第三章-電鍍和化學鍍課件

第三章電鍍和化學鍍

8/8/20231第三章電鍍和化學鍍7/31/202313．1電鍍電鍍是一種用電化學方法在鍍件表面上沉積所需形態(tài)的金屬覆層工藝。電鍍原理：是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，以被鍍基體金屬為陰，通過電解作用，使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來，形成鍍層的一種表面加工方法。

8/8/202323．1電鍍7/31/20232電鍍的目的：是改善材料的外觀，提高材料的各種物理化學性能，賦予材料表面特殊的耐蝕性、耐磨性、裝飾性、焊接性及電、磁、光學性能等。鍍層一般為幾微米到幾十微米厚。電鍍工藝設備較簡單，操作條件易于控制，鍍層材料廣泛，成本較低，因而在工業(yè)中廣泛應用，是材料表面處理的重要方法。8/8/20233電鍍的目的：是改善材料的外觀，提高材料的各種物理化學性能，賦鍍層種類很多，按使用性能分類，可分為：①防護性鍍層：例如鋅、鋅-鎳、鎳、鎘、錫等鍍層，作為耐大氣及各種腐蝕環(huán)境的防腐蝕鍍層。②防護-裝飾性鍍層：例如Cu-Ni-Cr鍍層等，既有裝飾性，亦有防護性。③裝飾性鍍層：例如Au及Cu—Zn仿金鍍層、黑鉻、黑鎳鍍層等。④耐磨和減磨鍍層:例如硬鉻，松孔鍍，Ni—SiC，Ni-石墨，Ni-PTFE復合鍍層等。⑤電性能鍍層例:如Au，Ag鍍層等，既有高的導電率，又可防氧化，避免增加接觸電阻。8/8/20234鍍層種類很多，按使用性能分類，可分為：7/31/20234⑥磁性能鍍層:例如軟磁性能鍍層有Ni-Fe，F(xiàn)e-Co鍍層；硬磁性能有Co-P，Co-Ni，Co-Ni-P等。⑦可焊性鍍層:例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等鍍層?？筛纳瓶珊感裕陔娮庸I(yè)中廣泛應用。⑧耐熱鍍層:例如Ni-W，Ni，Cr鍍層，熔點高，耐高溫。⑨修復用鍍層:一些造價較高的易磨損件，或加工超差件，采用電鍍修復尺寸，可節(jié)約成本，延長使用壽命。例如可電鍍Ni，Cr，F(xiàn)e層進行修復。8/8/20235⑥磁性能鍍層:例如軟磁性能鍍層有Ni-Fe，F(xiàn)e-Co鍍層；鍍層分類若按鍍層與基體金屬之間的電化學性質(zhì)分類，可分為：陽極性鍍層和陰極性鍍層。凡鍍層相對于基體金屬的電位為負時，鍍層是陽極，稱陽極性鍍層，如鋼上的鍍鋅層。而鍍層相對于基體金屬的電位為正時，鍍層呈陰極，稱陰極鍍層，如鋼上的鍍鎳層、鍍錫層等。

8/8/20236鍍層分類若按鍍層與基體金屬之間的電化學性質(zhì)分類，可分為：7/鍍層分類若按鍍層的組合形式分，鍍層可分為：單層鍍層，如Zn或Cu層；多層金屬鍍層，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr鍍層等；復合鍍層，如Ni-A2O3，Co-SiC等。

若按鍍層成分分類，可分為：單一金屬鍍層、合金鍍層及復合鍍層。

8/8/20237鍍層分類若按鍍層的組合形式分，鍍層可分為：7/31/2023如何合理選用鍍層不同成分及不同組合方式的鍍層具有不同的性能。如何合理選用鍍層，其基本原則與通常的選材原則大致相似。首先要了解鍍層是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役條件及使用性能要求，選用適當?shù)腻儗?，還要按基材的種類和性質(zhì)，選用相匹配的鍍層。例如陽極性或陰極性鍍層，特別是當鍍層與不同金屬零件接觸時，更要考慮鍍層與接觸金屬的電極電位差對耐蝕性的影響，或摩擦副是否匹配。另外要依據(jù)零件加工工藝選用適當?shù)腻儗印＠玟X合金鍍鎳層，鍍后常需通過熱處理提高結合力，若是時效強化鋁合金，鍍后熱處理將會造成過時效。此外，要考慮鍍覆工藝的經(jīng)濟性。8/8/20238如何合理選用鍍層不同成分及不同組合方式的鍍層具有不同的性能。3.2電鍍的基本原理電鍍是指在直流電的作用下，電解液中的金屬離子還原，并沉積到零件表面形成有一定性能的金屬鍍層的過程。電解液主要是水溶液，也有有機溶液和熔融鹽。從水溶液和有機溶液中電鍍稱為濕法電鍍，從熔融鹽中電鍍稱為熔融鹽電鍍。非水溶液、熔融鹽電鍍雖已部分獲得工業(yè)化應用，但不普遍。

