电镀工艺

电 镀

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目 录

第一章 电镀的定义 3 第二章 电镀的基本知识 3 第一節 电镀液 3 第二節 电镀反应 4 第三節 电极与反应原理 5 第四節 金属的电沉积过程 5 第五節 影响电镀质量的因素 6 第三章 电镀工艺 7 第一節 镀前预处理 7 第二節 镀后处理 7 第四章 镀锌 8 第一節 锌酸盐镀锌 9 第二節 氰化镀锌 9 第三節 铵盐镀锌 9 第四節 氯化物镀锌 9 第五節 硫酸盐镀锌 9 第六節 镀锌常见故障及纠正方法 10 第七節 镀锌后除氢处理 10 第八節 锌镀层的钝化处理 11 第五章 镀镍 11 第一節 普通镀镍(暗镀) 11 第二節 光亮镍 12 第三節 高硫镍 12 第四節 镍封 12 第五節 缎面镍 12 第六節 高应力镍 13 第七節 镀多层镍 13 第八節 氨基磺酸盐镀镍 13 第九節 柠檬酸盐镀镍 14 第六章 镀铬 14 第一節 镀铬层的种类 14 第二節 镀铬的阳极 15 第三節 镀铬工艺 15 第七章 其它电镀 17 第八章 镀层性能测试 18

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第一節 电镀层外观检验 18 第二節 结合力试验 18 第三節 电镀层厚度的测量 19 第四節 孔隙率的测定 19 第五節 镀层显微硬度的测定 19 第六節 镀层内应力的测试 19 第七節 电镀层脆性测试 19 第八節 氢脆性的测试 20 第九節 镀层焊接性能的测试 20 第九章 电镀层的选择及标记 21

第一節 对电镀层的要求 21 第二節 镀层使用条件的分类 21 第三節 电镀层的选择 21 第四節 金属镀层的表示方式(GB-1238-76) 25 第五節 金属镀层的表示方式(JIS H 0404) 25 第十章 参考文献 29

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电 镀

第一章 电镀的定义

电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中﹐以被镀基体金属为阴极﹐通过电解作用﹐使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来﹐形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属﹐具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层﹐装饰性镀层及其它功能性镀层。

第二章 电镀的基本知识

第一節 电镀液

1. 主盐

主盐是指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐﹐用于提供金属离子。镀液中主盐浓度必须在一个适当的范围﹐主盐浓度增加或减少﹐在其它条件不变时﹐都会对电沉积过程及最后的镀层组织有影响。比如﹐主盐浓度升高﹐电流效率提高﹐金属沉积速度加快﹐镀层晶粒较粗﹐溶液分散能力下降。 2. 络合剂

有些情况下﹐若镀液中主盐的金属离子为简单离子时﹐则镀层晶粒

粗大﹐因此﹐要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合剂﹐即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。络合物是一种由简单化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含络合物的镀液中﹐影响电镀效果的主要是主盐与络合剂的相对含量﹐即络合剂的游离量﹐而不是绝对含量。 3. 附加盐

附加盐是电镀中除主要盐外的某些碱金属或碱土金属盐类﹐主要用于提高电镀液的导电性﹐对主盐中的金属离子不起络合作用。有些附加盐还能改善镀液的深镀能力﹐分散能力﹐产生细致的镀层。 4. 缓冲剂

缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的﹐能使溶液遇到碱或酸时﹐溶液的pH值变化幅度缩少。 5. 阳极活化剂

镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开始钝化的电流密度﹐从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常﹐主盐的含量下降较快﹐

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影响镀液的稳定。严重时﹐电镀不能正常进行。

6. 添加剂

添加剂是指不会明显改变镀层导电性﹐而能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中所起的作用﹐添加剂可分为﹕光亮剂﹐整平剂﹐和抑雾剂等。

第二节 电镀反应

1. 电化学反应

下图是电镀装置示意图﹐被镀的零件为阴极﹐与直流电源的负极相连﹐金属阳极与直流电源的正极联结﹐阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一定电位时﹐则在阴极发生如下反应﹕从镀液内部扩散到电极和镀液界面的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子﹐还原成金属M 另一方面﹐在阳极则发生与阴极完全相反的反应﹐即阳极界面上发生金属M的溶解﹐释放n个电子生成金属离子M n+。 RPA陽極陰極陽極電鍍裝置示意圖1-1 2. 法拉第定律 电流通过镀液时﹐电解质溶液发生电解反应﹐阴极上不断有金属析出﹐阳极金属不断溶解。因此﹐金属的析出(或溶解)量必定与通过的电荷有关。根据大量实验结果﹐法拉第建立了析出(或溶解)的物质与电荷

之间的关系的定律。

法拉第一定律﹕电极上析出(或溶解)物质的重量与进行电解反应时所通过的电荷成正比﹐即﹕m=kQ=kIt(m为电极上析出或溶解物质的质量﹔Q为通过的电荷时﹔K为比例常数﹔I为电流﹔t为通电时间。

法拉第第二定律﹕在不同的电解液中﹐通过相同的电荷量时﹐在电极上析出(或溶解)物的物质的量相等﹐并且析出(或溶解)1mol的任何物质所需的电荷量都是9.65X104C.这一常数称为法拉第常数﹐用F表示。K=M/F

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3. 电流效率

电镀时﹐阴极上实际析出的物质的质量并不等于根据法拉定律得到的计算结果﹐实际值总小于计算值﹐这是由于电极上的反应不只一个﹐例如镀镍时﹐在阴极上除发生这一主反应外﹐还会发生副反应。 4. 电镀液的分散能力

镀溶液的分散能力是指电镀液所具有的使金属层厚度均匀分布的能力﹐也称均镀能力。电镀液的分散能力越好﹐在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度越均匀。 5. 电镀液的覆盖能力

在电镀生产中﹐常用到的另一个概念是覆盖能力﹐亦称深镀能力﹐它是指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。分散能力和覆盖能力不同﹐前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度的问题﹐它的前提是在阴极表面都有镀层﹔而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无沉积层的问题.

第三节 电极及反应机理

A. 电极电位

当金属电极浸入含有该金属离子的溶液中时﹐存在如下的平衡﹐即金属失电子而溶解于溶液的反应和金属离子得电子而析出金属的逆反应应同时存在﹕

Mn++ne M 平衡电位与金属的本性和溶液的温度﹐浓度有关。为了精确比较物质本性对平衡电位的影响﹐人们规定当溶液温度为250C﹐金属离子的浓度为1mol/L时﹐测得的电位叫标准电极电位。标准电极电位负值较大的金属都易失掉电子被氧化﹐而标准电极电位正值较大的金属都易得到电子被还原。 B. 极化

所谓极化就是指有电流通过电极时﹐电极电位偏离平衡电极电位的现象。所以﹐又把电流-电位曲线称为极化曲线。产生极化作用的原因主要是电化学极化和浓差极化。 (1) 电化学极化

由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电子的速度﹐从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用。 (2) 浓差极化

由于邻近电极表液层的浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化称浓差极化﹐这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动造成的。

第四节 金属的电积过程

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电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下﹐经电极反应还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。下图(1-2)是电沉积过程示意图﹐完成电沉积过程必须经过以下三个步骤﹕

