1、第一部分 電 鍍第一章 緒論第二章 電鍍理論基礎(chǔ)第三章 電鍍工藝第四章 鍍液性能和鍍層質(zhì)量檢驗(yàn)第五章 電鍍?cè)O(shè)備第一章 緒 論1. 1. 什么是電鍍什么是電鍍2. 2. 鍍層的分類(lèi)鍍層的分類(lèi)3. 3. 鍍層的選擇鍍層的選擇4. 4. 電鍍的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展概況電鍍的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展概況第一章 緒 論1. 什么是電鍍（掌握） 1.1 定義 1.2 基本過(guò)程和設(shè)備 1.3 工藝參數(shù) 1.4 電流效率 1.5 電鍍方式電解電解 在含金屬鹽的溶液中，用通入外加電流電流的方法使金屬離子金屬離子( (或其絡(luò)離子或其絡(luò)離子) )在在陰極上還原為金屬陰極上還原為金屬電鍍電鍍(electroplating) 利用利用電解電解

2、使金屬或合金使金屬或合金沉積沉積在制件表面，在制件表面， 形成形成均勻，致密，結(jié)合力良好均勻，致密，結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程。的金屬層的過(guò)程。1.1定義定義利用電解使金屬離利用電解使金屬離子還原成金屬，子還原成金屬，沉沉積在陰極上。積在陰極上。電沉積電沉積利用電解使金屬離子還利用電解使金屬離子還原成金屬，原成金屬，沉積在陰極沉積在陰極上，上，形成形成鍍層均勻、鍍層均勻、鍍鍍層層致密、致密、鍍層與基體鍍層與基體結(jié)結(jié)合力良好合力良好的覆層。的覆層。電鍍電鍍注意注意：電解電解-電沉積、非電沉積電沉積、非電沉積電沉積電沉積- 電鍍、電鑄、電解精煉電鍍、電鑄、電解精煉1.2 基本過(guò)程基本過(guò)程與與設(shè)備設(shè)備

3、 電鍍基本過(guò)程與設(shè)備電鍍基本過(guò)程與設(shè)備 直流電源 + - - 陽(yáng)極 陰極 (工件工件) 電解液 鍍槽 被鍍工件被鍍工件和輔助陽(yáng)極輔助陽(yáng)極浸在電鍍液電鍍液中（鍍槽鍍槽）。被鍍工件接電源負(fù)極，輔助陽(yáng)極接電源電源正極。（5部分構(gòu)成）部分構(gòu)成）例例：普通鍍鎳用電解液普通鍍鎳用電解液， 主鹽主鹽： NiSO4 和和(或或)NiCl2 (提供鎳離子) 附加鹽附加鹽：硼酸（即緩沖劑）：硼酸（即緩沖劑） (維持電解液的pH值) (有的還加入NaCl 或或 Na2SO4 或H2SO4增加 電解液的導(dǎo)電性) 添加劑添加劑： 十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉 (降低鍍層孔隙) 電鍍液組成包括（電鍍液組成包括（4 4部分

4、部分）： 主鹽主鹽：提供被鍍金屬離子 附加鹽：附加鹽： (緩沖劑和強(qiáng)電解質(zhì)) 改善電解液性能(pH值和導(dǎo)電性) 絡(luò)合劑，添加劑：絡(luò)合劑，添加劑： 改善鍍層質(zhì)量 (含量多) (含量少) 添加劑(穩(wěn)定劑、表面活性劑、光亮劑)電鍍液電鍍液例例：光亮鍍銀電解液光亮鍍銀電解液 主鹽主鹽：AgCl，提供銀離子，提供銀離子 絡(luò)合劑絡(luò)合劑：KCN 附加鹽附加鹽：酒石酸鉀鈉（即緩沖劑）（即緩沖劑） 添加劑添加劑：釘炔二醇， 巰基苯并噻唑(光亮劑光亮劑) 電電鍍鍍基基本本過(guò)過(guò)程程與與設(shè)設(shè)備備 直流電源+ -陽(yáng)極電解液 鍍槽陰極陰極( (工件工件) ) 被鍍工件作為陰極，表面上主要發(fā)生金屬離金屬離子子( (或其絡(luò)離

