表格模板-6现代表面技术电镀1 精品.ppt

《表格模板-6现代表面技术电镀1 精品.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《表格模板-6现代表面技术电镀1 精品.ppt（64页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、表面技术概论表面技术概论 -第六章 电镀 山东科技大学材料学院山东科技大学材料学院 2015生活中电镀产品比比皆是：生活中电镀产品比比皆是：大量工艺品采用电镀技术：大量工艺品采用电镀技术：2011第第83届奥斯卡金像奖届奥斯卡金像奖 奥斯卡小金人：奥斯卡小金人：五次电镀，先后五次电镀，先后镀上铜、镍、银，及一层厚实的镀上铜、镍、银，及一层厚实的24k24k黄金。黄金。毛坯制备和打磨毛坯制备和打磨 本章主要内容：本章主要内容： 6.1、电镀概述、电镀概述 6.2、电沉积基本原理、电沉积基本原理 6.3、合金电镀、合金电镀 6.4、复合镀、复合镀 6.5、电刷镀、电刷镀 6.1 电镀电镀n利用电解

2、原理在工件表面上镀上一薄层其它金属或合金的利用电解原理在工件表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺，从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导一层金属膜的工艺，从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。电性、反光性及增进美观等作用。 6.1.1电镀的现状和发展趋势：电镀的现状和发展趋势：电镀隶属于表面处理技术领域，在金属精饰中按吨位计占加工电镀隶属于表面处理技术领域，在金属精饰中按吨位计占加工的首位的首位。电镀的发展分三个时期：第一个时期是为了改善光泽。电镀的发展分三个时期：

3、第一个时期是为了改善光泽或耐蚀性。第二个时期是因为劳力不足而迈向省力化、自动化。或耐蚀性。第二个时期是因为劳力不足而迈向省力化、自动化。第三个时期为减轻公害时期，以拓展自身的生存空间第三个时期为减轻公害时期，以拓展自身的生存空间未来电镀的发展方向未来电镀的发展方向: :合金和复合镀层等功能性电镀的研究合金和复合镀层等功能性电镀的研究, ,更加更加节能的电镀工艺节能的电镀工艺, ,低污染化以及新型电镀的研究低污染化以及新型电镀的研究, ,以适应科技和生以适应科技和生产的需要产的需要, ,拓展行业的生存空间拓展行业的生存空间（1）装饰与防护作用：）装饰与防护作用： 装饰性、耐磨、耐蚀、焊接性装饰性

4、、耐磨、耐蚀、焊接性（2）获得功能性镀层）获得功能性镀层： 导电镀层、磁性镀层、耐热镀层等。导电镀层、磁性镀层、耐热镀层等。n镀层一般为几微米到几十微米厚。镀层一般为几微米到几十微米厚。n电镀工艺设备较简单，操作条件电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制。易于控制。n镀层材料广泛，成本较低，因而镀层材料广泛，成本较低，因而在工业中广泛应用。在工业中广泛应用。6.1.2 6.1.2 电镀的目的电镀的目的6.1.3电镀分类：电镀分类：挂挂 具具滚桶滚桶电电镀镀方方式式常规电镀常规电镀脉冲电镀脉冲电镀电刷镀电刷镀电电 铸铸滚滚 镀镀连续电镀连续电镀挂挂 镀镀自动挂镀线自动挂镀线滚滚 镀镀连续电镀连续电

5、镀电镀镀层分类：电镀镀层分类：按使用性能分类可分为：按使用性能分类可分为：防护性镀层：防护性镀层：例如锌、锌例如锌、锌- -镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。防护防护- -装饰性镀层：装饰性镀层：例如例如 Cu-Ni-CrCu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，镀层等，既有装饰性，亦有防护性。亦有防护性。电机配件电机配件-钕铁硼磁钢钕铁硼磁钢 电镀电镀Zn钢管钢管装饰性镀层：装饰性镀层：例如例如AuAu及及CuCuZnZn仿金镀层、黑铬、黑镍镀仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。层等。耐磨和减磨镀层耐磨和减磨镀层: :例