液相传质﹕镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移﹐到达阴极的双电层溶液一侧。

电化学反应﹕水化金属离子或络离子通过双电层﹐并去掉它周围的水化分子或配位体层﹐从阴极上得电子生成金属原子。有三种方式﹕电迁移﹐对流和扩散。

电结晶﹕金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点﹐以金属原子态排列在晶格内﹐形成镀层。

电镀时﹐以上三个步骤是同时进行的﹐但进行的速度不同﹐速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节﹐最后的电沉积结果是不一样的。

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第五節 影响电镀质量的因素

影响电镀质量的因素很多﹐包括镀液的各种成分以及各种电镀工艺参数。下面就其中某些主要因素进行讨论。 1. pH值的影响

镀液中的pH值可以影响氢的放电电位﹐碱性夹杂物的沉淀﹐还可以影响络合物或水化物的组成以及添加剂的吸附程度。但是﹐对各种因

素的影响程度一般不可预见。最佳的pH值往往要通过试验决定。在含有络合剂离子的镀液中﹐pH值可能影响存在的的各种络合物的平衡﹐因而必须根据浓度来考虑。电镀过程中﹐若pH值增大﹐则阴极效率比阳极效率高﹐pH值减少则反之。通过加入缓冲剂可以将pH值稳定在一定范围。

2. 添加剂的影响

镀液中的光亮剂﹐整平剂﹐润湿剂等添加剂能明显改善镀层组织。对此添加剂有无机和有机之分。无机添加剂起作用的原因是由于它们在

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电解液中形成高分散度的氢氧化物或硫化物胶体﹐吸附在阴极表面阻碍金属析出﹐提高阴极极化作用。有机添加剂起作用的原因是这类添加剂多为表面活性物质﹐它们会吸附在阴极表面形成一层附膜﹐阻碍金属析出﹐因而提高阴极极化作用。另外﹐某些有机添加剂在电解液中形成胶体﹐会与金属离子络合形成胶体-金属离子型络合物﹐阻碍金属离子放电而提高阴极极化作用。 3. 电流密度的影响

任何电镀都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。当电流密度过低时﹐阴极极化作用较小﹐镀层桔晶粗大﹐甚至没有镀层。随着电流密度的增加﹐阴极极化作用随着增加﹐镀层晶粒越来越细。当电流密度过高﹐超过极限电流密度时﹐镀层质量开始恶化﹐甚至出现海绵体﹐枝晶状﹐烧焦及发黑等。电流密度的变化的上限和下限是由电镀液的本性﹐浓度﹐温度和搅拌等因素决定的。一般情况下﹐主盐浓度增大﹐镀层温度升高﹐以及有搅拌的条件下﹐可以允许采用较大的电流密度。 4. 电流波形的影响

电流波形的影响是通过阴极电位和电流密度的变化来影响阴极沉积过程的﹐它进而影响镀层的组织结构﹐甚至成分﹐使镀层性能和外观发生变化。实践证明﹐三相全波整流和稳压直流相当﹐对镀层组织几乎没有什么影响﹐而其它波形则影响较大。 5. 温度的影响

镀液温度的升高能扩散加快﹐降低浓差极化﹐此外﹐升温还能使离子的脱水过程加快。离子和阴极表面活性增强﹐也降低了电化学极化﹐导致结晶变粗。另一方面﹐温度升高能增加盐类的溶解度﹐从而增加导电和分散能力﹔还可以提高电流密度上限﹐从而提高生产效率。 6. 搅拌的影响

搅拌可降低阴极极化﹐使晶粒变粗﹐但可提高电流密度﹐从而提高生产率。此外搅拌还可增强整平剂的效果。

第三章 电镀工艺

电镀工艺过程一般包括电镀前预处理﹐电镀及镀后处理三个阶段。 第一节 镀前预处理

镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面﹐为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂﹐去锈蚀﹐去灰尘等工作。步骤如下﹕

第一步 使表面粗糙度达到一定要求﹐可通过表面磨光﹐抛光等工艺方法来实现。

第二步 去油脂﹐可采用溶剂溶解以及化学﹐电化学等方法来实现。

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第三步 除锈﹐可用机械﹐酸洗以及电化学方法除锈。

第四步 活化处理﹐一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理

第二節 镀后处理

1. 钝化处理。

所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形成一层坚实致密的﹐稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。这种方法用途很广﹐镀Zn,Cu等后﹐都可进行钝化处理。

2. 除氢处理。

有些金属如锌﹐在电沉积过程中﹐除自身沉积出来外﹐还会析出一部分氢﹐这部分氢渗入镀层中﹐使镀件产生脆性﹐甚至断

裂﹐称为氢脆。为了消除氢脆﹐往往在电镀后﹐使镀件在一定的温度下热处理数小时﹐称为除氢处理。

第四章 镀锌

 锌镀层的外观呈青白色﹐标准电极电位为-0.76V﹐易溶于酸﹐溶于碱﹐是

曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化﹐锌腐蚀的临界湿度大于70%﹐因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜﹐这层膜有一定的缓蚀作用﹐锌与硫化氢等含硫化物起反应生成硫化锌﹔锌易受氯离子浸蚀﹐故在海水中不稳定。  锌在密闭或通风不良﹐空气潮湿的条件下﹐与非金属材料的挥发物(低分子

羧酸﹐醛﹐酚﹐氨等)接触时﹐锌易遭腐蚀﹐生成白色疏松的腐蚀产物﹐俗称”白霜”。锌在高温﹐高湿﹐密闭条件下﹐与胶木﹐油漆﹐木材释放的挥发物接触﹐锌有生长细丝状单晶的倾向﹐俗称”长毛”

 锌的标准电位比铁负﹐对钢铁而言是阳极性镀层﹐可提供可靠的电化学保

护。在工业大气﹐农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层﹐其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工业废气污染的大气中﹐锌镀层的耐蚀优于镉镀层﹐在海上或海水中则相反。

 锌镀层经铬酸盐钝化之后﹐耐蚀性可提高6~~8倍。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色﹐可作低档产品的防护---装饰镀层。

 为降低锌镀层厚又能提高耐蚀能力﹐国内外采如下两种措施﹕一是提高钝

化膜的质量﹐如用蓝色﹐绿色﹐军绿色﹐黑色钝化代替常规的彩虹色钝化膜﹐尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好﹔二是以较薄的含铁0.3%~~0.6%的Zn-Fe合金﹐或含镍6%~~10%的Zn-Ni合金代替纯锌镀层﹐耐蚀性能提高三倍以上﹐广泛用于汽车钢板上代替镀锌。

 锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形﹐发脆﹐耐

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蚀性下降。有耐蚀﹐耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。

 镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类﹐国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌

﹐氰化镀锌﹐铵盐镀锌﹐氰化物镀锌﹐硫酸盐镀锌等。就国内而言﹐无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进提高﹐氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快﹐而铵盐镀锌在继续下降。

 选择镀液要根据镀件材质﹐形状﹐外观要求而定﹐如冲压小件和复杂件﹐

特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液﹔件和对氢脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时﹐对生产十分有利。 第一节 锌酸盐镀锌

1. 锌酸盐镀液的特点﹕1﹐不用剧毒的氰化物﹐废水易处理﹔2﹐镀层结

晶细密﹐光泽好﹐分散能力和深镀能力接近氰化镀液﹐适合复杂形状

的零件电镀﹔3﹐镀液稳定﹐操作方便﹔4﹐对设备无腐蚀性﹔5﹐综合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢﹐允许温度范围窄(高于400C不好)﹐厚度超过15um时有脆性﹐铸锻件较难电镀以及工作时会产生刺激性气体逸出﹐必须要安装通风装置等缺点。