5、子或其絡(luò)離子) )的還原的還原反應(yīng)，形成金屬鍍層，覆蓋在工件表面。簡(jiǎn)單金屬離子的還原簡(jiǎn)單金屬離子的還原： （如：硫酸鎳鍍鎳鍍鎳） Ni2+ + 2e = Ni陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)金屬絡(luò)離子的還原金屬絡(luò)離子的還原： （如：氰化物（如：氰化物鍍銅）鍍銅） Cu(CN)32- + e = Cu + 3CN-不溶性陽(yáng)極不溶性陽(yáng)極：在電鍍過(guò)程中在電鍍過(guò)程中不溶性陽(yáng)極不發(fā)生溶解，表面不溶性陽(yáng)極不發(fā)生溶解，表面上發(fā)生某些物質(zhì)的氧化反應(yīng)，上發(fā)生某些物質(zhì)的氧化反應(yīng)，而而金屬離子的消耗由添加主鹽金屬離子的消耗由添加主鹽進(jìn)行補(bǔ)充進(jìn)行補(bǔ)充。 典型電鍍典型電鍍：鉻酐鉻酐溶液溶液鍍鉻鍍鉻 電電鍍鍍基基本本過(guò)過(guò)程程與與設(shè)設(shè)備備

6、 直流電源+ -陰極電解液 鍍槽( (輔助輔助) )陽(yáng)極陽(yáng)極基本功能基本功能是構(gòu)成通電回路兩類(lèi)陽(yáng)極及陽(yáng)極反應(yīng)可溶性陽(yáng)極可溶性陽(yáng)極：即以被鍍金屬材料即以被鍍金屬材料制作陽(yáng)極，制作陽(yáng)極，如如鍍鎳鍍鎳用鎳制作陽(yáng)用鎳制作陽(yáng)極極，鍍銅鍍銅用銅制作陽(yáng)極用銅制作陽(yáng)極。 陽(yáng)極金屬被氧化，生成金屬離子以補(bǔ)充補(bǔ)充陰極反應(yīng)中金屬離子消耗Ni = Ni2+ + 2e大多數(shù)電鍍是大多數(shù)電鍍是可溶性陽(yáng)極（金屬離子濃度基本不變）（金屬離子濃度基本不變） 電鍍基本過(guò)程與設(shè)備電鍍基本過(guò)程與設(shè)備 直流電源直流電源 + - - 陰極 電解液 陰極 鍍槽鍍槽是盛裝電解液的器具。同時(shí)還要滿(mǎn)足滿(mǎn)足陰極和陽(yáng)極安裝陰極和陽(yáng)極安裝，電鍍過(guò)程中

7、加熱或冷卻加熱或冷卻等需要等需要。鍍槽鍍槽電源電源提供電鍍所需電流。大多數(shù)電鍍工藝為大多數(shù)電鍍工藝為直流電源直流電源，也有的電鍍工藝使用其它類(lèi)型電源 電源與鍍槽，電源與鍍槽，將在第五章介紹將在第五章介紹1.3 工藝參數(shù)工藝參數(shù)(8個(gè)個(gè))各組分各組分( (主鹽，附加鹽，添加劑，絡(luò)合劑主鹽，附加鹽，添加劑，絡(luò)合劑) )的濃度濃度或濃度范圍。常用單位： g/L 或ml/L電解液組成電解液組成( (配方配方) )電解液pH值操作條件操作條件溫度溫度或溫度范圍陰極電流密度陰極電流密度 i ic c (或記為 Dk )。常用單位： (A/dm2)。陰極電流效率陰極電流效率攪拌攪拌或陰極移動(dòng)陰極陰極/ /陽(yáng)

8、極面積比陽(yáng)極面積比(在某些電鍍工藝中)時(shí)間時(shí)間工藝參數(shù)工藝參數(shù)對(duì)電鍍工藝的要求對(duì)電鍍工藝的要求（了解）：）： (1)鍍液性能優(yōu)良鍍液性能優(yōu)良，能獲得質(zhì)量符合要求的鍍層；（如：穩(wěn)定性如：穩(wěn)定性等） (2)工藝范圍寬工藝范圍寬，易于操作和維護(hù)； (3)鍍液無(wú)毒或低毒鍍液無(wú)毒或低毒，操作安全，對(duì)環(huán)境污染小，三廢易處理； (4)鍍液對(duì)設(shè)備和廠房的腐蝕性小腐蝕性?。?(5)成本和加工費(fèi)用低費(fèi)用低。Q: 為了得到需要的鍍層厚度，為了得到需要的鍍層厚度， 如何計(jì)算電鍍的時(shí)間？如何計(jì)算電鍍的時(shí)間？ 陰極反應(yīng)為：Men+ + ne = Me 陰極電流密度為 ic (A/dm2)， 電鍍時(shí)間為 t (min) 按

