，通常在200加熱2小時(shí)，來消除氫脆和內(nèi)應(yīng)力。第十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電鍍鋅零件第十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 鍍鐵 鍍銅 鍍鎳 鍍錫 鍍鉻 鍍金第二十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 在陰極上同時(shí)沉積出兩種或兩種以上金屬

8、，形成結(jié)構(gòu)和性能符合要求的鍍層的工藝過程，稱為合金電鍍。合金電鍍第二十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月組成合金鍍層的金屬中，至少有一種金屬能單獨(dú)從其鹽的水溶液中沉積出來。兩種金屬的析出電位要十分接近。改變鍍液中金屬離子的濃度 采用絡(luò)合劑 采用適當(dāng)?shù)奶砑觿?金屬共沉積條件第二十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 正則共沉積 非正則共沉積 平衡共沉積 異常共沉積 誘導(dǎo)共沉積金屬共沉積類型第二十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月鍍液組分鍍液中金屬濃度比鍍液中金屬總濃度絡(luò)合劑濃度pH值工藝參數(shù)電流密度溫度攪拌電鍍合金的影響因素第二十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022

9、年6月電鍍銅錫合金（青銅）電鍍銅鋅合金（黃銅）電鍍鉛錫合金電鍍鎳鋅合金電鍍合金舉例第二十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電鍍鎳鋅合金零件第二十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 在鍍覆溶液中加入非水溶性的固體微粒，使其與主體金屬共同沉積形成鍍層的電鍍工藝稱之為復(fù)合電鍍，所得鍍層稱為復(fù)合鍍層。 原則上，凡可鍍覆的金屬均可作為主體金屬，但研究和應(yīng)用較多的是鎳、鉻、鈷、金、銀、銅等幾種金屬。 所使用的固體微粒主要有兩類：提高鍍層耐磨性的高硬度、高熔點(diǎn)的微粒；提高鍍層自潤滑特性的固體潤滑劑微粒。復(fù)合電鍍第二十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 非金屬電鍍制品主要用于汽車

10、、飛機(jī)某些裝飾性零部件以及印刷線路板、電子儀器屏蔽和碳纖維等。 非金屬電鍍是指對塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品 電鍍。 非金屬電鍍的關(guān)鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生成導(dǎo)電層以便進(jìn)行導(dǎo)電。表面金屬化的方法有化學(xué)鍍法、噴涂法、燒滲銀法和涂刷法等。 塑料電鍍是非金屬電鍍中應(yīng)用最廣泛的一種。通過電鍍可提高塑料制品的強(qiáng)度，防止老化，使其具有導(dǎo)電性、電磁性、焊接性和裝飾性的外觀。非金屬電鍍第二十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 電刷鍍又稱涂鍍、刷鍍，是從有槽電鍍技術(shù)上發(fā)展起來的一種新的電鍍方法。 它也是利用電化學(xué)原理，在金屬工件表面局部有選擇地快速沉積金屬鍍層，達(dá)到恢復(fù)零件尺寸和改變

11、零件表面性能的目的。二、無槽電鍍電刷鍍第二十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電刷鍍的工作原理鍍液中的金屬離子在電場力的作用下沉積在工件表面形成金屬鍍層。如把極性反接，工件成為陽極，鍍筆所到之處，工件表面的金屬發(fā)生溶解。（去毛刺、蝕刻和電拋光原理）第三十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月電刷鍍的工藝流程產(chǎn)品一般預(yù)處理電凈 鍍過渡層 水沖 水沖 活化水沖 鍍工作層清洗處理/烘干第三十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月設(shè)備簡單，攜帶方便，不需鍍槽工藝簡單，操作方便鍍層與基體材料的結(jié)合力強(qiáng)，力學(xué)性能好鍍層厚度可以精確控制 沉積速度快電鍍液溫度低，對零件無影響污染小，適用材

12、料廣泛電刷鍍的優(yōu)點(diǎn)第三十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3.2 化學(xué)鍍一、什么是化學(xué)鍍？ 化學(xué)鍍是指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，形成鍍層的一種表面加工方法。第三十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)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(dǎo)體等。均鍍能力和深鍍能力好，無論工件如何復(fù)雜（深孔、凹槽、盲孔等），只要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，均可得到均一的鍍層。鍍層晶粒細(xì)、空隙小，力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)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）、

13、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。化學(xué)鍍與電鍍相比的優(yōu)點(diǎn)第三十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、化學(xué)鍍的發(fā)展化學(xué)鍍鎳實(shí)例第三十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 被鍍件浸入鍍液中，化學(xué)還原劑在溶液中提供電子使金屬離子還原沉積在鍍件表面：Mn+ + ne M 其實(shí)質(zhì)是化學(xué)氧化還原反應(yīng)，有電子轉(zhuǎn)移、無外電源的化學(xué)沉積過程。 化學(xué)鍍所需的電子是通過化學(xué)反應(yīng)直接在溶液中產(chǎn)生的，而電鍍所需的電子是通過外加電源獲得的。三、化學(xué)鍍原理第三十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 置換鍍 化學(xué)還原鍍化學(xué)鍍可分為置換鍍和化學(xué)還原鍍第三十七張，PPT共五