8/8/202393.2電鍍的基本原理電鍍是指在直流電的作用下，電解液中的金電沉積的基本條件金屬離子以一定的電流密度進行陰極還原時，原則上，只要電極電位足夠負，任何金屬離子都可能在陰極上還原，實現(xiàn)電沉積。但由于水溶液中有氫離子、水分子及多種其它離子，使得一些還原電位很負的金屬離子實際上不可能實現(xiàn)沉積過程。所以金屬離子在水溶液中能否還原，不僅決定于其本身的電化學性質(zhì)，還決定于金屬的還原電位與氫還原電位的相對大小。若金屬離子還原電位比氫離子還原電位更負，則電極上大量析氫，金屬沉積極少。

8/8/202310電沉積的基本條件金屬離子以一定的電流密度進行陰極還原時，原則金屬還原的可能性金屬離子還原析出的可能性是獲得鍍層的首要條件，而要獲得質(zhì)量優(yōu)良的鍍層，還要有合理的鍍液組成和合理的工藝控制。

8/8/202311金屬還原的可能性金屬離子還原析出的可能性是獲3．2．1電鍍?nèi)芤?/p>

一種電鍍?nèi)芤河泄潭ǖ某煞趾秃恳?，使之達到一定的化學平衡，具有所要求的電化學性能，才能獲得良好的鍍層。通常鍍液由如下成分構成。1.

主鹽。沉積金屬的鹽類，有單鹽，如硫酸銅、硫酸鎳等；有絡鹽，如鋅酸鈉、氰鋅酸鈉等。2.

配合劑。配合劑與沉積金屬離子形成配合物，改變鍍液的電化學性質(zhì)和金屬離子沉積的電極過程，對鍍層質(zhì)量有很大影響，是鍍液的重要成分。常用配合劑有氰化物、氫氧化物、焦磷酸鹽、酒石酸鹽、氨三乙酸、檸檬酸等。3.

導電鹽。其作用是提高鍍液的導電能力，降低槽端電壓提高工藝電流密度.例如鍍鎳液中加人Na2SO4。導電鹽不參加電極反應，酸或堿類也可作為導電物質(zhì)。8/8/2023123．2．1電鍍?nèi)芤阂环N電鍍?nèi)芤河泄潭ǖ某煞趾秃?.

緩沖劑。在弱酸或弱堿性鍍液中，pH值是重要的工藝參量。加人緩沖劑，使鍍液具有自行調(diào)節(jié)pH值能力，以便在施鍍過程中保持pH值穩(wěn)定。緩沖劑要有足夠量才有較好的效果，一般加人30～40g／L，例如氯化鉀鍍鋅溶液中的硼酸。5.

陽極活化劑。在電鍍過程中金屬離子被不斷消耗，多數(shù)鍍液依靠可溶性陽極來補充，使金屬的陰極析出量與陽極溶解量相等，保持鍍液成分平衡。加人活性劑能維持陽極活性狀態(tài)，不會發(fā)生鈍化，保持正常溶解反應。例如鍍鎳液中必須加人Cl-，以防止鎳陽極鈍化。6.

鍍液穩(wěn)定劑。許多金屬鹽容易發(fā)生水解，而許多金屬的氫氧化物是不溶性的。生成金屬的氫氧化物沉淀，使溶液中的金屬離子大量減少，電鍍過程電流無法增大，鍍層容易燒焦。7.

特殊添加劑。為改善鍍液性能和提高鍍層質(zhì)量，常需加人某種特殊添加劑。其加入量較少，一般只有幾克每升，但效果顯著。這類添加劑種類繁多，按其作用可分為：8/8/2023134.

緩沖劑。在弱酸或弱堿性鍍液中，pH值是重要的工藝參量。特殊添加劑光亮劑——可提高鍍層的光亮度。晶粒細化劑——能改變鍍層的結晶狀況，細化晶粒，使鍍層致密。例如鋅酸鹽鍍鋅液中，添加環(huán)氧氯丙烷與胺類的縮合物之類的添加劑，鍍層就可從海綿狀變?yōu)橹旅芏饬?。整平劑——可改善鍍液微觀分散能力，使基體顯微粗糙表面變平整。潤濕劑——可以降低金屬與溶液的界面張力，使鍍層與基體更好地附著，減少針孔。應力消除劑——可降低鍍層應力。鍍層硬化劑——可提高鍍層硬度。掩蔽劑——可消除微量雜質(zhì)的影響。8/8/202314特殊添加劑光亮劑——可提高鍍層的光亮度。7/31/202313.2.2金屬的電鍍過程

