电镀铬及表面处理课件.ppt

1、2022-9-271Plating technologyPlating technology内容2.2.电镀前处理知识电镀前处理知识 3.3.电镀铬电镀铬 1.1.电镀基础知识电镀基础知识08 2005 FH电镀工艺学045522022-9-2731 电镀基础知识2022-9-2741 电镀基础知识2022-9-275粗糙表面的整平粗糙表面的整平 包括：包括：磨光、抛光、滚光、震动、离心、刷光、磨光、抛光、滚光、震动、离心、刷光、喷砂处理等。喷砂处理等。除油、侵蚀、抛光、活化除油、侵蚀、抛光、活化2 电镀前处理知识2022-9-276轮式磨光机轮式磨光机2 电镀前处理知识2022-9-2772

2、 电镀前处理知识2022-9-2782 电镀前处理知识2022-9-279氧化铝磨料2 电镀前处理知识2022-9-27102 电镀前处理知识2022-9-271160dnv 磨光不同材料时磨光轮的最佳磨光不同材料时磨光轮的最佳速度速度 预加工工件材料轮周速度（米/秒）铸铁、钢、镍、铬1830铜及其合金锌及其合金1418铝及其合金10142 电镀前处理知识2022-9-2712 抛光不同材料时使用不同的抛光膏 白膏白膏氧化钙、氧化镁氧化钙、氧化镁（用硬脂酸、石蜡等粘合在一起）（用硬脂酸、石蜡等粘合在一起）铜及其合金铜及其合金锌及其合金锌及其合金红膏红膏氧化铁红、铁丹氧化铁红、铁丹铝及其合金铝及

3、其合金绿膏绿膏三氧化而铬、氧化铝三氧化而铬、氧化铝钢铁、镍、铬钢铁、镍、铬2 电镀前处理知识2022-9-27132 电镀前处理知识2022-9-27142 电镀前处理知识2022-9-27152 电镀前处理知识2022-9-27162 电镀前处理知识2022-9-27172 电镀前处理知识2022-9-27182 电镀前处理知识2022-9-27192 电镀前处理知识2022-9-27202 电镀前处理知识2022-9-2721化学除油化学除油组成浓度 g/LNaOH5070皂化Na2CO32040水解Na3PO43040乳化Na2SiO3510强乳化OP乳化剂适量温度8090皂化反应：与动

4、、植物中的硬脂酸皂化反应(C17H35COO)3C3H5+3NaOH3 C17H35COONa C3H5(OH)3硬脂 碱 硬脂酸钠 甘油 2 电镀前处理知识2022-9-27222 电镀前处理知识2022-9-27232 电镀前处理知识2022-9-27242 电镀前处理知识2022-9-2725（1 1）侵蚀有三个作用）侵蚀有三个作用1 1 化学溶解作用化学溶解作用2 2 产生气体对氧化皮的机械剥离作用产生气体对氧化皮的机械剥离作用3 3 产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解2 电镀前处理知识2022-9-2726（2 2）酸

5、度和温度的影响）酸度和温度的影响 通常硫酸质量分数为通常硫酸质量分数为20202525，提高硫酸浓度不能增强浸蚀能力，提高硫酸浓度不能增强浸蚀能力，超过超过4040时由于硫酸的时由于硫酸的强氧化性强氧化性，对氧化皮几乎不溶解。，对氧化皮几乎不溶解。提高温度可以加快反应速度，对氧化皮有较大的剥离作用，提高温度可以加快反应速度，对氧化皮有较大的剥离作用，温度过高会腐蚀零件，一般不进行加热。温度过高会腐蚀零件，一般不进行加热。适当加入缓蚀剂可保护基体金属。适当加入缓蚀剂可保护基体金属。HCl HCl 中中 用用 六次甲基四胺又称六次甲基四胺又称乌洛托品乌洛托品（阳离子型）（阳离子型）H H2 2SO

6、SO4 4中用中用 二邻甲苯基硫脲二邻甲苯基硫脲 （阴离子型）（可（阴离子型）（可适当加入适当加入ClCl）溶解产物铁盐累积到一定程度会降低硫酸侵蚀速度。溶解产物铁盐累积到一定程度会降低硫酸侵蚀速度。通常控制铁含量通常控制铁含量60g/L60g/L2 电镀前处理知识2022-9-27272 电镀前处理知识2022-9-2728配方配方1 1 通用通用配方配方2 2 一般钢铁一般钢铁配方配方3 3 不锈钢不锈钢配方配方4 4 精密不锈钢精密不锈钢2 电镀前处理知识2022-9-2729 1 1 电电 镀镀 铬铬 概述概述 镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位，并被列为三大镀种之一。电镀铬镀铬在电镀

