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處理電鍍工藝詳解內容

表面處理一:電鍍

     電鍍(Electroplating)就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程,是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化(如銹蝕),提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)及增進美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。

 

  相關作用

 

  利用電解池原理在機械制品上沉積出附著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層的技術。電鍍層比熱浸層均勻,一般都較薄,從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍,可以在機械制品上獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層,還可以修復磨損和加工失誤的工件。

 

  此外,依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下:

 

  1.鍍銅:打底用,增進電鍍層附著能力,及抗蝕能力。(銅容易氧化,氧化后,銅綠不再導電,所以鍍銅產品一定要做銅保護)

 

  2.鍍鎳:打底用或做外觀,增進抗蝕能力及耐磨能力,(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。(注意,許多電子產品,比如DIN頭,N頭,已經不再使用鎳打底,主要是由于鎳有磁性,會影響到電性能里面的無源互調)

 

  3.鍍金:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸。(金穩定,但貴。)

 

  4.鍍鈀鎳:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸,耐磨性高于金。

 

  5.鍍錫鉛:增進焊接能力,快被其他替物取代(因含鉛現大部分改為鍍亮錫及霧錫)。

 

  6.鍍銀:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸。(銀性能好,容易氧化,氧化后也導電)

 

  電鍍方式

 

  電鍍分為掛鍍、滾鍍、連續鍍和刷鍍等方式,主要與待鍍件的尺寸和批量有關。掛鍍適用于一般尺寸的制品,如汽車的保險杠,自行車的車把等。滾鍍適用于小件,如緊固件、墊圈、銷子等。連續鍍適用于成批生產的線材和帶材。刷鍍適用于局部鍍或修復。電鍍液有酸性的、堿性的和加有鉻合劑的酸性及中性溶液,無論采用何種鍍覆方式,與待鍍制品和鍍液接觸的鍍槽、吊掛具等應具有一定程度的通用性。

 

  鍍層分類

 

  若按鍍層的成分則可分為單一金屬鍍層、合金鍍層和復合鍍層三類。

 

  若按用途分類,可分為:①防護性鍍層;②防護性裝飾鍍層;③裝飾性鍍層;④修復性鍍層;⑤功能性鍍層

 

  單金屬電鍍

 

  單金屬電鍍至今已有170多年歷史,元素周期表上已有33種金屬可從水溶液中電沉積制取。常用的有電鍍鋅、鎳、鉻、銅、錫、鐵、鈷、鎘、鉛、金、銀等l0余種。在陰極上同時沉積出兩種或兩種以上的元素所形成的鍍層為合金鍍層。合金鍍層具有單一金屬鍍層不具備的組織結構和性能,如非晶態NiP合金,相圖上沒有的各蕊sn合金,以及具有特殊裝飾外觀,特別高的抗蝕性和優良的焊接性、磁性的合金鍍層等。

 

  復合鍍

 

  復合鍍是將固體微粒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,以滿足特殊的應用要求。根據鍍層與基體金屬之間的電化學性質分類,電鍍層可分為陽極性鍍層和陰極性鍍層兩大類。凡鍍層金屬相對于基體金屬的電位為負時,形成腐蝕微電池時鍍層為陽極,故稱陽極性鍍層,如鋼鐵件上的鍍鋅層;而鍍層金屬相對于基體金屬的電位為正時,形成腐蝕微電池時鍍層為陰極,故稱陰極性鍍層,如鋼鐵件上的鍍鎳層和鍍錫層等。

 

  按用途分類可分為:

 

 ?、俜雷o性鍍層:如Zn、Ni、Cd、SnCd-Sn等鍍層,作為耐大氣及各種腐蝕環境的防腐蝕鍍層;

 

 ?、诜雷o.裝飾鍍層:如CuNiCr、Ni-Fe-Cr復合鍍層等,既有裝飾性,又有防護性;

 

 ?、垩b飾性鍍層:如Au、Ag以及Cu.孫仿金鍍層、黑鉻、黑鎳鍍層等;

 

 ?、苄迯托藻儗樱喝珉婂?span style="font-family:Calibri">Ni、Cr、Fe層進行修復一些造價頗高的易磨損件或加工超差件;

 

 ?、莨δ苄藻儗樱喝?span style="font-family:Calibri">Ag、Au等導電鍍層;Ni-Fe、Fe-Co、Ni-Co等導磁鍍層;Cr、Pt-Ru等高溫抗氧化鍍層;Ag、Cr等反光鍍層;黑鉻、黑鎳等防反光鍍層;硬鉻、Ni.SiC等耐磨鍍層;Ni.VIEE、Ni.C(石墨)減磨鍍層等;Pb、Cu、Sn、Ag等焊接性鍍層;防滲碳鍍Cu等。

 

  工作原理

 

  電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件(陰極)和陽極構成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同,但均含有提供金屬離子的主鹽,能絡

 

  合主鹽中金屬離子形成絡合物的絡合劑,用于穩定溶液酸堿度的緩沖劑,陽極活化劑和特殊添加物(如光亮劑、晶粒細化劑、整平劑、潤濕劑、應力消除劑和抑霧劑等)。電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下,經電極反應還原成金屬原子,并在陰極上進行金屬沉積的過程。因此,這是一個包括液相傳質、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。

 

  在盛有電鍍液的鍍槽中,經過清理和特殊預處理的待鍍件作為陰極,用鍍覆金屬制成陽極,兩極分別與直流電源的負極和正極聯接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導電的鹽類、緩沖劑、pH調節劑和添加劑等的水溶液組成。通電后,電鍍液中的金屬離子,在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入電鍍液,以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。在有些情況下,如鍍鉻,是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽極,它只起傳遞電子、導通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度,需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來維持。電鍍時,陽極材料的質量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出的雜質、電源波形等都會影響鍍層的質量,需要適時進行控制。

 

  首先電鍍液有六個要素:主鹽、附加鹽、絡合劑、緩沖劑、陽極活化劑和添加劑。

 

  電鍍原理包含四個方面:電鍍液、電鍍反應、電極與反應原理、金屬的電沉積過程。

 

  電鍍反應中的電化學反應:下圖是電鍍裝置示意圖,被鍍的零件為陰極,與直流電源的負極相連,金屬陽極與直流電源的正極聯結,陽極與陰均浸入鍍液中。當在陰陽兩極間施加一定電位時,則在陰極發生如下反應:從鍍液內部擴散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個電子,還原成金屬M。另一方面,在陽極則發生與陰極完全相反的反應,即陽極界面上發生金屬M的溶解,釋放n個電子生成金屬離子Mn+。


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