當直流電通過兩電極及兩極間含金屬離子的電解液時，金屬離子在陰極上還原沉積成鍍層，而陽極氧化將金屬轉移為離子。

如圖所示，在硫酸銅溶液中插人兩個銅板，并與直流電源相接，當施加一定電壓時，兩極就發(fā)生電化學反應。

Cu2+(溶液內(nèi)部)→Cu2+（陰極表面）Cu2+（陰極表面）+2e-→Cu(金屬)圖電鍍槽中電化學反應示意圖

8/8/2023153.2.2金屬的電鍍過程當直流電通過兩電極及金屬沉積過程:1．傳質(zhì)步驟：液相中的反應粒子（金屬水化離子或配合離子）向陰極表面?zhèn)鬟f的步驟，有電遷移,擴散及對流三種不同方式。2．前置化學步驟：研究表明，直接參加陰極電化學還原反應的金屬離子往往不是金屬離子在電解液中的主要存在形式。在還原之前，離子在陰極附近或表面發(fā)生化學轉化，然后才能放電還原為金屬。8/8/202316金屬沉積過程:1．傳質(zhì)步驟：液相中的反應粒子（金屬水化離子或3．電荷轉移步驟：反應粒子在陰極表面得到電子形成吸附原子或吸附離子的過程稱為電荷轉移步驟，又稱為電化學步驟，這里主要發(fā)生電荷從陰極表面轉移到反應粒子的過程，這是電沉積過程的重要步驟。4．結晶步驟:吸附原子通過表面擴散到達生長點而進人晶格，或吸附原子相互碰撞形成新的晶核并長大成晶體。

8/8/2023177/31/2023173.4影響電鍍層質(zhì)量的基本因素電鍍層的質(zhì)量體現(xiàn)于它的物理化學性能、力學性能、組織特征、表面特征、孔隙率、結合力和殘余內(nèi)應力等方面。這些特性除取決于鍍層金屬的本性外，還受到鍍液、電鍍規(guī)范、基體金屬及前處理工藝等的影響。

