1、電鍍基本知識(shí),李曉東2003.07.16,前言電鍍是一種獲得金屬保護(hù)層的有效方法由電鍍得到金屬鍍層結(jié)晶細(xì)致結(jié)合力好可提高產(chǎn)品的抗腐蝕性導(dǎo)電性導(dǎo)磁性光澤表面硬度和耐磨性等在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。如儀表家用電器潔具化妝品精密量具運(yùn)動(dòng)器材建材等。隨著科技的發(fā)展表面鍍膜的技朮現(xiàn)已發(fā)展出了很多新工藝新方法.但應(yīng)用最廣泛的還是熱鍍.化學(xué)鍍.刷鍍.真空鍍等方法。以下主要對(duì)熱鍍和電鍍作一些詳細(xì)介紹刷鍍和真空鍍等只作一些原理性介紹。,電鍍分類電鍍按其特點(diǎn)和作業(yè)方式的不同主要分為一.熱浸鍍二.電鍍?nèi)?刷鍍四.真空鍍五.噴鍍六.離子鍍七.濺鍍,電鍍分類電鍍按其特點(diǎn)和作業(yè)方式的不同主要分為一.熱浸鍍熱浸鍍簡(jiǎn)稱熱鍍是

2、將經(jīng)過表面處理的金屬工件放入遠(yuǎn)比工件熔點(diǎn)低的熔融金屬中工件表面鍍上一層金屬鍍層的過程.熱鍍的前擔(dān)是基體金屬與被鍍金屬之間能發(fā)生溶解化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散等過程在此過程中有中間合金層形成而且在提出時(shí)合金層表面會(huì)附著一層熔融金屬經(jīng)冷卻凝固后形成鍍層.用于熱鍍的低熔點(diǎn)金屬有鋅419.50C.錫231.90C.鋁658.70C.鉛327.40C.熱鍍常用于對(duì)鋼材進(jìn)行防腐蝕處理。,熱浸鍍工藝分為熔劑法和還原法1.熔劑法工藝流程制品鹼洗酸洗水洗稀鹽酸處理熔劑處理熱浸鍍后處理成品熔劑法是在熱鍍前對(duì)制品表面進(jìn)行處理的方法它分為濕法(浸入熔融熔劑)和干法(浸入濃熔劑并烘干)目的是在制品表面形成熔劑層在熱浸鍍時(shí)即可在熔劑

3、層上鍍上一層金屬形成鍍膜。熱鍍一般要進(jìn)行后處理先冷卻再進(jìn)行平整矯直。冷卻是為了防止鍍層刮傷平整矯直是修復(fù)熱鍍時(shí)的變形翹曲。,2.還原法工藝流程工件微氧化爐還原爐冷卻熱浸鍍后處理成品還原法是工件表面的油污.乳化液在微氧化爐中被燒掉后在制品表面產(chǎn)生氧化膜氧化膜在還原爐中將被還原為適合于熱浸鍍的活性海棉狀鐵同時(shí)制品會(huì)繼續(xù)進(jìn)行再結(jié)晶退火以減少變形翹曲。電鍍質(zhì)量控制項(xiàng)目主要有1.膜厚測(cè)量?jī)x器膜厚計(jì)2.硬度測(cè)量?jī)x器維氏硬度計(jì),3.附著力4.表面粗糙度測(cè)量?jī)x器表面粗糙度計(jì),電鍍是一種電化學(xué)反應(yīng)也是一種氧化還原過程.電鍍時(shí)將制品作為陰極被鍍金屬或合金作為陽(yáng)極接在銅或黃銅電極上浸入含有鍍層金屬或合金的電解液中并

4、接通直流電源.在電流的作用下陽(yáng)極的金屬被不停地溶解在電解液中電解液中的金屬離子則會(huì)沉積析出在陰極的制品上.,二.電鍍工作原理,電鍍?cè)砗?jiǎn)圖,+,Mn+,陽(yáng)極,ANODE,陰極(工件),CATHOD,電解液,ELECTROPLATING,+,一,影響電鍍層結(jié)晶的主要因素,1.主鹽在電鍍中把含有鍍層金屬的鹽稱為主鹽。主鹽分為單鹽CuSO4和絡(luò)鹽Na2Zn(OH)4)。單鹽陰極極化作用較弱鍍層結(jié)晶晶粒較粗其外觀質(zhì)量及防護(hù)性能較差絡(luò)鹽陰極極化作用較強(qiáng)鍍層結(jié)晶晶粒細(xì)致緊密。主鹽濃度在陰極電流密度和溫度不變時(shí)隨著主鹽濃度的增大陰極極化作用下降晶核生成變慢鍍層晶粒變粗主鹽濃度下降時(shí),陰極極化作用會(huì)加強(qiáng)但導(dǎo)電