7、工业中占有极其重要的地位，并被列为三大镀种之一。电镀铬属于单金属电镀，与其它单金属电镀相比，有许多共同之处。但是，它又有一些其属于单金属电镀，与其它单金属电镀相比，有许多共同之处。但是，它又有一些其它单金属电镀所没有的特点，故镀铬是电镀单金属中较为特殊的镀层。它单金属电镀所没有的特点，故镀铬是电镀单金属中较为特殊的镀层。随着科学技术的发展及对环境保护的重视，在传统镀铬的基础上，相继发随着科学技术的发展及对环境保护的重视，在传统镀铬的基础上，相继发展了微裂纹和微孔铬、乳白铬、松孔镀铬、镀黑铬、低浓度镀铬、稀土镀铬、高效展了微裂纹和微孔铬、乳白铬、松孔镀铬、镀黑铬、低浓度镀铬、稀土镀铬、高效率镀硬

8、铬及三价铬镀铬等新工艺，使镀铬层的应用范围进一步扩大率镀硬铬及三价铬镀铬等新工艺，使镀铬层的应用范围进一步扩大。3 电镀铬2022-9-27301.1.镀铬层的性质镀铬层的性质 铬铬(Cr)(Cr)是一种略带蓝的银白色金属，是一种略带蓝的银白色金属，相对原子质量相对原子质量 51.994 51.994，密密 度度 6.98 6.98cmcm3 37.2197.219cmcm3 3，熔熔 点点 18751920 18751920 ，标准电极电位标准电极电位 0 0CrCr3+3+/Cr/Cr=0.74V0.74V 0 0CrCr3+3+/Cr/Cr2+2+=0.41V0.41V 0 0Cr2O7

9、Cr2O72-2-/Cr/Cr2+2+=1.33V=1.33V 铬是一种较活泼的金属，但由于它在空气中极易钝化，其表面形成一层铬是一种较活泼的金属，但由于它在空气中极易钝化，其表面形成一层极薄的钝化膜，从而显示了贵金属性质极薄的钝化膜，从而显示了贵金属性质3 电镀铬2022-9-2731 镀铬层具有很高的硬度，根据镀铬液成分及操作条件的不同，其镀铬层具有很高的硬度，根据镀铬液成分及操作条件的不同，其硬度可在很大范围硬度可在很大范围(HV4001200)(HV4001200)内调整。加热温度在内调整。加热温度在500500以下，对镀铬层的硬以下，对镀铬层的硬度没有明显影响。铬镀层的摩擦系数低，特

10、别是干摩擦系数在所有金属中是最低度没有明显影响。铬镀层的摩擦系数低，特别是干摩擦系数在所有金属中是最低的，因此，铬镀层具有很好的耐磨性。的，因此，铬镀层具有很好的耐磨性。铬镀层在一般大气条件下能长久地保持其原有的光泽而不变色，只有当铬镀层在一般大气条件下能长久地保持其原有的光泽而不变色，只有当温度在温度在400 400 500500时，才开始在表面呈现氧化色。时，才开始在表面呈现氧化色。3 电镀铬2022-9-2732 铬镀层具有良好的化学稳定性，碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸铬镀层具有良好的化学稳定性，碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸对其均不发生作用，但能溶于氢卤酸对其均不发生作用，但能溶于氢

11、卤酸(如盐酸如盐酸)和热的硫酸中。和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为在可见光范围内，铬的反射能力约为6565介于银介于银(88(88)和镍和镍(55(55)之间，之间，因铬不易变色，使用时能长久地保持其反射能力而优于银和镍。因铬不易变色，使用时能长久地保持其反射能力而优于银和镍。3 电镀铬2022-9-27332 2 镀铬层的分类及应用镀铬层的分类及应用 镀铬可按其工艺及溶液不同来分类，所得到的铬层可应用于不同的场合。镀铬可按其工艺及溶液不同来分类，所得到的铬层可应用于不同的场合。(1)(1)防护装饰性镀铬防护装饰性镀铬 利用铬镀层的钝化能力、良好的化学稳定性和反射能力，利用铬镀层

12、的钝化能力、良好的化学稳定性和反射能力，铬层与铜、镍及铜锡合金等组成防护装饰性体系，广泛用于汽车、自行车、缝纫机、铬层与铜、镍及铜锡合金等组成防护装饰性体系，广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件，既保持产品表面的光亮和美观，又达到防护钟表、仪器仪表、日用五金等零部件，既保持产品表面的光亮和美观，又达到防护目的。这类铬层的厚度一般为目的。这类铬层的厚度一般为0.25m1m0.25m1m3 电镀铬2022-9-2734 (2)(2)镀硬铬镀硬铬(耐磨铬耐磨铬)铬层具有高的硬度和低的摩擦系数，机械零部件镀铬层具有高的硬度和低的摩擦系数，机械零部件镀硬铬后可以提高其抗磨损能力