8/8/2023183.4影響電鍍層質(zhì)量的基本因素電鍍層的質(zhì)量體3.4.1鍍液的影響鍍液的各種成分對鍍層質(zhì)量都有直接和間接的影響。①配離子的作用:配離子使陰極極化作用增強，所以鍍層比較致密，鍍液的分散能力也較好，整平能力較高。②主鹽濃度的影響:主鹽濃度增大，濃差極化降低，導致結晶形核速率降低，所得組織較粗大。這種作用在電化學極化不顯著的單鹽鍍液中更為明顯。稀溶液的分散能力比濃溶液好。③附加鹽的作用:除可提高鍍液的電導性外，還可增強陰極極化能力，有利于獲得細晶的鍍層。④添加劑的作用:添加劑在鍍液中的作用有兩種主要方式：其一，形成膠體吸附在金屬離子上，阻礙金屬離子放電，增大陰極極化作用；其二，吸附在陰極表面上，阻礙金屬離子在陰極表面上放電，或阻礙放電離子的擴散，影響沉積結晶過程，并提高陰極極化作用。添加劑按其性質(zhì)不同，有整平、光亮、潤濕、消除內(nèi)應力等作用，從而改善鍍層組織，表面形態(tài)，物理、化學和力學性能。8/8/2023193.4.1鍍液的影響鍍液的各種成分對鍍層質(zhì)量都有直接和間接3.4.2電鍍規(guī)范的影響①電流密度的影響:每種鍍液有它最佳的電流密度范圍。提高電流密度，必然增大陰極極化作用。使鍍層致密，鍍速升高。但電流密度過大，鍍層會被燒黑或燒焦；電流密度過低，鍍層晶粒粗化，甚至不能沉積鍍層。②電流波形的影響:電流波形對鍍層質(zhì)量的影響，在某些鍍液中非常明顯，例如單相半波或全波整流用于鍍鉻時，鍍鉻層是灰黑色的。而三相全波整流的波形與穩(wěn)壓直流相似，它們的電鍍效果和質(zhì)量沒有明顯區(qū)別。③周期換向電流的作用:周期性地改變直流電流方向可適當控制換向周期、電鍍時間和退鍍時間，可使鍍層均勻、平整、光亮。因為退鍍時，可去除劣質(zhì)鍍層和鍍件凸出處較厚的鍍層；周期換向還可減弱陰、陽極的濃差極化作用。但在酸性槽液中，帶凹槽的鍍件，采用周期換向工藝是有害無益的。④溫度的影響:通常溫度升高，陰極極化作用降低，鍍層結晶粗大；但允許提高電流密度上限，并使陰極電流效率提高，改善鍍層韌性和鍍液的分散能力，減少鍍層吸氫量。不同的鍍液有其最佳溫度范圍。⑤攪拌的影響：攪拌增強電解液的流動，降低陰極的濃差極化，使鍍層結晶粗大，但攪拌允許提高電流密度，這可抵消降低濃差極化的作用，并提高生產(chǎn)率。攪拌還可增強整平劑的效果。8/8/2023203.4.2電鍍規(guī)范的影響①電流密度的影響:每種鍍液有它最3．4．3pH值及析氫的影響①pH值的影響：鍍液的pH值影響氫的放電電位，堿性夾雜物的沉淀，沉積金屬的配合物或水化物的組成，以及添加劑的吸附程度。在酸性溶液中，氫過電位隨pH值的增大而升高，而在堿性溶液中情況恰好相反。因此在弱酸及弱堿電鍍液中，控制pH值是很重要的。pH值對硬度和應力的影響，可能主要是通過夾雜物的性質(zhì)和分布起作用的。②析氫的影響：陰極上金屬沉積時，總伴隨著氫氣的析出。氫氣析出的原因是金屬離子的沉積電位較負，或者氫的析出過電位較低。氫的析出對鍍層質(zhì)量的影響是多方面的，其中以氫脆、針孔、起泡最為嚴重。8/8/2023213．4．3pH值及析氫的影響①pH值的影響：鍍液的pH值影3.4.4基體金屬對鍍層的影響①基體金屬性質(zhì)的影響:鍍層的結合力與基體金屬的化學性質(zhì)及晶體結構密切相關。如果基體金屬電位負于沉積金屬電位，就難以獲得結合良好的鍍層，甚至不能沉積。若材料（如不銹鋼、鋁等）易于鈍化，不采取特殊活化措施也難以得到高結合力鍍層?；w材料與沉積金屬其晶體結構相匹配時，利于結晶初期的外延生長，易得到高結合力的鍍層。②表面加工狀態(tài)的影響:鍍件表面過于粗糙、多孔、有裂紋，鍍層亦粗糙。在氣孔、裂紋區(qū)會產(chǎn)生黑色斑點，或鼓泡、剝落現(xiàn)象。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。8/8/2023223.4.4基體金屬對鍍層的影響①基體金屬性質(zhì)的影響:鍍層3.4.5前處理的影響鍍件電鍍前，需對鍍件表面作精整和清理，去除毛刺、夾砂、殘渣。油脂、氧化皮、鈍化膜，使基體金屬露出潔凈、活性的晶體表面。這樣才能得到健全、致密、結合良好的鍍層。前處理不當，將會導致鍍層起皮、剝落、鼓泡、毛刺、發(fā)花等缺陷。8/8/2023233.4.5前處理的影響鍍件電鍍前，需對鍍件表面電鍍工藝過程電鍍前預處理表面粗糙度處理去油脂除銹活化處理2、電鍍3、鍍后處理鈍化處理除氫處理8/8/202324電鍍工藝過程電鍍前預處理7/31/202324電鍍單金屬鍍鋅鍍銅鍍鎳鍍鉻8/8/202325電鍍單金屬鍍鋅7/31/2023253.5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。通常其最小組分應大于1％，而某些鍍層，合金含量雖少于1％，但對鍍層性能影響大，也可稱為合金鍍層。電鍍合金始于1835～1845年，與單金屬電鍍幾乎是同時開始。最早的合金鍍層是金、銀等貴金屬合金及Cu－Zn合金（黃銅）。到目前已研究過的電鍍合金體系已超過230多種，在工業(yè)上獲得應用的約有30余種，比單金屬鍍層種類多。由于合金鍍層比單金屬鍍層具有許多獨特而優(yōu)異的性能，所以，長期以來，合金電鍍一直是電鍍技術的研究與開發(fā)的重點領域之一。8/8/2023263.5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3.5.1電鍍合金的特點電沉積合金與熱冶金合金相比有如下主要特點：（1）

容易獲得高熔點與低熔點金屬組成的合金，如Sn-Ni合金。（2）

可獲得熱熔相圖沒有的合金,δ-銅錫合金。（3）

容易獲得組織致密、性能優(yōu)異的非晶態(tài)合金，如Ni-P合金。（4）

在相同合金成分下，電鍍合金與熱熔合金比，硬度高，延展性差，8/8/2023273.5.1電鍍合金的特點7/31/202327合金鍍層有如下主要特點：與單金屬鍍層相比，合金鍍層有如下主要特點：（1）

合金鍍層結晶更細致，鍍層更平整、光亮。（2）

可以獲得非晶結構鍍層，如Ni-P鍍層。（3）合金鍍層具有單金屬所沒有的特殊物理性能，例如導磁性、減摩性（自潤滑性）、釬焊性。（4）合金鍍層可具備比組成它們的單金屬層更耐磨、耐蝕、更耐高溫，并有更高硬度和強度。但延展性和韌性通常有所降低。（5）不能從水溶液中單獨電沉積的W，Mo，Ti，V等金屬可與鐵族元素（Fe，Co，Ni）共沉積形成合金。（6）