5、性能差不能采用大陰極電流密度來(lái)改善鍍層結(jié)晶細(xì)致程度。2.附加鹽電鍍液中往往會(huì)加入某些鹼金屬或鹼土金屬鹽其主要作用是提高電鍍液的導(dǎo)電性及陰極極化作用使鍍層細(xì)致緊密。,2.附加鹽電鍍液中往往會(huì)加入某些鹼金屬或鹼土金屬鹽其主要作用是提高電鍍液的導(dǎo)電性及陰極極化作用使鍍層細(xì)致緊密。3.添加劑為提高鍍層質(zhì)量和性能電鍍液中常加入添加劑以改善鍍層質(zhì)量.常用添加劑有阿拉伯樹膠.糊精.聚乙二醇.平平加.丁炔二醇.糖精及動(dòng)物膠等。添加劑可吸附在陰極表面并和金屬離子形成絡(luò)合物大大提高金屬離子的陰極極化作用使鍍層細(xì)致.均勻.平整.光亮.,4.陰極電流密度陰極電流密度對(duì)電鍍晶粒粗細(xì)有較大的影響。陰極電流密度過低時(shí)陰極極

6、化作用較小鍍層晶粒較粗大。在適當(dāng)加大陰極電流密度后鍍層晶粒會(huì)變得較細(xì)密。當(dāng)陰極電流密度過大時(shí)陰極表面會(huì)長(zhǎng)出枝狀晶或形成海棉狀鍍層。5.溫度電鍍液溫度升高時(shí)會(huì)加大陰極反應(yīng)速度和金屬離子擴(kuò)散速度會(huì)使鍍層晶粒變粗但也會(huì)使陰極電流密度變大增強(qiáng)陰極極化作用從而提高沉積速度提高生產(chǎn)效率。,反應(yīng)原理陰極反應(yīng)ZnSO4Zn2+SO42-Zn2+2eZn2H+2eH2陽(yáng)極反應(yīng)ZnZn2+-2e4OH-2H2O+O2-4e,以鍍鋅為例將產(chǎn)品浸在ZnSO4溶液中,產(chǎn)品接陰極鋅板接陽(yáng)極并接通直流電源。鋅板就會(huì)不斷溶解入ZnSO4產(chǎn)品表面將會(huì)不斷析出金屬鋅這樣就達(dá)到了產(chǎn)品表面鍍鋅的效果。,二.工藝流程,鍍鋅工藝流程1打

7、磨水洗鹼性除油水洗酸性除油水洗電鍍水洗鈍化水洗老化,鍍鋅工藝流程2除油熱水洗流動(dòng)水洗浸蝕流動(dòng)水洗二次浸鋅水洗鉀鹽鍍鋅水洗熱鹼水洗流動(dòng)水洗出光水洗鈍化水洗封閉干燥制程2較制程1有以下優(yōu)點(diǎn)光亮性好耐蝕性強(qiáng)鍍層附著力好,塑料及其它非金屬的電鍍塑料.陶瓷.玻璃.石膏等非金屬材料的電鍍目前應(yīng)用也日益廣泛作為非金屬材料的代表塑料電鍍應(yīng)用最多。它的優(yōu)點(diǎn)有1.提高塑料制品表面機(jī)械強(qiáng)度延長(zhǎng)使用壽命2.使塑料制品具有導(dǎo)電性.導(dǎo)磁性.焊接性3.提高塑料制品的對(duì)光和大氣的穩(wěn)定性防止老化4.使塑料制品表面具有金屬光澤.美觀易受污染5.塑料電鍍制品重量較金屬制品電鍍輕,塑料電鍍的表面準(zhǔn)備1.除油塑料制品表面需除去脫模油常