13、，延长使用寿命。硬铬可用于切削及拉拔工具，各种硬铬后可以提高其抗磨损能力，延长使用寿命。硬铬可用于切削及拉拔工具，各种材料的模具、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用于修复磨损零件的尺寸。这类铬层材料的模具、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用于修复磨损零件的尺寸。这类铬层的厚度根据需要而变，从的厚度根据需要而变，从1 m1 m到几个到几个mmmm。(3)(3)乳白铬乳白铬 镀层韧性好，孔隙率低、颜色乳白，光泽性差，硬度较硬铬镀镀层韧性好，孔隙率低、颜色乳白，光泽性差，硬度较硬铬镀层及光亮镀层都低，但其耐蚀性较高，主要用于各种量具上。为了获得既耐磨又耐层及光亮镀层都低，但其耐蚀性较高，主要用于各种量具上。

14、为了获得既耐磨又耐蚀的表面，目前常采取双层铬镀层，即在工件表面先镀乳白铬，然后再镀硬铬，这蚀的表面，目前常采取双层铬镀层，即在工件表面先镀乳白铬，然后再镀硬铬，这种配合综合了乳白铬镀层及硬铬镀层的优点。种配合综合了乳白铬镀层及硬铬镀层的优点。3 电镀铬2022-9-2735(4)(4)松孔镀铬松孔镀铬 是在镀硬铬后进行松孔处理，使铬层的网状裂纹加深加是在镀硬铬后进行松孔处理，使铬层的网状裂纹加深加宽。这种镀层具有贮存润滑油的能力，可以提高零部件表面抗摩擦和磨损的性宽。这种镀层具有贮存润滑油的能力，可以提高零部件表面抗摩擦和磨损的性能，常用于承受较高压力的滑动摩擦，如内燃发动机汽缸筒内壁、活塞环

15、等。能，常用于承受较高压力的滑动摩擦，如内燃发动机汽缸筒内壁、活塞环等。(5)(5)黑铬黑铬 与其它上黑色镀层与其它上黑色镀层(如黑镍镀层如黑镍镀层)相比，有较高的硬度，耐磨相比，有较高的硬度，耐磨损及耐热性能好，而且有极好的消光性能。常用于光学仪器、航空仪表等零件损及耐热性能好，而且有极好的消光性能。常用于光学仪器、航空仪表等零件的镀覆。此外，黑铬镀层也可用于装饰。的镀覆。此外，黑铬镀层也可用于装饰。3 电镀铬2022-9-2736 3 3 镀铬过程的特点镀铬过程的特点 与其它单金属相比，镀铬液的成分虽然简与其它单金属相比，镀铬液的成分虽然简单，但镀铬过程相当复杂，并具有许多特点。单，但镀铬

16、过程相当复杂，并具有许多特点。(1)(1)在镀铬过程中在镀铬过程中，是由铬的含氧酸即，是由铬的含氧酸即铬酸铬酸来提供来提供获得镀层所需的含铬离子获得镀层所需的含铬离子(其它单金属电镀都是由其它单金属电镀都是由其自身盐来提供金属离子其自身盐来提供金属离子)，属强酸性镀液。在铬，属强酸性镀液。在铬酸镀液中，阴极过程相当复杂，阴极电流大部分都酸镀液中，阴极过程相当复杂，阴极电流大部分都消耗在析出氢气及六价铬还原为三价铬两个副反应消耗在析出氢气及六价铬还原为三价铬两个副反应上，故镀铬过程阴极上，故镀铬过程阴极电流效率极低电流效率极低，一般，一般8 81818。3 电镀铬2022-9-2737(2)(2

17、)在镀铬液中在镀铬液中，必须添加一定量的，必须添加一定量的局外阴离子局外阴离子，如如SOSO4 42 2 、SiFSiF6 62 2 、F F等和必需有一定量的等和必需有一定量的CrCr3+3+，离子才能实现金属铬的电沉积过程。离子才能实现金属铬的电沉积过程。(3)(3)镀铬需镀铬需采用采用较高的阴极电流密度较高的阴极电流密度，又由于阴，又由于阴极及阳极之间存在大量的氢气及氧气，尽管铬酸极及阳极之间存在大量的氢气及氧气，尽管铬酸的导电性较好，仍需要的导电性较好，仍需要采用大于采用大于12V12V的电源的电源，而其，而其他镀种使用他镀种使用8V8V以下的电源即可。以下的电源即可。3 电镀铬202