通過成分設計和工藝控制，可得到不同色調(diào)的合金鍍層，例如銀合金、彩色鍍鎳及仿金合金等，具有更好的裝飾效果。8/8/202328合金鍍層有如下主要特點：與單金屬鍍層相比，合金鍍層有如下主要3.5.2合金電鍍原理兩種或多種金屬共沉積的過程比單一金屬電沉積過程復雜得多，研究其共沉積的機理就更困難，因而當前關于合金電鍍的理論尚不完善，共沉積中的一些現(xiàn)象至今仍難以合理解釋。共沉積時，兩種以上金屬離子在陰極上還原，會出現(xiàn)競爭放電現(xiàn)象、電子之間互相影響以及電結晶過程中合金元素對成核規(guī)律的影響等問題。因此，目前還只能提供一些實驗數(shù)據(jù)的綜合和某些定性解釋，定量的理論研究還有待今后發(fā)展。8/8/2023293.5.2合金電鍍原理兩種或多種金屬共沉積的過程比單一金1．合金共沉積的條件兩種金屬離子共沉積除需具備單金屬沉積的基本條件外，還應具備以下兩個基本條件：①兩種金屬中至少有一種金屬能從其鹽的水溶液中沉積出來。有些金屬如W，Mo等不能從其鹽的水溶液中沉積出來，但它可以借助誘導沉積與鐵族金屬共沉積。②共沉積的兩種金屬的沉積電位必須十分接近。如果相差太大，電位較正的金屬優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負的金屬析出。8/8/2023301．合金共沉積的條件兩種金屬離子共沉積除需具備單金屬沉積的基2．實現(xiàn)共沉積的方法（1）

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；或降低較貴金屬離子濃度，使其電位負移，使兩者的電位接近。（2）

采用適當?shù)呐浜蟿＿@是使平衡電位相差大的金屬離子實現(xiàn)共沉積的最有效方法。（3）

采用特定的添加劑。某種添加劑可能對某些金屬沉積起作用，使之實現(xiàn)共沉積。8/8/2023312．實現(xiàn)共沉積的方法（1）改變鍍液中金屬離子的濃度比。7/電鍍合金類型電鍍銅錫合金電鍍銅鋅合金電鍍鉛錫合金8/8/202332電鍍合金類型電鍍銅錫合金7/31/2023323.6復合鍍：

是近二十多年才獲得重大發(fā)展的新工藝

復合鍍是將固體微粒子加入鍍液中與金屬或合金共沉積，形成一種金屬基的表面復合材料的過程。鍍層中，固體微粒均勻彌散地分布在基體中，故又稱為分散鍍或彌散鍍。8/8/2023333.6復合鍍：

是近二十多年才獲得重大發(fā)展的新工藝任何金屬鍍層都可以成為復合鍍層的基體材料，但研究和應用得較多的有鎳、銅、鐵、鉆、鉻、鋅、銀、金、鉛、鎳-磷、鎳-硼、鎳-鐵、鋁-錫、銅-錫等。固體微粒主要有金屬氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等無機化合物分散劑，尼龍、聚四氟乙烯、聚氯乙烯等有機分散劑，石墨以及不溶于鍍液的金屬粉末都可作分散劑。由于固體粒子的共沉積，賦予鍍層一些特殊的功能，大大擴大了鍍層的應用范圍和效果。復合鍍層可用電鍍法和化學鍍法獲得，兩種方法各有特點，近年都在蓬勃發(fā)展。8/8/202334任何金屬鍍層都可以成為復合鍍層的基體材料，但研究和應用得較多3.6.1復合鍍層的沉積機理固體微粒先經(jīng)過消除雜質(zhì)、潤濕處理和表面活性劑處理后，加入鍍液中，形成均勻的懸浮液。分散粒子會吸附表面活性劑和鍍液中各種離子，包括將被沉積的金屬離子。當微粒子表面凈吸附結果是正離子占優(yōu)勢時，即微粒子表面帶正電荷后，才有可能與金屬離子共沉積形成復合鍍層。8/8/2023353.6.1復合鍍層的沉積機理固體微粒先經(jīng)過消除雜質(zhì)、潤濕處理在電鍍法實施的復合鍍過程中，共沉積大致經(jīng)歷如下的步驟：①在電場作用下，帶正電荷的微粒子有向陰極靠近的傾向，但固體微粒的電泳速度與攪拌形成的運動相比是微弱的。②在攪拌的作用下，微粒子被帶到陰極表面，與陰極表面碰撞并被陰極表面俘獲。③在電場作用下，微粒吸附在陰極表面上。這是一種弱吸附。在靜電場力作用下，粒子脫去水化膜。與陰極表面直接緊密接觸，形成化學吸附的強吸附。未形成強吸附的粒子在液流沖擊下又會脫附離開陰極。吸附與脫附處于動態(tài)平衡。④微粒吸附的金屬離子及未被吸附的金屬離子在陰極上放電沉積進入晶格，固體微粒子被沉積金屬埋沒而鑲嵌在鍍層中，形成金屬／固體微粒復合鍍層。微粒被沉積金屬掩埋固定所需時間愈短，微粒的共沉積量愈大。8/8/202336在電鍍法實施的復合鍍過程中，共沉積大致經(jīng)歷如下的步驟：7/33.6.2復合鍍的條件要制備復合鍍層，需滿足下述基本條件：①粒子在鍍液中是充分穩(wěn)定的，既不會發(fā)生任何化學反應，也不會促使鍍液分解。②粒子在鍍液中要完全潤濕，形成分散均勻的懸浮液。為此，粒子都需經(jīng)過親水處理，特別是那些疏水粒子，更應作充分的親水處理，并要降低鍍液的表面張力，這樣才能形成懸浮性好的鍍液。③鍍液的性質(zhì)要有利于固體粒子帶正電荷，即利于粒子吸附陽離子表面活性劑及金屬離子。④粒子的粒度要適當。粒子過粗，易于沉淀，且不易被沉積金屬包覆，鍍層粗糙；粒子過細，易于結團成塊，不能均勻懸浮。通常使用0．1～10um的粒子，但以0．5～3um最好。⑤要有適當?shù)臄嚢瑁@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。8/8/2023373.6.2復合鍍的條件要制備復合鍍層，需滿足下述基本條件：3.6.3復合鍍層的性能特點及應用