8、先用有機(jī)溶劑除油后再化學(xué)除油。2.粗化用化學(xué)粗化液(有機(jī)溶液)進(jìn)行表面粗化常用的含有鉻酐和硫酸是強(qiáng)氧化性酸溶液成分簡(jiǎn)單配制容易粗化速度快效果好。3.敏化將粗化后的塑料制品放入含有敏化劑的的溶液浸漬使表面吸咐一層容易氧化的物質(zhì)在活化時(shí)將會(huì)被氧化在表面形成活化層或催化膜以縮短化學(xué)鍍的誘導(dǎo)期并保証化學(xué)鍍,的順利進(jìn)行敏化質(zhì)量對(duì)塑料電鍍效果有極其重要作用。常用敏化劑是二價(jià)錫鹽和三價(jià)鈦鹽。對(duì)于難以浸漬的塑料在敏化液中可加入少量潤(rùn)濕劑以提高浸漬效果。4.活化敏化后的塑料還需進(jìn)行活化處理在塑料表面產(chǎn)生有催化性的貴重金屬如金.銀.鉑.鈀等。常用活化液有離子型活化液和膠體鈀活化液。銀氨活化后的塑件呈淺褐色膠體鈀活

9、化的塑件呈淺咖啡色。5.解膠與還原活化后的塑料表面吸咐一層膠體鈀微粒作為核心膠團(tuán)。為使鈀能起催化作用必須進(jìn)行解膠處理把附著在鈀外面的SnO32-.Sn2+.Cl-離子去掉.活化后的塑料件還必須進(jìn)行還原,處理以使下一工序化學(xué)鍍加速或防止化學(xué)鍍?nèi)芤何廴尽Ｋ芰霞?jīng)過表面前處理后即可進(jìn)行化學(xué)鍍化學(xué)鍍后塑件表面附著一層金屬導(dǎo)電膜但因膜厚較薄僅0.05-0.08um故還需要電鍍處理以增加膜厚。電鍍時(shí)應(yīng)使塑料帶電進(jìn)入電鍍槽并控制起始電流密度較低否則電阻過大易被燒穿然后逐漸增加電流密度至要求。掛具與零件接觸點(diǎn)要緊密接觸點(diǎn)面積盡可能大些接觸點(diǎn)應(yīng)增多以加強(qiáng)導(dǎo)通效果。,刷鍍?cè)?刷鍍是利用與陽(yáng)極接觸的刷鍍布提供電鍍

10、所需的電解液的電鍍方法,電鍍時(shí)被鍍陰極與Brush罩頭作相對(duì)移動(dòng).,五角罩頭,十,一,料帶,直流電源,罩頭不溶性陽(yáng)極外包刷鍍布,槽液經(jīng)流量管,在五角罩頭頂端流出,刷鍍布浸潤(rùn)電鍍液,被鍍件(端子料帶)于刷鍍布上作相對(duì)運(yùn)動(dòng),電解液中金屬離子在電場(chǎng)作用下,沉積于所需電鍍之表面上.,刷鍍特點(diǎn)1.刷鍍?cè)O(shè)備簡(jiǎn)單操作靈活2.鍍層質(zhì)量好3.鍍層結(jié)合強(qiáng)度好4.可進(jìn)行局部電鍍5.膜厚范圍大從1um-1mm.刷鍍的應(yīng)用范圍1.修復(fù)磨損表面恢復(fù)尺寸和幾何形狀2.填補(bǔ)零件有面上的劃傷.凹坑.斑蝕.孔洞等3.修補(bǔ)槽鍍產(chǎn)品上的缺陷,真空蒸鍍?cè)碚婵照翦兪窃谡婵諚l件下把鍍膜材料加熱蒸發(fā)使之氣化沉積在制品表面上形成固態(tài)薄膜。它與離子鍍和濺鍍同屬于物理氣相沉積(PVD),蒸鍍方法簡(jiǎn)單應(yīng)用較為廣泛。它分為蒸發(fā)過程遷移過程和沉積過程。1.蒸發(fā)過程鍍膜材料在真空容器中加熱變?yōu)檎魵獾倪^程。它與材料的蒸氣壓和蒸發(fā)速率有關(guān)。蒸氣壓是氣態(tài)與固態(tài)或氣態(tài)與液態(tài)達(dá)到平衡時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的壓力它的大小取決于溫度。2.遷移過程蒸氣