18、2-9-2738 (4)(4)阳极不能用金属铬阳极不能用金属铬而是而是采用不溶性采用不溶性的铅或铅合的铅或铅合金金(Pb(PbSbSb、PbPbSn)Sn)。镀液内由于沉积出铬及其它。镀液内由于沉积出铬及其它消耗，故铬的补充要依赖于添加铬酸来解决。消耗，故铬的补充要依赖于添加铬酸来解决。(5)(5)镀铬液的分散能力及覆盖能力都极差镀铬液的分散能力及覆盖能力都极差。欲获得。欲获得均匀的铬层，必须采用人工措施，根据零件的几何均匀的铬层，必须采用人工措施，根据零件的几何形状而设计不同的象形阳极、防护阴极及辅助阳极。形状而设计不同的象形阳极、防护阴极及辅助阳极。(6)(6)镀铬的操作镀铬的操作温度和阴

19、极电流密度有一定的依赖温度和阴极电流密度有一定的依赖关系关系，改变二者的关系，改变二者的关系可获得不同性能的铬镀层可获得不同性能的铬镀层。3 电镀铬2022-9-2739镀铬过程还有镀铬过程还有三个特殊的现象三个特殊的现象：阴极电流效率随铬酸阴极电流效率随铬酸浓度浓度的升高而的升高而下降下降，随随温度温度升高而升高而下降下降，随阴极随阴极电流密电流密度度的提高而的提高而增加增加。这些现象与镀铬的机理有关。这些现象与镀铬的机理有关。3 电镀铬2022-9-2740 硬度和耐磨性硬度和耐磨性 铬镀层的特殊结构赋予它非常高的硬度。一般光亮镀铬的硬度大致为铬镀层的特殊结构赋予它非常高的硬度。一般光亮镀

20、铬的硬度大致为HV900 HV900 1000 1000，最硬的镀铬层能达到刚玉的硬度，是其他金属，最硬的镀铬层能达到刚玉的硬度，是其他金属-镍、钴硬度的两倍，超过氮镍、钴硬度的两倍，超过氮化钢和渗氢钢的硬度。显微硬度的数值在某种程度上取决于所采用的载荷大小，以及化钢和渗氢钢的硬度。显微硬度的数值在某种程度上取决于所采用的载荷大小，以及镀层必须有足够的厚度以便经受住载荷。在软基上的薄铬镀层上，所测量的仅显示了镀层必须有足够的厚度以便经受住载荷。在软基上的薄铬镀层上，所测量的仅显示了基体金属的硬度，在淬火钢上使用基体金属的硬度，在淬火钢上使用50g100g 50g100g 载荷时，要求铬层厚度大

21、于载荷时，要求铬层厚度大于30m30m较为合较为合适。适。3 电镀铬2022-9-2741 腐蚀防护性能腐蚀防护性能 金属铬在空气中很易被钝化，表面钝化的铬层其电极电势向正的方金属铬在空气中很易被钝化，表面钝化的铬层其电极电势向正的方向移动，与基体金属相比较，显示贵金属性能，又由于薄的镀铬层表面孔隙向移动，与基体金属相比较，显示贵金属性能，又由于薄的镀铬层表面孔隙率高及布满裂纹。在组成腐蚀电池时铬层成为阴极性镀层，如单独采用镀铬率高及布满裂纹。在组成腐蚀电池时铬层成为阴极性镀层，如单独采用镀铬层作为防护镀层是不可取的。由此可知。抑制孔隙和减少裂纹形成的一切条层作为防护镀层是不可取的。由此可知。

22、抑制孔隙和减少裂纹形成的一切条件均有利于提高镀铬层的耐蚀性。件均有利于提高镀铬层的耐蚀性。3 电镀铬2022-9-2742 镀铬层的孔隙率随着厚度的增加而减少，但裂纹依然存在，为提高镀铬层镀铬层的孔隙率随着厚度的增加而减少，但裂纹依然存在，为提高镀铬层耐蚀性，不希望裂纹垂直到基体金属。一般情况下，单一的镀铬层厚度在耐蚀性，不希望裂纹垂直到基体金属。一般情况下，单一的镀铬层厚度在30m30m以以上，就能防止大气腐蚀，在较恶劣的环境下，必须有底镀层上，就能防止大气腐蚀，在较恶劣的环境下，必须有底镀层(如镀铜、镀镍等如镀铜、镀镍等)或或采用双层铬工艺才较为可靠。采用双层铬工艺才较为可靠。3 电镀铬2022-9-2743