9、Faraday電解定律定律，鍍層厚度h(um) 應(yīng)為)(67. 167. 1mdtkinFdtAihcc式中：A- 鍍層金屬原子量(g)，k=A/nF- 鍍層金屬電化當(dāng)量電化當(dāng)量 d 鍍層密度 (g/cm3)，F(xiàn)= 26.8 A.hQ: 但是，計(jì)算出的鍍層厚度與實(shí)測(cè)厚度不同，原因何在？但是，計(jì)算出的鍍層厚度與實(shí)測(cè)厚度不同，原因何在？ 注：物理量的單位注：物理量的單位1.4 電流電流效率效率問(wèn)題出在沒(méi)有考慮問(wèn)題出在沒(méi)有考慮 因?yàn)殛帢O電流不是全部用于金屬電沉積因?yàn)殛帢O電流不是全部用于金屬電沉積。Faraday定定律計(jì)算的鍍層重量稱(chēng)為律計(jì)算的鍍層重量稱(chēng)為“鍍層理論重量鍍層理論重量”，陰極電流效率可定

10、義為%100鍍層理論重量鍍層實(shí)際重量c或者%100總金QQcQ總總為通過(guò)陰極的總電量，為通過(guò)陰極的總電量，Q金金為為用于金屬沉積的電量。用于金屬沉積的電量。 ic金金 = ic c 用于金屬沉積的電流密度用于金屬沉積的電流密度為什么為什么“陰極電流不是全部用于金屬電沉積陰極電流不是全部用于金屬電沉積”？ 主反應(yīng)主反應(yīng)：被鍍金屬離子還原反應(yīng) 副反應(yīng)副反應(yīng)：其它物質(zhì)的還原反應(yīng)(其它雜質(zhì)離子)， 最常見(jiàn)的是氫離子還原反應(yīng)最常見(jiàn)的是氫離子還原反應(yīng)( (析氫反應(yīng)析氫反應(yīng)) )答：“在陰極上還有其它還原反應(yīng)在陰極上還有其它還原反應(yīng)”。為什么會(huì)為什么會(huì)發(fā)生副反應(yīng)？發(fā)生副反應(yīng)？-下一章再分析。 副反應(yīng)愈強(qiáng)，電

11、流效率愈低。不同鍍種的電流效率不副反應(yīng)愈強(qiáng)，電流效率愈低。不同鍍種的電流效率不同，同一鍍種的不同工藝的電流效率也不一樣。同，同一鍍種的不同工藝的電流效率也不一樣。就是因?yàn)楦狈磻?yīng)的差異。 陰極電流效率愈高，獲得同一厚度鍍層所消耗的電量愈小，陰極電流效率愈高，獲得同一厚度鍍層所消耗的電量愈小，電鍍時(shí)間愈短。因此電鍍時(shí)間愈短。因此陰極電流效率是一個(gè)很重要工藝參數(shù)陰極電流效率是一個(gè)很重要工藝參數(shù)。1.5 電鍍方式電鍍方式陽(yáng)極工工件件掛具掛具+-掛鍍掛鍍( (槽鍍槽鍍) )滾桶滾桶 (內(nèi)裝被內(nèi)裝被鍍工件鍍工件)滾鍍滾鍍+-工件工件陽(yáng)極陽(yáng)極包套包套(浸浸電解液電解液)刷鍍刷鍍第一章 緒 論2. 鍍層的分類(lèi)