2. 锌酸盐镀液之镀液成分﹕A﹐氧化锌(纯度大于98%)﹔B﹐氢氧化钠﹔

C﹐DE和DPE添加剂﹔D﹐光亮剂﹔E﹐水

3. 维护管理技朮﹕A﹐严格控制锌﹐碱浓度和比值﹔B﹐主添加剂和光亮

剂都只能靠经验补加﹔C﹐注意温度和电流密度的相互关系﹔D﹐极间距离及电极排布﹔E﹐杂质的危害及清除﹔F﹐可能产生的故障及纠正方法 第二节 氰化镀锌

1. 氰化镀锌具有分散能力和深镀能力好﹐结晶细密﹐与基体结合力好﹐

耐蚀性能好﹐工艺范围宽﹐镀液稳定易操作﹐对杂质不太敏感等优点。但是剧毒﹐严重污染境。现在大部分应用无氰镀锌﹐或低氰镀锌。 2. 氰化镀锌的镀液组成﹕A﹐氧化锌﹔B﹐氰化钠﹔C﹐氢氧化钠﹔D﹐

氰化镀锌光亮剂﹔

第三節 铵盐镀锌

1. 从氯化铵-氨羧络合剂镀锌电解液中沉积的锌层﹐结晶细致﹐镀层光泽

美观﹐分散能力和深镀能力好﹐适合于复杂零件的电镀。该工艺曾在我国普启遍应用﹐但在生产中发现该类镀液存在钝化膜易变色﹐镀液腐蚀性大﹐废水中重金属难处理﹐氨对鱼类有毒等问题。从70年代后期逐渐被锌酸盐镀锌所取代。为发挥弱酸镀锌的优点。80年代起﹐无氨氯化物镀锌在我国崛起﹐铵盐镀锌应用时不断下降。

第四節 氯化物镀锌

1. 氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化物镀液的特点

﹕A﹐是不含络合剂的单盐镀液﹐废水极易处理﹔B﹐镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系﹔C﹐电流效率高﹐沉积速度快﹔D﹐氢过电位

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低的钢材如高碳钢﹐铸件﹐锻件等容易施镀。

2. 氯化物镀锌镀液成分﹕A﹐氯化锌﹔B﹐氯化钾﹔C﹐硼酸﹔D﹐添加

剂(主光亮剂﹐载体光亮剂﹐辅助光亮剂)

第五節 硫酸盐镀锌

1. 硫酸盐镀锌的分散能力比前述几种镀锌溶液差些﹐且结晶较粗﹐为改

善镀液性能﹐引入阿拉伯树胶或天然桃胶﹐对细化结晶有效果﹐但货源不足。为此近来国内外电镀工作者开发了由芳香族醛或酮磺酸盐﹐聚醚化合物和芳香族磺酸盐组合的光亮剂﹐使镀液和镀层性能获得很大改善﹐镀层细致﹐光亮。由于这种镀液成本低﹐电流效率高﹐可使用很高的电流密度﹐沉积速度快﹐适合于电镀外形简单的线材﹐带材﹐板材和管材的内壁。镀液的pH值较低﹐有的还有氯化物﹐所以对设备有腐蚀性。

2. 硫酸盐镀锌镀液组成﹕A﹐硫酸锌是主盐﹔B﹐硫酸钠﹐氯化铵是导电

盐﹔C﹐硫酸铝﹐明矾和硼酸是缓冲剂﹔D﹐糊精为细化结晶﹐提高分散能力﹔E﹐硫锌

第六节 镀锌常见故障及纠正方法(1-3)

镀锌常见故障及纠正方法

故障现象 可能产生的原因 电流密度过高 镀层粗糙﹐灰暗溶pH值太高 液混蚀 缓冲剂不足 光亮剂不足 沉积速度慢 锌含量低 pH值低 导电盐不足 电流密度低 镀层有灰斑﹐低电电流密度低 流区更多 光亮剂不足 pH值太高 金属杂质太多 镀层易烧焦﹐电流锌浓度低 密度提不高 pH值太高 导电盐少 光亮剂不足 干燥后零件表面有”镀后清洗不净 白霜” 纠正方法 降低电流密度 降低pH值 按分析补加缓冲剂 增加光亮剂 增加锌阳极 提高pH值 增加导电盐 提高电流密度 提高电流密度 添加光亮剂 降低pH值 用锌粉处理或低电流密度电解 分析补充 降低pH值 分析补充 添加光这剂 加强镀后清洗

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第七节 镀锌后除氢处理

1. 钢铁零件镀锌过程中﹐除锌的电沉积外﹐往往伴有随有氢离子还原析

氢的副反应﹐氢还原后一部分变成气体逸出﹐还有一部分以氢的原子形态渗入到镀层和基体金属晶格的点阵中去﹐造成晶格歪扭﹐零件内应力增加﹐镀层和基体变脆﹐人们称之为氢脆。除氢采用加热处理法将氢从零件内部赶出去。除氢效果与除氢温度﹐保温时间有关。温度高﹐时间长﹐除氢越彻底。但加热温度不能太高﹐超过2500C锌结晶组织变形﹐发脆﹐耐蚀性明显下降。一般采用190~~230OC﹐2~~3h。渗碳件和锡焊件除氢温度是140~~160OC﹐保温3h。

第八节 锌镀层的钝化处理

1. 锌的化学性质活泼﹐在大气中容易氧化变暗﹐最后产生白锈腐蚀。镀锌

经过铬酸盐处理﹐以便在锌上覆盖一层化学转化膜﹐使活泼的金属处

于钝态﹐这就叫铬酸盐钝处理。膜厚0.5um能使锌的耐蚀性提高6~~8倍﹐并赋予锌以美丽的外观和抗污染能力。

2. 钝化膜从外观可分白钝化﹐淡蓝色﹐彩虹色钝化﹐金黄色﹐黑色钝化

﹐军绿色钝化。这些钝化膜耐蚀强弱的顺序是军绿色>黑色>彩虹色>金黄色>淡蓝色>白色。所以凡用于耐蚀目标机械零件镀锌都必须进行彩虹色钝化。

3. 钝化液依浓度可分为高浓度﹐中浓度﹐低浓度三种。因钝化中生产消耗

铬酸不足5%﹐而95%被零件带出损失﹐造成严重的环境污染。采用低浓度钝化液可降低生产成本﹐减轻污染﹐钝化膜质量与高浓度铬酸钝化作用﹐故以低铬钝化为主。

4. 组成铬酸钝化液的三要素﹕一﹐主盐及其浓度﹔二﹐活化剂及其浓度

﹔三﹐一定的氢离子浓度(pH值)

第五章 镀镍

镍是银白色微黄的金属﹐具有铁磁性﹐密度8.9/g.cm-2﹐熔点为14530C。金属镍易溶于稀硝酸﹐难溶于盐酸和硫酸﹐在硝酸中处于钝化状态。在空气中镍与氧作用﹐表面迅速生成一极薄的钝化膜﹐能抵抗大气﹐碱和一些酸的腐蚀。镍与强碱不发生作用。

镍的标准电极电位为-0.25V﹐镀镍的应用很广﹐可分为防护装饰性和功能性两方面。

第一节 普通镀镍(暗镀)