6、如硬铬，松孔镀，例如硬铬，松孔镀，NiNiSiCSiC，Ni-Ni-石石墨，墨，Ni-PTFENi-PTFE（聚四氟乙烯）复合镀层等。（聚四氟乙烯）复合镀层等。电性能镀层电性能镀层: : 例例: Au: Au，AgAg镀层等，既有高的导电率，又镀层等，既有高的导电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。可防氧化，避免增加接触电阻。时速时速350公里客运专线无砟道岔公里客运专线无砟道岔电镀复合减磨镀层电镀复合减磨镀层 电镀黑铬吸热板电镀黑铬吸热板 磁性能镀层磁性能镀层: :例如软磁性能镀层有例如软磁性能镀层有Ni-FeNi-Fe，Fe-CoFe-Co镀层；硬磁性能有镀层；硬磁性能有Co-PCo-P，C

7、o-NiCo-Ni，Co-Ni-PCo-Ni-P等。等。可焊性镀层可焊性镀层: :例如例如Sn-PbSn-Pb，CuCu，SnSn，AgAg等镀层。可改善可焊性，在电等镀层。可改善可焊性，在电子工业中广泛应用。子工业中广泛应用。耐热镀层耐热镀层: :例如例如Ni-WNi-W，NiNi，CrCr镀层，镀层，熔点高，耐高温。熔点高，耐高温。修复用镀层修复用镀层: :易磨损件，采用电易磨损件，采用电镀修复尺寸。镀修复尺寸。按镀层与基体金属之间的电化学性质分类按镀层与基体金属之间的电化学性质分类: :n阳极性镀层阳极性镀层: :凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀

8、层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。n阴极性镀层阴极性镀层: :镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。按镀层的组合形式分按镀层的组合形式分: :n单层镀层单层镀层，如，如ZnZn或或CuCu层；层；n多层金属镀层多层金属镀层，例如，例如Cu-Sn/CrCu-Sn/Cr，CuCuNiNiCrCr镀层等；镀层等；n复合镀层复合镀层，如，如 Ni-A2O3Ni-A2O3，Co-SiCCo-SiC等。等。电镀技术：电镀技术：6.2 电镀

9、原理电镀原理借助外加直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体的表面沉借助外加直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体的表面沉积一金属或合金层的方法，称为电镀。积一金属或合金层的方法，称为电镀。 图例：图例：阴极主要反应阴极主要反应 : : CuCu2+2+ + 2e + 2e- - Cu Cu 阳极主要反应阳极主要反应 : :Cu CuCu Cu2+2+ + 2e + 2e- - 阴极副反应阴极副反应 : : 2H2H3 3O O+ + + 2e + 2e- - H H2 2 + 2H + 2H2 2O O 阳极副反应阳极副反应 : :6H6H2 2O OO O2 2 + 4H + 4

10、H3 3O O+ + + 4e + 4e- - 电镀的过程及反应电镀的过程及反应: :n 阴极还原反应：阴极还原反应：MeMen+n+ne=Me +ne=Me n 阳极氧化反应：阳极氧化反应：Me-ne= MeMe-ne= Men+ n+ 上料上料脱脂脱脂酸洗酸洗活化活化预镀预镀电镀电镀水洗水洗钝化钝化封孔封孔干燥干燥下料下料前处理前处理电电 镀镀后处理后处理电镀流程分析电镀流程分析：前处理的方式有前处理的方式有: 喷砂、磨光、抛光、热喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超声波脱脂、电脱脂、酸洗活浸脱脂、超声波脱脂、电脱脂、酸洗活化等。化等。后处理的方式有：后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封

11、孔等钝化、中和、着色、防变色、封孔等6.2.1金属的电沉积基本知识金属的电沉积基本知识n电镀溶液电镀溶液 电解液主要是水溶液、有机溶液（前两者称电解液主要是水溶液、有机溶液（前两者称湿法电湿法电镀镀）和熔融盐（）和熔融盐（熔融盐电镀熔融盐电镀）。）。 通常镀液有以下成分构成通常镀液有以下成分构成: : 主盐主盐 （金属供给剂）：（金属供给剂）：所需沉积金属的可溶性盐所需沉积金属的可溶性盐, ,有单盐如硫有单盐如硫酸铜和络盐如氰锌酸钠等。酸铜和络盐如氰锌酸钠等。 镀液改良剂：镀液改良剂：为改善镀层的性能和质量，一般添加一种或者多为改善镀层的性能和质量，一般添加一种或者多种化合物调整溶液的功能。种