復合鍍層的性能由鍍層金屬的特性和粒子特性共同決定。這里著重討論由于粒子性質(zhì)不同，引起鍍層性能最明顯變化的特點及其應用。1．耐磨性鍍層將硬質(zhì)粒子加入到Ni，Co，Cr，Co-Ni，Ni-P，Ni-B等鍍層中，可大幅度地提高金屬或合金鍍層的耐磨性，例如Ni-P-SiC的耐磨性隨SiC含量增加而迅速升高（即磨損量減少）.

8/8/2023383.6.3復合鍍層的性能特點及應用復合鍍層的性能由鍍層金鍍層的硬度隨粒子含量及粒子硬度升高而升高。所以在耐磨性復合鍍層中加人的粒子大多選用金鋼石，WC，Al2O3，ZrO2，TiC,SiC，Cr3C2等粒子。這種高耐磨性復合鍍層在中、高溫條件下更顯示其獨特的耐磨性能。在航空、機械。汽車等工業(yè)中已被廣泛應用。8/8/202339鍍層的硬度隨粒子含量及粒子硬度升高而升高。所以在耐磨性復合鍍2．減摩復合鍍層將剪切強度低。摩擦系數(shù)小的固體粒子加入到某些金屬和合金中，可形成具有自潤滑功能的減摩復合鍍層。常用Ni，Cu，Pb等作基體金屬，用石墨，氟化石墨，聚四氟乙烯(PTFE)，MoS2和六方氮化硼等作分散劑。例如PTFE本身的摩擦系數(shù)僅為0.05，加人到Ni-P鍍層中形成Ni-P／PTFE復合鍍層，與淬火鋼配副對磨時，干摩擦系數(shù)為0.36～0.40，明顯低于Ni-P鍍層的摩擦系數(shù)（0.60～0.63）；當這種復合鍍層相互對磨時，干摩擦系數(shù)僅為0.2。Ni-BN在800℃高溫下仍有很低的摩擦系數(shù)，可用于鋼廠的水平連鑄機上。在宇航、真空和無油潤滑的條件下，軸承、導軌等摩擦副是這類減摩復合鍍層充分發(fā)揮其自潤滑功能的地方。8/8/2023402．減摩復合鍍層將剪切強度低。摩擦系數(shù)小的固體粒子加入到某些3．耐蝕復合鍍層通常，固體粒子加入鍍層中形成復合鍍，層，鍍層的孔隙率會明顯增大。粒子量愈高，粒子愈粗，孔隙率愈高。這就降低陰極性鍍層的防護功能，耐蝕性降低。但在有些情況下，固體粒子卻可提高鍍層的耐蝕性。例如在鋼件上，用鋁粉和鋅共沉積形成Zn-AI復合鍍層，Zn是陽極性鍍層，Zn鍍層中的AI粉表面包裹著氧化膜，在腐蝕電池中仍為陰極，導電性差，故抑制了Zn的腐蝕。8/8/2023413．耐蝕復合鍍層通常，固體粒子加入鍍層中形成復合鍍，層，鍍層3.7電刷鍍