1. 普通电镀又称暗镍工艺﹐根据镀液的性能和用途﹐普通镀镍可以分为

低浓度的预液﹐普通镀液﹐瓦特液和滚镀液等。

 预镀液﹕经预镀可保证层与铜铁基体和随后的镀铜层结合力良好。  普通液﹕该镀液的导电性好﹐可在较低温度下电镀﹐节省能源﹐使用

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比较方便。

 瓦特液﹕满足小零件的电镀﹐但镀液必须要有良好的导电性和覆盖能

2. 3. 第二节 第三节 第四节 力。

镀液配制方法

 根据容积计算好所需要的化学药品﹐分别用热水溶解﹐混合在一

个容器中﹐加蒸馏水稀释到需体积﹐静置到所需体积﹐静置澄清﹐用虹汲法或过滤法把镀液引入镀槽﹐再加入已经溶解的十二基硫酸钠溶液﹐搅拌均匀﹐取样分析﹐经调整试镀合格后﹐即可生产。

镀镍用阳极

镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件﹐镍的含量>99%﹐不纯的阳极导致镀液污染﹐使镀层的物理性能变坏。

在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种﹕1.含碳镍阳极﹐2.含氧镍阳

极﹐3.含硫镍阳极。

光亮镍

镀光亮镍有很多优点﹐不仅可以省去繁重的抛光工序﹐改善操作条件

﹐节约电镀和抛光材料﹐还能提高镀层的硬度﹐便于实现自动化生产﹐但是光亮镀镍层中含硫﹐内应力和脆性较大﹐耐蚀性不如镀暗镍层﹐为了克服这些缺点﹐可采用多层镀镍工艺﹐使镀层的机械性能和耐蚀性得到显著的改善。

高硫镍

高硫镍一般含量为0.12~~0.25%。这种镍具有比铜﹐铜锡合﹐暗镍﹐

光亮镍﹐半光亮镍﹐铬等都高的电化学活性。高硫镍镀层主要用于钢﹐锌合金基体的防保-装饰性组合镀层的中间层﹐其原理是上层这镍比下层半亮镍含硫量高﹐因而使两层间的电位差到100~~140mV﹐这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀﹐构成对钢铁基体的电化学保护作用。

镍封

镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.01~~1um之间的不溶性固体微

粒(Sio2等)﹐在适当的共沉积促进剂帮助下﹐使这些微粒与镍共沉积

而形成复合镀镍层。当在这种复合镀镍层表上沉积铬层时﹐由于复合镀镍层表面上的固体微粒不导电﹐铬不能沉积在微粒表面上﹐因而在整个镀铬层上的形成大量微孔﹐即形成微孔铬层。表面存大的大量微孔﹐可在很大程度上消除普通铬层中存的巨大内应力﹐因而减少了镀层的应力腐蚀﹐尤为重要的是铬层上的大量微孔﹐将铬层下面的镍层大面积地暴露出来﹐在腐蚀介质的作用下﹐铬与镍组成腐蚀电池﹐铬层为阴极﹐微孔处暴露的镍层为阳极而遭腐蚀﹐从而改变了大阴极小阳极的腐蚀模式﹐使得腐蚀电流几乎被分散到整个镀镍层上﹐从而防

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止了产生大而深的直贯基体金属的少量腐蚀沟纹和凹坑﹐并使镀层的

腐蚀速度减小﹐且向横向发展﹐因而保护了基体金属﹐显著的提高了镀层的耐腐蚀性能。

第五节 缎面镍

 缎面镍又叫缎状镍。缎面镍与镍封工艺没有本质的区别。它具绸缎状

的外观﹐镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光﹐因而人眼注视后不会觉得疲劳﹐可以作为避免光线反射的防眩镀层。这类镀层在汽车反光镜﹐车辆内部注视零件﹐医疗手朮器械﹐机床零件﹐眼镜镜框等表面已得到广泛应用。

第六節 高应力镍

 在特定的镀镍液中加入适量的添加剂﹐能获得应力较大的容易龟裂成

微裂纹的镍层﹐这种镍层﹐叫做高应力镍。

 高应力镍是在光亮镍的表面上再镀一层1um左右的镍层。由于高应力

镍的内应力大﹐所以在它的表面按常规再镀0.2~~0.3um的普通铬层后﹐在铬层与高应力镍应力的相互作用处﹐高应力镍层即产生大量微裂纹﹐并导致铬层表面也形成均匀的微裂纹。与镍封一样﹐铬层成为微间断铬﹐只是由高应力得到的是微间断铬﹐在腐蚀介质的作用下﹐这些裂纹部位殂成无数个微电池﹐使腐蚀电流分散在微裂纹处﹐从而使整个镀层的而蚀性能得到明显的提高﹐见下图1-4

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第七節 镀多层镍

 镀多层镍是在同一基体上﹐选用不同的镀液成分及工艺条件﹐获得二

层或三层的镀镍层﹐目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上﹐增加镍层的耐蚀能力。目前在生产上应用较多的多层镍/铬组合层休系有

双层镍 半光亮镍/光亮镍/铬

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三层镍 半光这镍/高硫镍/光亮镍/铬

半光这镍/光亮镍/镍封/铬(微孔铬)

半光这镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)

第八節 氨基磺酸盐镀镍

 氨基磺酸盐镀镍的主要优点是所得到的电镀层应力低﹐镀液沉积速度

快﹐但价格较贵﹐用于电铸和印刷电路板镀金前镀镍。

第九節 柠檬酸盐镀镍

 柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀。主要的维护措施是﹕控制

硫酸镍与柠檬酸盐之比在1﹕1.1~~1.2﹐温度不可过高﹐以防止柠檬酸盐分解﹐严格控制﹐pH值﹐零件入槽进采用冲击电流(2~~3A/dm2)以保证结合力良好。

第六章 镀铬

 铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽位很负﹐但它有很强的钝化

性能﹐大气中很快钝化﹐显示出具有贵金属的性质﹐所以铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定﹐能长期保持其光泽﹐在碱﹑硝酸﹑硫化物﹑碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定﹐但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。

 铬层硬度高﹐耐磨性好﹐反光能力强﹐有较好的耐热性。在500OC以下光

泽和硬度均无明显变化﹔温度大于500OC开始氧化变色﹔大于700OC才开始变软。

 由于镀铬层的优良性能﹐广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀

层。

 镀铬的特点﹕1﹐镀铬用含氧酸作主盐﹐铬和氧亲和力强﹐电析困难﹐导流

效率低﹔2﹐铬为变价金属﹐又有含氧酸根﹐故阴极还原过程很复杂﹔3﹐镀铬虽然极化值很大﹐但极化度很小﹐故镀液的分散能力和覆盖能力还差﹐往往要采用辅助阳极和保护阴极﹔4﹐镀铬需用大电流密度﹐而电流效率很低﹐大量析出氢气﹐导致镀液奥姆电压降大﹐故镀铬的电压要比较高﹔5﹐镀铬不能用铬阳极﹐通常采用纯铅﹑铅锡合金﹑铅锑合金等不溶性阳极。  镀铬过程的特异现象﹕1﹐随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降﹔2﹐随电流密度升高而电流效率提高﹔3﹐随镀液温度提高而电流效率降低﹔4﹐随镀液搅拌加强而电流效率降低﹐甚至不能镀铬。 第一节 镀铬层的种类

 装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是﹕1﹐要求镀

层光亮﹔2﹐镀液的覆盖能力要好﹐零件的主要表面上应覆盖上铬﹔3﹐镀层厚度薄。防护-装饰镀铬广泛用于汽车﹑自行车﹑日用五金制品﹐家用电器﹑仪器仪表﹑机械﹑船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层