12、（自學(xué)） 2.1 按使用目的 2.2 按鍍層結(jié)構(gòu) 2.3 按電化學(xué)關(guān)系2 鍍層分類(lèi)鍍層分類(lèi)（自學(xué)）（自學(xué)）防護(hù)鍍層和防護(hù)鍍層和防護(hù)防護(hù)裝飾鍍層裝飾鍍層功能性鍍層功能性鍍層按電化學(xué)關(guān)系陽(yáng)極性鍍層陰極性鍍層按鍍層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單鍍層組合鍍層復(fù)合鍍層按按使用目的使用目的（了解）（了解）提高金屬制品或零部件在服役環(huán)境中的抗腐蝕抗腐蝕能力防護(hù)鍍層防護(hù)鍍層同時(shí)具有防護(hù)防護(hù)作用和賦予制品美觀外表美觀外表的作用防護(hù)防護(hù)- -裝飾鍍層裝飾鍍層功能鍍層功能鍍層耐磨鍍層耐磨鍍層減摩鍍層熱加工用鍍層可焊性鍍層導(dǎo)電性鍍層磁性鍍層抗高溫氧化鍍層修復(fù)性鍍層防止熱處理時(shí)金屬部件某些部位滲碳或滲氮在金屬部件表面電鍍具有優(yōu)良抗高溫氧化能

13、力的鍍層修復(fù)磨損部件的尺寸鍍層分類(lèi)鍍層分類(lèi)按使用目的防護(hù)鍍層和防護(hù)裝飾鍍層功能性鍍層按電化學(xué)關(guān)系陽(yáng)極性鍍層陰極性鍍層按鍍層結(jié)構(gòu)按鍍層結(jié)構(gòu)（了解）（了解）簡(jiǎn)單鍍層簡(jiǎn)單鍍層組合鍍層組合鍍層復(fù)合鍍層復(fù)合鍍層簡(jiǎn)單鍍層簡(jiǎn)單鍍層只一層只一層鍍層鍍層?？梢藻兘饘?，也可以鍍合金。經(jīng)過(guò)鍍后處理可以提高鍍層性能。組合鍍層組合鍍層 幾層幾層相同金屬相同金屬但性能不同的鍍層組合，如 暗鎳暗鎳半光亮鎳半光亮鎳光亮鎳光亮鎳 不同金屬鍍層不同金屬鍍層迭加形成多層結(jié)構(gòu)，如 銅銅鎳鎳鉻鉻。復(fù)合鍍層復(fù)合鍍層固體微粒固體微粒均勻地分散均勻地分散在金屬中形成的鍍層，又稱(chēng)為彌散鍍層彌散鍍層。如 鎳鎳碳化硅碳化硅，銅銅氧化鋁氧化鋁鍍層分

14、類(lèi)鍍層分類(lèi)按使用目的防護(hù)鍍層和防護(hù)裝飾鍍層功能性鍍層按鍍層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單鍍層組合鍍層復(fù)合鍍層按電化學(xué)關(guān)系按電化學(xué)關(guān)系（掌握）（掌握）陽(yáng)極性鍍層陽(yáng)極性鍍層陰極性鍍層陰極性鍍層陽(yáng)極性鍍層陽(yáng)極性鍍層ZnFe電解液電解液 鍍層金屬的鍍層金屬的電位電位比基體金屬比基體金屬電位負(fù)電位負(fù)(即鍍層金屬比基體金屬活鍍層金屬比基體金屬活潑潑)，鍍層金屬與基體金屬組成電偶對(duì)時(shí)鍍層為陽(yáng)極鍍層為陽(yáng)極，如鋼鐵制如鋼鐵制品表面鍍鋅品表面鍍鋅-典型陽(yáng)極性鍍層典型陽(yáng)極性鍍層。陽(yáng)極性鍍層不僅可以起機(jī)械保護(hù)起機(jī)械保護(hù)作用作用，在鍍層缺陷和破損處還能起陰極保護(hù)作用起陰極保護(hù)作用。陰極性鍍層陰極性鍍層CrFe電解液電解液 鍍層金屬的鍍層金屬