電刷鍍是電鍍的一種特殊方式，不用鍍槽，只需在不斷供應電解液的條件下，用一支鍍筆在工件表面上進行擦拭，從而獲得電鍍層。所以，刷鍍又稱無槽鍍或涂鍍。1967年至今，刷鍍技術從電源設備、鍍筆、工藝、鍍液、輔具等各方面都不斷得到充實、完善，形成了一套完全獨立、可靠而實用的新的電鍍工藝。特別是近幾年來，刷鍍的電源設備趨于輕巧，鍍液品種日趨齊全，專用輔助器具配套，應用范圍不斷擴大，已深入到國民經(jīng)濟各部門，科研成果不斷出現(xiàn)，到1986年的統(tǒng)計，直接和間接經(jīng)濟效益已達十億元。這幾年脈沖刷鍍電源已成功地用于刷鍍，鍍層質(zhì)量得到進一步提高。雖然鍍鎳應用最廣，但多種鍍液已被不斷開發(fā)。

8/8/2023423.7電刷鍍電刷鍍是電鍍的一種特殊方式，不用鍍槽，只需在3.7.1電刷鍍的原理與特點

電刷鍍也是一種金屬電沉積的過程,基本原理同電鍍。下圖是其工作過程的示意圖。直流電源的正極通過導線與鍍筆相聯(lián)，負極通過導線和工件相聯(lián)，當電流方向由鍍筆流向工件時為正向電流，正向電流接通時發(fā)生電沉積；電流方向從工件流向鍍筆時為反向電流，反向電流接通時工件表面發(fā)生溶解。8/8/2023433.7.1電刷鍍的原理與特點電刷鍍也是一由于刷鍍無需電鍍槽，兩極距離很近，所以常規(guī)電鍍的溶液不適用來作刷鍍?nèi)芤?。刷鍍?nèi)芤褐械慕饘匐x子的濃度要高得多，因此需要配制特殊的溶液。完整的刷鍍過程還應包括預處理過程。預處理過程包括：鍍前工件表面的電清洗和電活化工序，這些處理都使用同一電源，只是鍍筆、溶液、電流方向等工藝條件不同而已。

8/8/202344由于刷鍍無需電鍍槽，兩極距離很近，所以常規(guī)電鍍的溶液不適用來刷鍍具有以下特點：

（1）鍍層結合強度高，在鈦、鋁、銅、鉻、高合金鋼和石墨上也具有很好的結合強度。（2）設備簡單、工藝靈活、操作方便，可以在現(xiàn)場作業(yè)。（3）可以進行槽鍍困難或?qū)崿F(xiàn)不了的局部電鍍。例如對某些重量重、體積大的零件實行局部電鍍。（4）生產(chǎn)效率高。刷鍍的速度是一般槽鍍的10～15倍；輔助時間少；且可節(jié)約能源，是糟鍍耗電量的幾十分之一。（5）操作安全，對環(huán)境污染小。刷鍍的溶液不含氰化物和劇毒藥品，可循環(huán)使用，耗量小，不會因大量廢液排放而造成污染。8/8/202345刷鍍具有以下特點：（1）鍍層結合強度高，在鈦、鋁、銅、鉻、3.7.2刷鍍電源刷鍍電源是該工藝最主要的設備，電源的質(zhì)量直接影響著刷鍍層的質(zhì)量。刷鍍電源必須滿足如下要求：（1）電源應具有直流平外特性，即當負載電流增大時，電壓應下降很小。（2）電源的輸出電壓應采用無級調(diào)節(jié)，以便根據(jù)不同的工件、不同的鍍液選擇最佳的電壓值。常用電壓調(diào)節(jié)范圍為0～30V，最高不超過40V。（3）電源輸出電流的大小要根據(jù)零件的大小、鍍液的種類及沉積速率等因素確定。為適應零件表面積的大小，常把電源的電流和電壓分成幾個等級配套使用，如15A20V，30A30V，60A30V，100A40V，120A40V，150A40V。8/8/2023463.7.2刷鍍電源刷鍍電源是該工藝最主要的設備，電源的質(zhì)量直（4）為了顯示電鍍零件所消耗的電量或顯示零件鍍層厚度，從而減少測量次數(shù)，防止零件表面污染，保證鍍層質(zhì)量，電源應帶有安培小時計或鍍層測厚儀。（5）電源應設有正、反向開關，以滿足電凈、活化、電鍍的需要。（6）電源應有過載保護裝置。當負載電流超過額定電流的5％～10％，或正、負極短路時，應能迅速切斷主電路，以保護電源和被鍍零件不受損失。（7）為了適應現(xiàn)場作業(yè)，電源應盡可能做到體積小、重量輕、工作可靠、計量精度高、操作簡單和維修方便。8/8/202347（4）為了顯示電鍍零件所消耗的電量或顯示零件鍍層厚度，從而減3.7.3刷鍍?nèi)芤?．刷鍍?nèi)芤旱姆N類①預處理溶液:預處理溶液可分為電凈液和活化液兩類：電凈液：用于清洗工件表面的油污?；罨海河糜谌コ饘俦砻娴难趸ず推趯?，使基體金屬的晶格顯露出來。②電鍍?nèi)芤?根據(jù)鍍層的成分，金屬電鍍?nèi)芤悍譃閱谓饘匐婂円汉秃辖痣婂円骸Ｃ款惤饘匐婂円河指鶕?jù)其沉積速率、鍍液的性質(zhì)、鍍層的性能等特點分成許多品種。③退鍍?nèi)芤?可把舊鍍層或不合格的鍍層去掉。④鈍化液。8/8/2023483.7.3刷鍍?nèi)芤?．刷鍍?nèi)芤旱姆N類7/31/2023482．刷鍍?nèi)芤旱奶匦耘c一般的槽鍍液相比，刷鍍?nèi)芤河腥缦绿攸c：①