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有很高的反射系数﹐可作反光镜。

 硬铬﹕在一下条年下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能﹐硬铬

的维氏硬度达到900~~1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层﹐可提高零件的耐磨性﹐延长使用寿命。

 乳白铬镀层﹕在较高温度(65~~75OC)和较低电流密度下(20±5A/dm2)

获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好﹐硬度较低﹐孔隙少﹐裂纹小﹐色泽柔和﹐消旋光性能好﹐常用于量具﹐分度盘﹐仪器面板等镀铬。

 松孔镀铬﹕通常在硬铬之后﹐用化学或电化学将铬层的粗裂纹进一步

扩宽加深﹐以便吸藏更多的润滑油脂﹐提高其耐磨性﹐这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热﹑抗蚀﹑耐磨的零件﹐如内燃机汽缸内腔﹑活塞环等。

 黑铬﹕在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中﹐可镀取纯黑色的铬层。以

氧化铬为主成分﹐故耐蚀性和消旋光性能优良﹐应用于航空﹑光学仪器﹑太阳能吸收板及日用品之防护-装饰。

第二节 镀铬的阳极

 与一般电镀不同﹐镀铬用铅和铅合金等不溶性阳极﹐这就是镀铬过程

的特殊性决定的。1﹐镀铬中若采用铬作阳极﹐阳极电流效率接近100%﹐高阴极电流效率仅8%~~13%﹐铬的浓度会不断升高﹔2﹐镀铬是六价铬直接还原的﹐而铬阳极溶解的铬成不同价态﹐而且以三价铬为主﹐会导致三价铬迅速增加﹐六价铬不断降﹐造成故障﹔3﹐金属铬很脆﹐难以成型和机加工。

第三节 镀铬工艺

国内常规镀铬工艺规范(见下表1-5)

15

1-5 (见下表1-6) 国内加添加剂的中低浓度镀铬工艺规范

16

国外加添加剂镀铬工艺规范(见下表1-7)

1-6

17

1-7

第七章 其它电镀

 镀铜﹕镀铜层呈粉红色﹐质柔软﹐具有良好的延展性﹑导电性和导热性﹐

易于抛光﹐经适当的化学处理可得古铜色﹑铜绿色﹑黑色和本色等装饰色彩。镀铜易在空气中失去光泽﹐与三氧化碳或氯化物作用﹐表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层﹐受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜﹐因

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此﹐做为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层。

 镀镉﹕镉是银白色有光泽的软质金属﹐其硬度比锡硬﹐比锌软﹐可塑性好

﹐易于锻造和辗压。镉的化学性质与锌相似﹐但不溶解于碱液中﹐溶于硝酸和硝酸铵中﹐在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒﹐必须严格防止镉的污染。因为镉污染后的危害很大﹐价格昂贵﹐所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有﹕氨羧络合物镀镉﹑酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉﹑碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等。

 镀锡﹕锡具有银白色的外观﹐原子量为118.7﹐密度为7.3g/cm3,熔点为

2320C﹐原子价为二价和四价﹐故电化当量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h。锡具有抗腐蚀﹑无毒﹑易铁焊﹑柔软和延展性好等优点。锡镀层有如下特点和用途﹕1﹐化学稳定性高﹔2﹐在电化序中锡的标准电位纰铁正﹐对钢铁来说是阴极性镀层﹐只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体﹔3﹐锡导电性好﹐易焊﹔4﹐锡从-130C起结晶开始开始发生变异﹐到-300C将完全转变为一种晶型的同素异构体﹐俗称”锡瘟”﹐此时已完全失去锡的性质﹔5﹐锡同锌﹑镉镀层一样﹐在高温﹑潮湿和密闭条件下能长成晶须﹐称为长毛﹔6﹐镀锡后在2320C以上的热油中重溶处理﹐可获得有光泽的花纹锡层﹐可作日用品的装饰镀层。

 电镀单金属方面还有镀铅﹑镀铁﹑镀银﹑镀金等。

 电镀合金方面有﹕电镀铜基合金﹐电镀锌基合金﹐电镀镉基﹑铟基合金﹐

电镀铅基﹑锡基合金﹐电镀镍基﹑钴基合金﹐电镀钯镍合金等。  复合电镀方面有﹕镍基复合电镀﹐锌基复合电镀﹐银基复合电镀﹐金刚石

镶嵌复合电镀。

第八节 镀层性能测试

第一节 电镀层外观检验

 金属零件电镀层的外观检验是最基本﹐最常用的检验方。外观不合格的

镀件就无需进行其它项目的测试。

 检验时用目力观察﹐按照外观可将镀件分为合格的﹑有缺陷的和废品

三类。  外观不良包括有针孔﹐麻点﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脱落﹑阴阳面﹑斑

点﹑烧焦﹑暗影﹑树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷。

第二节 结合力试验

 镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度﹐即单位面积的镀层从基

体金属上剥离所需要的力。

 镀层结合力不好﹐多数原因是镀前外理不良所致。另外﹐镀液成分与工

艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊﹐均对镀层结合

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力有明显影响。

 评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法﹐是以

镀层金属和基体金属的物理-机械性能的不同为基础﹐即当试样经受不均匀变形﹐热应力和外力的直接作用后﹐检查镀层是否有结合不良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定﹕(一)弯曲试验﹔(二)锉刀试验﹔(三)划痕试验﹔(四)热震试验

第三节 电镀层厚度的测量

 电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。其中破坏

检测法有点滴法﹑液流法﹑溶解法﹑电量法和金相显微法等多种﹔非破坏检测法有磁性法﹑涡流法β射线反向散射法和光切显微镜法等等。  测量时除溶解法等是镀层的平均厚度外﹐其余多数是镀层的局部厚度。因此﹐测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度﹐计算其平均值作为测量厚度结果。

第四节 孔隙率的测定

 镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道 。孔隙大小影响镀

层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法﹑涂膏法﹑浸渍法等。 1. 贴滤纸法﹕将浸有测试溶液的润湿纸贴于经预处理的被测试闰上﹐滤

纸上的试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用﹐生成具有物征颜色的斑点在滤纸上显示。然后以滤纸上有色斑色的多少来评定镀层孔隙率。

2. 涂膏法﹕将含有相应试液的膏状物涂覆于被测试样上﹐通过泥膏中的试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐生成具有特征颜色的斑点﹐要据此斑点来评定镀层的孔隙率。

3. 浸渍法﹕将试样浸于相应试液中﹐通过试液渗入镀层孔隙与基体金属

或中间镀层作用﹐在镀层表面产生有色斑点﹐然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层的孔隙率。本法适用于检验钢铁﹑铜或铜合金和铝合金基体表面的阴极性镀层的孔隙率。

第五节 镀层显微硬度的测定

一、硬度是镀层的重要机械性能之一。镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组

织。为了消除基体材对镀层的影响和镀层厚度对压痕尺寸了限制﹐一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头﹐在一定静负荷的作用下﹐压入试样的镀层表面或剖面﹐获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率﹐测量其对压痕对角线长度。

第六节 镀层内应力的测试

二、镀层内应力是指在没有外在载荷的情况下﹐镀层内部所具有的一种平

衡应力。用来测量镀层宏观应力的方法有﹕幻灯投影法﹑电阻应变仪法﹑螺旋收缩仪法﹑X射线衍射法等多种。

第七节 电镀层脆性测试

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三、镀层脆性是镀层物理性能中的一项重要指标。脆性的存在往往会导致镀层开裂﹐结合力下降﹐乃至直接影响镀件的使用价值。