15、的電位電位比基體金屬比基體金屬的電位正的電位正，鍍層金屬與基體金屬組成電偶對(duì)時(shí)鍍層金屬為陰鍍層金屬為陰極極，基體金屬為陽(yáng)極，如鋼鐵制品表面鍍鉻鍍鉻-典型陰極性典型陰極性鍍層鍍層，這是因?yàn)殂t很容易鈍化因?yàn)殂t很容易鈍化。陰極性鍍層只有機(jī)械保護(hù)作用陰極性鍍層只有機(jī)械保護(hù)作用。第一章 緒 論3. 鍍層的選擇（自學(xué)） 3.1 鍍層質(zhì)量的要求（掌握） 3.2 鍍層金屬和鍍層厚度的選擇（了解）3.1 鍍層鍍層質(zhì)量的質(zhì)量的要求要求（掌握）（掌握）鍍層光亮度，硬度，耐蝕性光亮度，硬度，耐蝕性等指標(biāo)符合規(guī)定。前三項(xiàng)前三項(xiàng)是是各種鍍層各種鍍層都需要達(dá)到的都需要達(dá)到的基本質(zhì)量要求基本質(zhì)量要求否則，鍍層不可能實(shí)現(xiàn)其防護(hù)

16、作用或其它功能，極易發(fā)生破壞。否則，鍍層不可能實(shí)現(xiàn)其防護(hù)作用或其它功能，極易發(fā)生破壞。鍍層結(jié)構(gòu)鍍層結(jié)構(gòu)細(xì)致緊密，連續(xù)細(xì)致緊密，連續(xù)， （孔隙盡量少。不允許有斑點(diǎn)孔隙盡量少。不允許有斑點(diǎn)）鍍層有鍍層有一定厚度一定厚度且且厚度厚度均勻均勻一致一致鍍層與基體以及各鍍層之間鍍層與基體以及各鍍層之間結(jié)合牢固結(jié)合牢固各種鍍層的各種鍍層的三大基本要求三大基本要求特殊要求：特殊要求： 首先，要考慮鍍層使用目的鍍層使用目的（即用途）（即用途） 防護(hù)鍍層防護(hù)鍍層，鍍層金屬必須在預(yù)定使用環(huán)境中有良好的耐蝕性能 防護(hù)防護(hù)裝飾鍍層裝飾鍍層，面層金屬應(yīng)具有美觀的外表和經(jīng)久的光澤 功能鍍層功能鍍層，鍍層金屬應(yīng)當(dāng)具有需要的功

17、能 其次其次，要考慮鍍層金屬與基底金屬，幾種鍍層要考慮鍍層金屬與基底金屬，幾種鍍層金屬之間的金屬之間的 相容性相容性，使相互接觸的零部件表面鍍層之間電位盡量接近電位盡量接近， 以免造成大的電偶腐蝕以免造成大的電偶腐蝕問(wèn)題。 3.2 3.2 鍍層金屬的選擇鍍層金屬的選擇（了解）（了解）鍍層選擇的實(shí)例3.2 鍍層厚度的選擇（了解）鍍層厚度的選擇（了解） 使用環(huán)境使用環(huán)境防護(hù)性鍍層的厚度取決于防護(hù)性鍍層的厚度取決于工件將使用的環(huán)境和要求工件將使用的環(huán)境和要求的使用壽命。的使用壽命。同一種鍍層應(yīng)用于不同的工作環(huán)境，環(huán)境腐蝕性愈強(qiáng)，鍍層厚度應(yīng)當(dāng)愈大。同一種環(huán)境中，當(dāng)要求增長(zhǎng)使用壽命時(shí)，鍍層厚度應(yīng)增加。G

18、B 979988 “鋼鐵上的鋅電鍍層”將鋅電鍍層分為5，8，12，25 m m 四個(gè)等級(jí)。5 m厚度僅用于干燥的室內(nèi)環(huán)境。對(duì)某些特殊用途厚度可以達(dá)到 40 m m。 工件結(jié)構(gòu)和尺寸工件結(jié)構(gòu)和尺寸 公差考慮公差考慮零部件主要表面(易受腐蝕，摩擦表面，工作表面)，鍍層厚度應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。不易沉積的孔內(nèi)部，深凹處，可允許低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 帶螺紋(外螺紋)的組合結(jié)構(gòu)件，選擇厚度時(shí)應(yīng)考慮公差配合。一般可將大氣腐蝕性分為三類(lèi)：腐蝕性嚴(yán)重(工業(yè)區(qū)，沿海濕熱地)，腐蝕性中等(內(nèi)陸城市，一般室內(nèi))，腐蝕性輕微(干熱帶地區(qū)，密封良好的設(shè)備內(nèi)部)。第一章 緒 論4. 電鍍的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展概況（了解） 4.1 電鍍的優(yōu)點(diǎn) 4.2 電鍍的發(fā)展4.1 電鍍電