14、十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 以電位較負(fù)的金屬工件浸在電位較正的金屬的鹽溶液中，使電位較正的金屬被還原而沉積在工件表面。 如金屬鋅上化學(xué)鍍銅: Zn2+/Zn標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.763V，Cu2/Cu標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.337V：Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu 銅將會(huì)在鋅的表面形成鍍層。當(dāng)鋅的表面完全被銅層覆蓋，就再無電子產(chǎn)生，銅的沉積也就停止。 所以，置換鍍只能獲得較薄的鍍層。置換鍍第三十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 還原鍍是在金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生金屬沉積的過程。這種方法不是通過金屬的溶解，而是依靠還原劑的化學(xué)反應(yīng)：Rn+ + MZ+ R(n

15、+z) + M 在這里還原劑Rn+被氧化成R(n+z)，而自由電子使MZ+還原，還原劑的電位應(yīng)該顯著低于沉積金屬的電位。化學(xué)還原鍍第三十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 濃度較低的金屬鹽 還原劑：提供電子 絡(luò)合劑：控制沉積速度、抑制沉淀 緩沖劑：使鍍液的pH值保持不變 穩(wěn)定劑：提高溶液的穩(wěn)定性，并抑制自發(fā)的分解反應(yīng)鍍液的主要組成第四十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學(xué)鍍鎳 化學(xué)鍍銅 化學(xué)鍍錫 化學(xué)鍍鈷 化學(xué)鍍金、銀、鉑 復(fù)合化學(xué)鍍（Ni-P/Al2O3、Ni-P/SiC等） 多元化學(xué)鍍（ Ni-Cu-P、Ni-Cr-P 、Ni-Fe-P 等）四、化學(xué)鍍舉例第四十一張，

16、PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 用還原劑將鍍液中的鎳離子還原為金屬鎳并沉積到基體金屬表面上去的方法稱為化學(xué)鍍鎳。化學(xué)鍍鎳第四十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 原子氫態(tài)理論 氫化物理論 電化學(xué)理論1. 化學(xué)鍍鎳機(jī)理第四十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月H2PO2- + H2O HPO3- + 2H + H+ Ni2+ + 2H Ni + 2H+ H2PO2- + H H2O + OH- + P 3P + Ni NiP3 2H H2原子氫態(tài)理論第四十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極反應(yīng)： H2PO2- + H2O H2PO3- + 2H+ + 2e

17、陰極反應(yīng)： Ni2+ + 2e Ni H2PO2- + e 2OH- + P 2H+ + 2e H2金屬化反應(yīng)：3P + Ni NiP3電化學(xué)理論第四十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 按pH值分類 酸性鍍液（pH=4-6） 堿性鍍液（pH8） 按溫度分類高溫鍍液（85-92）中溫鍍液（70-85）低溫鍍液（60-70）室溫鍍液 按鍍層磷含量分類低磷鍍液（P(wt%)=0.5%-5%)中磷鍍液（P(wt%)=6%-9%)高磷鍍液（P(wt%)=9%-12%)2. 化學(xué)鍍鎳工藝鍍液分類第四十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 主鹽，如NiSO4、NiCl2 還原劑，如NaH

18、2PO2 絡(luò)合劑，有機(jī)酸及其鹽類（如乳酸） 緩沖劑，如丁二酸 穩(wěn)定劑，如碘酸鉀 加速劑，如天冬氨酸 潤濕劑 光亮劑鍍液組成第四十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 鎳鹽（鍍液主鹽） 還原劑 絡(luò)合劑 穩(wěn)定劑 光亮劑 pH值 溫度影響鍍層質(zhì)量的因素第四十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般物理性能 力學(xué)性能 化學(xué)性能化學(xué)鍍鎳層的性能第四十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 化學(xué)鍍銅的主要目的是在非導(dǎo)體材料表面形成導(dǎo)電層。 化學(xué)鍍銅層的物理化學(xué)性質(zhì)與電鍍法所得銅層基本相似。 目前，在印刷電路板孔金屬化和塑料電鍍前的化學(xué)鍍銅已廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)鍍銅第五十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 化學(xué)鍍銅機(jī)理 原子氫態(tài)理論 電化學(xué)理論第五十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月HCHO + OH- HCOO- + 2HHCHO + OH- HCOO- + H2Cu2+ + 2H +2OH- Cu + 2H2O原子氫態(tài)理論第五十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極反應(yīng)：HCHO + OH- HCOO- + H2 + 2e陰極反應(yīng)：Cu2+ + 2e Cu電化學(xué)理論第五十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 化學(xué)鍍銅工藝 甲鹽，含