四、镀层脆性的测试﹐一般通过试样在外力作用下使之变形﹐直至镀层产

生裂纹﹐然后以镀层产生裂纹时的变形程度或挠度值大小﹐作为评定镀层脆性的依据。

五、测定镀层脆性的方法有杯突法﹑静压挠曲法等。测定镀层韧性的方法有

心轴变曲法等。

第八节 氢脆性的测试

    第九节     金属材料在氢和应力联合作用下产生的早期脆断现象叫氢脆。测定氢脆

的方法有延迟破坏试验﹑缓慢弯曲试验等方法。

延迟破坏试验﹕此法适合于超高强度钢的氢脆试验﹐是一种灵敏而可

靠的试验方法。试验时﹐将做成的三根缺口棒状试样放在持久强度试验机或蠕变试验机上﹐在材料脆断的时间﹐若三根平行试验的试样在规定的时间内均不脆断﹐即为合格。

缓慢弯曲试验﹕此法对低脆性材料比较灵敏。测试时应注意﹕试片在热

处理后如果变形﹐应静压校平﹔镀前应消除应力﹐镀扣要严格除氢﹔试前应选足够数量的试样材料进行空白试验﹐便于分析试验结果和选择合适的折断轴直径。

挤压试验﹕将需检验的垫圈在同一直径的螺杆上﹐每一螺杆套10~~15

个﹐螺杆两端旋上螺母﹐然后夹在虎钳上﹐用扳手将螺母旋紧到垫圈开口处挤平。放置24小时﹐然后松开﹐用5倍放大镜检查受试垫圈产生裂纹和断裂的结果以脆断率表示 脆断率=b/aX100(%) (a-受试垫圈总数,b-产生裂纹或断裂数)

镀层焊接性能的测试

镀层焊接性是表示焊锡在欲焊在欲焊金属表面流动的难易程度。评定镀

层焊接性的方法有流布面积法﹑润湿时间法和蒸汽考验法。

流布面积法﹕本法是将一定质量的焊料放在待测试样表面上﹐滴上几

滴松香异丙醇剂﹐放在加热板上加热至250OC﹐保持2分钟﹐取下试样﹐然后用面积仪检查计算焊料涂布面积。评定方法﹕流布面积愈大﹐镀层焊接愈好。

润湿时间法﹕本法是通过熔融焊料对规定试样全部润湿的时间来区别

焊接性。测试时﹐将10块一定规格的试样先浸以松香丙醇焊剂﹐再浸入250 OC的熔融焊料中﹐浸入时间根据10块不同编号的试样﹐分别控制1~~10S﹐然后立即取出。冷却后后检查试样是否全部被润湿﹐取后以全部被润湿的试样的最短时间﹐评定镀层焊接性能。一般以2S以内全部润湿以好﹐10S润湿为最差。

蒸汽考验法﹕本法是将试样放在连续的水面上部﹐溶器盖呈型﹐以防

盖上的冷凝水滴在试样表面而影响测试。试样与沸水相距100mm﹐与

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顶盖相距50mm。经过240h后﹐不管试样变色与否﹐让试样在空气中干燥﹐然后用流布面积法或润湿时间法测试﹐根据结果评定合格与否。

第九章 电镀层的选择及标记

第一节 对电镀层的要求 电镀层的主要目的用于﹕

1. 保护金属零件表面﹐防止腐蚀 2. 装饰零件外表﹐使外表美观 3. 提高零件的工作性能

电镀层种类和厚度的选择﹐主要取决于下列因素﹕ 1. 零件的工作环境

2. 被镀零件的种类﹑材料和性质 3. 电镀层的性质和用途

4. 零件的结构﹑形状和尺寸的公差 5. 镀层与其互相接触金属的材料﹑性质 对电镀层的要求﹕

1. 镀层与基体金属﹑镀层与镀层之间﹐应有良好的结合力 2. 镀层应结晶细致﹑平整﹑厚度均匀

3. 镀层应具有规定的厚定和尽可能少的孔隙

4. 镀层应具有规定的各项指标﹐如光亮度﹑硬度﹑导电性等 第二节 镀层使用条件的分类

镀层的使用条件﹐按照气候环境程度分为以下三类。

第一类 腐蚀性比较严重的工作环境 第二类 腐蚀性中等的工作境 第三类 腐蚀性轻微的工作环境

从保护基体金属免腐蚀的要求来看﹐一般可考虑﹕

A. 贵金属﹑含铬18%以上的不锈钢﹑轧制的磁性合金材料﹑以及镍铜合

金等﹐一般不需再加保护层

B. 碳钢﹑低合金钢和铸铁制造的零件﹐大气中容易腐蚀﹐应加保护层。 C. 铜和铜合金制造的零件﹐根据不同的使用条件﹐采用光亮酸洗﹑钝化﹑电镀或涂漆保护等。用磷青铜或铍青铜制造的精密零件可以不进行表面处理。

D. 铝和铝合金制造的零件﹐可以采用阳极氧化和封闭处理。

E. 锌合金制造的可以零件﹐可以采用磷化﹑钝化﹑电镀或涂漆防护 第三节 电镀层的选择

镀层按其用途可分为下列三类﹕

1. 防护性镀层

2. 防护-装饰性镀层

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1-8 各类电镀层的特性及作用见下表(1-8)﹐供选择时参考: 镀层系列 防 护 装 饰 性 镀 层 镀层类别 特性和用途 备注 铜﹑镍﹑铬镀铜层结构细密﹐结合力好﹐性质柔软﹐容易抛光。在 大气中易受腐蚀介质的侵蚀。 及铜-镍-铬镀镍层外观好﹐机械性能和耐蚀性能均优良。但镀层多在广州和海南复合镀层 孔﹐容易产生针孔腐蚀。不同含硫量的双层镍﹑三层镍岛地区室外大 能在效地提高防护性能 在铜-镍底层上镀一层0.5μm(超过此厚度易产生裂纹)气腐蚀试验表的铬﹐可获得美丽的装饰外观。采用微裂纹镀铬或微孔明﹕铜-镍-铬组镀铬工艺﹐可提高整个组合镀层的防护性 铜﹕1.用作铜-镍-铬组合镀层的底层 合镀层达45μm2.镀铜防止钢铁局部渗碳和渗氮 以上﹐可保持 3.镀覆电器灭弧栅片﹐印刷电路和电铸模等 镍﹕常用件铜-镍-铬组合镀层中的中间层﹔也可单独用三年而基体金作防护-装饰性镀层﹐其厚度要足以防止有针孔 属不产生锈蚀 用作机械械﹑电器﹑医疗械和日用五金的防护-装饰 铜-锡合金含锡10%~~15%的低锡青铜﹐具有良好的抛旋光性能﹐ 镀层孔隙小﹐耐蚀性好。低锡青铜因大气中容易氧化变镀层 色﹐必须套铬 含锡40%~~50%的高锡青铜﹐外观呈银白色﹔硬度介于镍与铬之间﹔经抛光后﹐其反射率仅次于银﹔在大气中不易失去光泽﹔能耐弱酸﹐弱碱和食品中有机酸的腐蚀﹔同时具有良好的导电性和焊接性。但是镀层性脆﹐不能承受敲打或变形 低锡青套铬后﹐可作机械﹑轻工业和日用五金的防护-保护性镀层 高锡青铜可用来代银铬﹐铬﹐作反光镜﹑仪器仪表﹑日用五金﹑餐具﹑乐器等防护-装饰性镀层 锌-铜合金含铜25%左右的合金﹐有银白色光泽﹐成本低﹐保护性在工业大气条好。对铜铁来说﹐属阳极性镀层。在潮湿环境下﹐外观镀层 件下﹐锌铜合不如镍稳定﹐容易产生白色腐蚀点 套铬后作轻工业产品﹐一般用作户内产品的防护-装饰金的防护-装饰性能比镀镍层镀层 好 锌-铁-镍合这两种合金有银白色处观﹐其电极电位同锌铜合﹐在潮 湿环境下容易产生白色腐蚀点。可从焦磷酸盐电解液中金及锌-铁镀取 合金镀层 套铬后﹐用来代替锌-铜合金镀层﹐作一般户内产品防护-装饰用 金﹑金合金镀金层﹐或含金75%~~80%的合金镀层(其余为银﹑镍镀金不宜用银或铜等)﹐色泽美观﹑持久 镀层 作底层 作首饰等贵重产品装饰用 黑镍镀层 是一种黑亮耀目的镀层﹐镀层很脆﹐弯曲时容易起皮或 剥落﹐厚度不能超过1.5μm 作机械﹑光学仪器装饰用 3. 工作保护镀层 防 护 装 饰 23