金屬離子的含量較高。如鍍Ni液中離子含量53～55g/l②

鍍液的溫度范圍比較寬；③

鍍液的性質(zhì)比較穩(wěn)定。在刷鍍過程中雖然金屬離子不斷沉積，但由于電極上的電阻熱使溶液不斷蒸發(fā)，綜合結果使離子濃度下降并不大，因而pH值變化也不大；④

均鍍能力和深鍍能力較好；⑤

鍍液的毒性與腐蝕性較小。8/8/2023492．刷鍍?nèi)芤旱奶匦耘c一般的槽鍍液相比，刷鍍?nèi)芤河腥缦绿攸c：73.7.4刷鍍工藝簡介1、鍍前預處理表面整修表面清理電凈處理活化處理2、鍍件刷鍍刷鍍打底層刷鍍工作鍍層3、鍍后處理8/8/2023503.7.4刷鍍工藝簡介1、鍍前預處理7/31/2023501．刷鍍中的一般問題（1）工藝過程:刷鍍工藝過程包括工件表面的準備階段和刷鍍兩個階段。準備階段的主要目的是提高鍍層的結合強度；刷鍍階段的主要目的是獲得質(zhì)量符合要求的鍍層。（2）水沖洗問題:在電凈、活化工序之間均采用自來水沖洗；在最后一道活化工序和刷鍍過渡層工序之間以及刷鍍過渡層與工作層工序之間，一般采用蒸餾水沖洗。（3）刷鍍前無電擦拭工件表面:開始刷鍍前，在未接通電源前用刷鍍筆蘸上要刷的溶液，在工件上擦拭幾秒鐘再通電，會提高鍍層的結合強度。這是因為無電擦拭可在表面上預先使溶液充分潤濕，達到pH值一致、金屬離子均布的目的。

8/8/2023511．刷鍍中的一般問題7/31/202351（4）過渡層：過渡層是位于基體金屬和工作鍍層之間的特殊層。過渡層不僅與基體之間要有良好的結合性，也要與工作層之間有良好的結合性。過渡層既增大了工作層與基體的結合力，又可提高工作層的穩(wěn)定性，防止工作層原子向基體中的擴散等。（5）工作鍍層：位于過渡層之上的工作鍍層要保證與過渡層之間有良好的結合強度，保證自身有良好的強度，滿足工件的要求并有盡可能高的沉積生產(chǎn)率。8/8/202352（4）過渡層：過渡層是位于基體金屬和工作鍍層之間的特殊層。2．電化學處理工件表面工件刷鍍前首先要用各種機械方法去掉氧化皮、油垢結碳層，并盡可能整光整平。在機械清理的基礎上，必須用電化學的方法去除工件表面的油膜和氧化膜，即把工件刷以電凈液后接通電源（工件一般為陰極），這樣，工件表面析出的氣體會把油膜破壞，然后被皂化排除。刷鍍前進行活化的目的是去除工件的氧化膜。活化液應根據(jù)不同的金屬材料選用。8/8/2023532．電化學處理工件表面工件刷鍍前首先要用各種機械方法去掉氧化電刷鍍的主要應用修復零件表面缺陷對零件表面進行強化對零件材料表面進行改性處理與其他表面技術對零件材料表面進行處理一般說來，若沉積的厚度小于0.2mm，采用刷鍍比其它維修方法合算，諸如：滾動軸承的修理；軸頸的修理；孔類零件的修理；平面、鍵槽的修理。此外，低應力鎳、鈷、鋅、銅等刷鍍層可用于防腐。8/8/202354電刷鍍的主要應用修復零件表面缺陷7/31/2023543.8化學鍍

自催化鍍、無電解鍍化學鍍：是指在沒有外電流通過的情況下，利用化學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。被鍍件浸入鍍液中，化學還原劑在溶液中提供電子使子使金屬離子還原沉積在鍍件表面。Mn++ne→M8/8/2023553.8化學鍍

自催化鍍、無電解鍍化學鍍：是指在沒有外電流3.8.1離子還原的電子來源化學鍍時，還原金屬離子所需電子是通過化學反應直接在溶液中產(chǎn)生的。完成過程有三種方式：（1）

通過電