12、化合物调整溶液的功能。 配合剂：配合剂：改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程。改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程。 导电盐：导电盐：提高镀液的导电能力。提高镀液的导电能力。 缓冲剂：缓冲剂：使镀液具有自行调节使镀液具有自行调节pHpH值能力。值能力。 镀液稳定剂：镀液稳定剂：稳定镀液，防止金属盐水解或形成沉淀等。稳定镀液，防止金属盐水解或形成沉淀等。 阳极活化剂：阳极活化剂：维持阳极活性状态，不会发生钝化。维持阳极活性状态，不会发生钝化。 特殊添加剂：特殊添加剂：光亮剂、晶粒细化剂等。光亮剂、晶粒细化剂等。6.2.2电沉积的基本条件电沉积的基本条件某金属在阴极析出的必要条件：

13、某金属在阴极析出的必要条件：n阴极的电位负于该金属在该溶液中的平衡电位，并获得一阴极的电位负于该金属在该溶液中的平衡电位，并获得一定过电位。定过电位。某金属在阴极析出的充分条件：某金属在阴极析出的充分条件：n溶液中其他粒子不会优于该金属在阴极上首先析出。溶液中其他粒子不会优于该金属在阴极上首先析出。n例如：金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则氢在例如：金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则氢在电极上优先大量析出，金属就很难沉积出来。电极上优先大量析出，金属就很难沉积出来。金属还原的可能性金属还原的可能性从周期表中的位置，判断金属离子从水溶液中还原的可能性：从周期表中的位置，判断金属离子从

14、水溶液中还原的可能性：n金属元素在周期表中的位置愈靠左边，化学活泼性越强，还原金属元素在周期表中的位置愈靠左边，化学活泼性越强，还原的可能性越小。的可能性越小。n金属元素在周期表中的位置愈靠右边，化学活泼性越弱，还原金属元素在周期表中的位置愈靠右边，化学活泼性越弱，还原的可能性越大。的可能性越大。V5 . 10铬分族铬分族金属还原的可能性金属还原的可能性6.2.36.2.3金属电沉积过程金属电沉积过程n将直流电流的正负极分别用导线连接到渡槽的阴、阳极将直流电流的正负极分别用导线连接到渡槽的阴、阳极上上-电镀液中的阴、阳离子受到电场作用电镀液中的阴、阳离子受到电场作用-有规则的移有规则的移动动:

15、 : 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，金属离子在阴阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，金属离子在阴极上还原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子极上还原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子。阴极还原反应：阴极还原反应：MeMen+n+ne=Me +ne=Me 阳极氧化反应：阳极氧化反应：Me-ne= MeMe-ne= Men+ n+ (1) (1)传质步骤：传质步骤：电迁移电迁移、扩散、对流、扩散、对流 (2)(2)前置化学步骤前置化学步骤: : 有两种类型：有两种类型：配位数降低配位数降低配位体转换配位体转换Zn(OH)42- Zn(OH)2 + 2OH- Zn(OH)2 + 2e Zn +

16、2OH- Zn(CN)42- + 4OH- Zn(OH)42- + CN-Zn(OH)42- Zn(OH)2 + 2OH-Zn(OH)2 + 2e Zn + 2OH- 实际上大部分金属电沉积的过程是由一系列步骤组成实际上大部分金属电沉积的过程是由一系列步骤组成: :镀层沉积物形态镀层沉积物形态n工艺参数的变化可导致各类的中间或混合型的结构的出现。工艺参数的变化可导致各类的中间或混合型的结构的出现。成长的结晶形态和生长方式与过电位和电流密度密切相关。成长的结晶形态和生长方式与过电位和电流密度密切相关。n 层状层状 金字塔棱锥状金字塔棱锥状 块状块状 屋脊状屋脊状 立方层状立方层状 螺旋螺旋 枝晶枝晶 晶须晶须 粉状粉状不同电流密度下不同电流密度下Fe -WFe -W镀层表面的镀层表面的SEMSEM形貌形貌 不同电流不同电流密度下密度下Fe-WFe-W镀层镀层的截面的截面SEMSEM形貌形貌 影响电镀层质量的基本因素：影响电镀层质量的基本因素：（1 1）镀液的影响：）镀液的影响： 溶液的组成、各成分的含量以及附加盐、溶液的组成、各成分的含量以及附加盐、添加剂的含量等都会影响镀层质量。添加剂