性 镀 层 高 硬 度 耐 磨 镀 层 高 导 电 ﹑ 易 千 焊 镀 层 高 导 电 ﹑ 易 千 焊 镀 层 耐 磨 镀 层 锡-镍合金含锡65%的合金﹐外表像光亮的镍或铬﹐微带玫瑰色﹐ 有极高的耐蚀性能和抗暗性能。镀层硬度介于镍﹑铬之镀层 间﹔延性好﹔内应力很小 可代替铜-镍-铬镀层﹐作防护-装饰用 硬铬镀层是本表所列诸镀层中硬度最高的﹐能提高工作镀硬铬的基体硬铬 使用寿命 金属必须有足镀覆工具﹑刃具﹔修复曲轴﹑齿轮﹑活塞环﹔以及其它够的硬度 要求提高硬度和而磨的零作 硬镍化学镀硬度略低于硬铬﹐较容易接受机械加。沉积速度快﹐对 于复杂零件能获得较均匀的镀层﹐除氢较容易﹔耐磨和镍 耐腐蚀性好﹔镀层均匀﹔硬度随含磷量增加而提高﹐如果在400℃下﹐热处理1h﹐可提高硬度一级 用作耐磨﹑耐腐蚀的镀层 耐磨﹑耐腐蚀﹐接触电阻稳定。但镀层容易产生内应力价格昂贵 镀铑 和脆性 用作电器和电子工业比较重要的触头镀层 价格低廉﹐镀层软﹐容易机械加工。电镀后经渗碳﹑渗 镀铁 氮处理可提高硬度。镀层厚度可达1mm以上 修复磨损零件和加尺寸不足的零件﹔印刷工业中﹐镀在铅版﹑铜版﹑活字版上﹐提高耐磨性 镀锡镍合金 硬度介于镍与铬之间﹐具有容易千焊的特点 用于印刷线路等 金﹑金合金金导电性好﹐接触电小﹐镀金作焊接用得很广泛﹐但只在低负荷﹐纯能用10μm以下的箔金﹐否则﹐焊接时会生成金锡中金接角电阻约镀层 间层﹐使联接点发脆和润滑性下降。为了克服纯金耐磨为钯的1/3﹑铑性差的缺点﹐通常用金合金代替纯金。但合金比纯金接的1/6﹔高负荷触电阻大五倍。此外金合金的千焊和防护性不如纯金好 时为钯﹑铑的1/10 银导电率和反射系数很高﹐镀层软﹐耐磨差。在大气中镀银后﹐需进镀银层 易受硫化物作用变暗﹐接触电阻增加。在与塑料﹐陶瓷行抗暗处理 组装时﹐镀层会向绝缘层迁移﹐甚至造成短路。电气工业广泛导电镀层 锡性质柔软﹐千焊性好。对硫化物也很稳定。存放时间 镀锡层 较久时﹐千焊变难﹐镀后浸入热油中进行流平﹐可延长存放时间。广泛用于保护铜导线和导电零件﹐防止氧化或硫化。也用于需要焊接的零件 锡镍合金镀锡镍合金镀液的均镀能力特别好﹐镀层厚度可很大﹐耐 磨﹑耐腐蚀性好。如果允许采用稍强的焊剂﹐而其它镀层 层不能采用时﹐可用这种合金 锡锌合金镀锡镍合金有极好的千焊性和耐蚀性。一般用于需要千焊 的钢制零件﹐如电讯﹑电子零件﹑线缆接头和继电器组层 件等 铅基合金镀层耐疲劳性能比锡基合金好﹐但耐磨性和耐 蚀性相反。当负荷不大﹐耐疲劳性能要求不高时﹐用锡锡基合金 基合金﹐该合金使用寿命长。用于轴承表面的镀层 银-铅-锢合用于高速和高负荷的轴承﹐其使用寿命比巴比脱轴承合 金高30倍﹐比铜﹑铅合金高10倍 金镀层 铅基合金

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磁 性 镀 层 锢的熔点155℃﹐扩散能力好﹐选择适当的基体金属镀 锢﹐用扩散方法可获得各种用途的含锢合金镀层﹐例如﹐在银轴承上镀铅和锢﹐然后加热扩散﹐可形成适合于作飞机发动机轴承用的银-铅-锢合金镀层 镍-钴合金磁性范围广﹐用作录音带和电子计算器的磁性镀层﹐亦 可铸成磁性材料 镀层 镀锢层 镍-铁合金纯镍和铁20%的镍铁合金﹐适用于低矫顽力的磁性镀层 如果加入少量磷或其综改性镀层 元素﹐可作高矫顽力镀层

电镀层的推荐厚度(JB/288-75) 镀锌层和镀隔层的推荐厚度见表(1-9) 基体金属 零件类别 镀层类别 1-9

镀后处理 使用条件(1) І 最小厚度(μm) 24 12 6 12 9 6 12 锌 一般结构零件(2) 镉 碳 钢 紧 固 零 件 ≧M14 M8~~M12 ≦M6 ≧M14 M8~~M12 ≦M6 锌 弹性零件(3) 镉 1. 镉 钝化 锌 钝化 П Ш І П Ш І﹑П﹑Ш 9 6 12 І﹑П﹑Ш 9 6 І﹑П 除氢 + 钝化 Ш І﹑П Ш 12 6 9 6 使用条件﹕І-腐蚀性比较严重的工作环境﹔П-腐蚀性中等的工作环境﹔Ш-腐蚀性轻微的工作环境。 2. 带螺纹的结构零件﹐按照零件的具体要求选镀层厚度 3. 细弹簧建议用不锈钢制造﹐不进行电镀

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防护-装饰性镀层的推荐厚度见表(1-10) 1-10 基体金属 零件类别 镀层类别 铜+镍+铬 碳钢 一般结构零件(2) 低锡青铜+铬 抛光 镀后处理 使用条件(1) І П Ш І П Ш І П﹑Ш І П﹑Ш І ﹑П﹑Ш 最小厚度(μm) 24+12+0.3 12+12+0.3 6+6+0.3 36+0.8 24+0.8 12+0.8 9+0.3 6+0.3 9 6 6 6 9 6 铜 和 铜 合 金 镍+铬 一般结构零件 镍或高锡青铜 抛光 镍或高锡青铜 镍 锡 电联接件(4) 银 钝化 1. 使用条件І ﹑П﹑Ш分类与表1-9注(1) 紧固零件 弹性零件(3) 2. 带螺纹的结构件﹐按照零件的具体要求选择镀层厚度 3. 代表用游丝﹑吊丝﹑波纹管等弹性零件﹐可不处理 4. 受摩擦或作能断开的导电零件﹐镀层厚度依工作条件而定 第四节 金属镀层表示方法(GB1238-76) 本标准适用于金属和非金属制件上的电镀﹑化学镀﹑热浸镀﹑真空镀发镀和表面化学处理。 A. 金属镀层的表示方法由三部分组成(GB1238-76)﹐每部分之间以圆点“‧”相连接。排列序如下﹕ 后處理鍍層厚度鍍層名稱鍍層特征鍍覆方法 B. 镀覆方法﹑处理方法﹑镀层特征﹑处理名称及处理均用汉语拼音字母表示(见下附表1-11~1-14)﹐镀层名称用元素符号表示。 名称 电镀 电化学处理 化学镀 化学处理 热浸镀 采用的汉字及汉语拼音 汉字 汉语拼音 Dian 电 化 浸 HUA Jin

采用符号 D H J 26

Pen 热喷镀 喷 Zheng 真空蒸发镀 蒸 注﹕在紧固件的标记中允许省略“D”。 1-12镀层特征﹑处理特征的符号 名 称 绝 缘 瓷 质 导 电 硬 质 松 孔 乳 色 黑 双 层 密 封 花 纹 全光亮 光 亮 光亮 半光亮 暗 缎面 细光缎面 粗光缎面 无光缎面 缎 Duan 亮 Liang P Z 1-11镀覆方法﹑处理方法的符号 汉字 绝 瓷 导 硬 松 乳 黑 双 封 纹 Jue Ci Dao Ying Kong Ru Hei 采用的汉字及汉语拼音 汉语拼音 采用符号 J C D Y K R H S F W L3 L2 L1 / U3 U2 U1 Shuang Feng wen 名 称 钝 化 氧 化 磷 化 铬酸阳极氧化 采用的汉字及汉语拼音 汉字 钝 氧 磷 铬氧 汉语拼音 Dun Yang Lin Ge Yang 采用符号 D Y L GY 名 称 钝化 氧化 磷化 着色 热熔 1-13处理名称的符号

采用的汉字及汉语拼音 汉字 钝 氧 磷 着 热 汉语拼音 Dun Yang Lin Zhao Re

采用符号 D Y L Z R 27

扩散 铬酸盐封闭 扩 铬封 Kuo Ge Feng K GF 1-14后处理的符号 C. 镀层厚度用数字表示单位为μm。其值为厚度范围下限. D. 颜色表示方法﹕

(1) 电镀后钝化常用颜色用汉语拼音字线表示(见下表1-15) 名称 白 黑 军绿 彩虹 采用的汉字及汉语拼音 汉字 白 黑 军 彩 汉语拼音 Bai Hei Jun Cai 采用符号 B H J C 注﹕在紧固件的标记中允许省略“C”。

1-15常用颜色符号

E. 合金镀层的表示方法

示例﹕电镀含锡60%的锡铅合金15~~20μm

D‧60SnPb15

电镀镍钴磷合金3~~5μm D‧80Ni20CoP3~5

F. 多层镀层的表示方法﹕

镀层名称应按镀覆顺序标出每层的名称与厚度﹐层间用斜线“/”隔开。 示例﹕以铜镍为中间层多层全光亮镀铬20~~30μm D‧L3Cu15/Ni10/Cr0.3

下表1-15中所列的准备工序﹐一般不应在表示方法中出现。若必须表示出准备工序时﹐以斜线“/”将准备工序符号与镀覆处理方法符号隔开。示例﹕喷砂后电镀锌7~~10μm PS/D‧Zn7

名称 有机溶剂除油 化学除油 化学酸洗 化学碱洗 电化学抛光 化学抛光 机械抛光 喷砂 喷丸 滚光 采用的汉字及汉语拼音 汉字 溶除 化除 化酸 化碱 电抛 化抛 机抛 喷砂 喷丸 滚光 汉语拼音 Rong chu Hua chu Hua suan Hua jian Hua pao Ji pao Pen sha Pen wan Gun guang

RC HC HS HJ HP JP PS PW GG 28

采用符号 刷光 磨光 振动擦光 刷光 磨光 振光 Shua guang Mo guang Zhen guang SG MG ZG 1-15准备工序的符号 第五节 金属镀层表示方法(JIS H 0404) A. 金属镀层的表示方法由四部分组成(JIS H 0404)﹐ 金属镀覆排列方式 鍍覆方法基體材料鍍覆名稱鍍覆層厚度鍍覆層特層后處理使用環境symbol indicatingthe platingsymbol indicatingsymbol indicatingsymbol indicatingsymbol indicatingthe classification ofthe classification ofthe thickness of the type of coatingcoatingbasis materialbasis materialsymbol indicatingthe after treatmentsymbol indicatingthe using environment 示例﹕Ep-Fe/Cu 20, Ni 25 b,Cr o,1 r/:A 化学处理和电化学处理排列方式 鍍覆方法基體材料鍍覆層等級后處理使用環境symbol indicatingthe platingsymbol indicatingthe classification ofbassis materialsymbol indicatingthe grade of coatingsymbol indicatingthe after treatmentsymbol indicatingthe using environment 示例﹕Ep-Fe/Zn [2]/CM 2:C 镀覆方法﹑镀层特征﹑处理名称及使用环境均用英文字母表示(见下附表1-16~1-19)﹐镀层名称﹐基休材料用元素符号表示 1-16 symbol indicating the plating 方法名称 电镀 化学镀 电化学处理 化学处理 英文 electroplating Autocatalytic plating Chemical treatment 符号 Ep Ap Ct Electrochemical treatment Et

1-17 symbols indicating aftertreament Aftertreatment Hydrogen removing baking Diffusion heat treatment Gloss chromate treatment Coloured chromate treatment Symbol HB DH CM 1 CM 2

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Painting Coluring Antitarnish treatment PA CL AT Informative refernce (classification of coatings) 1-18 symbol indicating aftertreatments Type of coating Gloss coating Dull-finish coating Velvet-like coating Nonsmooth coating Dull coating Composite coating Black coating Duplex plated coating Triplex plated coating Normal coating Microporous coating Microcracked coating Crack-free coating

1-19 using environments, using environmental conditions and symbols Using Using environment condition symbol environment A B C D

Outdoor environment strongly corrosive Ordinaryoutdoor environement Indoor environment high in humidity Ordinary indoor environment A B C D Examples for informative reference Seashore industrial region ,etc. Rural district residential District, etc. Bathroom ,kitchen, etc. Living house, office, ect. Symbol b s v n m cp bk d t r mp mc cf Nickel coating and the like Copper,coating,nickel,coating, chromium coating, gold coating ,silver coating, alloy coating Chromium coating 第十章 参考文献

<<电镀手册>>----------(国防工业出版社)

<<表面工程手册>>----(机械工业出版社)

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<<现代表面技朮>>----(机械工业出版社)

<<金属表面处理-JIS HANDBOOK>>----(日本规格协会)

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