1、第第6章章 单金属电镀工艺单金属电镀工艺o 6.1电镀锌电镀锌o 6.2 电镀镍电镀镍o 6.3 电镀铜电镀铜 o 6.4 电镀铬电镀铬 o 6.5 电镀锡电镀锡6.1电镀锌电镀锌 锌概述锌概述干燥空气中稳定；但（潮湿、硫化物、海水）干燥空气中稳定；但（潮湿、硫化物、海水）密度密度7.17g/cm7.17g/cm3 3，熔点，熔点419.4419.4；电化当量；电化当量1.22g/Ah1.22g/Ah常温性脆，加热有延展性，常温性脆，加热有延展性，250250时，耐蚀性下降。时，耐蚀性下降。标准电极电位为标准电极电位为-0.76V-0.76V；（；（Fe/FeFe/Fe2+2+=-0.44=-
2、0.44) ) 电镀锌电镀锌阳极性镀层（阳极性镀层（FeFe基体）基体）; ;资源丰富，成本低资源丰富，成本低; ; (30,800-30,900(30,800-30,900元吨元吨) ) 耐蚀性取决于厚度，可按耐蚀性取决于厚度，可按ISOISO国际标准而定。国际标准而定。按环境条件分为四等按环境条件分为四等极严酷 40微米严酷 25微米一般 12微米较好 5微米1)钝化处理；钝化处理； 耐蚀性可提高耐蚀性可提高6-86-8倍倍2) 与铁、钴、镍等形成二元合金。与铁、钴、镍等形成二元合金。 Zn-Fe 含含Fe 0.30.6% Zn-Ni 含含Ni 610% 耐蚀性可提高耐蚀性可提高3-103
3、-10倍倍提高耐蚀性措施提高耐蚀性措施碱性镀液碱性镀液酸性镀液酸性镀液氰化镀锌氰化镀锌碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌氯化物镀锌氯化物镀锌硫酸盐镀锌硫酸盐镀锌 镀锌电解液分类镀锌电解液分类6.1.16.1.1氯化物（钾盐）镀锌氯化物（钾盐）镀锌优点：单盐镀液，废水易处理；优点：单盐镀液，废水易处理；镀层的镀层的光亮性光亮性和和整平性整平性优于其他镀锌工艺；优于其他镀锌工艺；电流效率高（可达电流效率高（可达95%95%以上），沉积速度快；以上），沉积速度快；氢过电位高氢过电位高；温度范围与电流密度范围宽；温度范围与电流密度范围宽；分散能力和深镀能力与锌酸盐镀锌相当。分散能力和深镀能力与锌酸盐镀锌相当
4、。缺点：缺点：ClCl- -对设备有腐蚀，对深孔、管件不适用。对设备有腐蚀，对深孔、管件不适用。工艺规范：工艺规范：P107P107表表6-16-1适于弹簧、铁丝、适于弹簧、铁丝、高碳钢、铸件、高碳钢、铸件、锻件锻件一一. .氯化物镀锌光亮剂氯化物镀锌光亮剂包括：包括：主光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂。主光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂。 主光亮剂：产生显著光亮和整平作用的有机物主光亮剂：产生显著光亮和整平作用的有机物如如芳香醛、酮以及一些杂环醛和酮芳香醛、酮以及一些杂环醛和酮。（常用的有香草醛、（常用的有香草醛、苄叉丙酮、邻氯苯甲醛苄叉丙酮、邻氯苯甲醛、聚乙烯吡咯烷酮等。）聚乙烯吡咯烷酮等。）
5、说明：用量为说明：用量为0.20.3 g/L为宜。为宜。苄叉丙酮水溶性差，溶于乙醇。苄叉丙酮水溶性差，溶于乙醇。载体光亮剂：载体光亮剂： （浊点）（浊点）细化结晶和增加主光亮剂的溶解度的物质。细化结晶和增加主光亮剂的溶解度的物质。一般是聚醚类非离子型表面活性剂。一般是聚醚类非离子型表面活性剂。通式为通式为:RO (CH2CH2O)nH脂肪醇聚氧乙烯醚类；脂肪醇聚氧乙烯醚类；平平加平平加R- -O(CH2CH2O)nH烷基酚聚氧乙烯醚类；烷基酚聚氧乙烯醚类； OPHO(C4H4O)a(C2H2O)b(C2H3O)cH高分子聚醚、聚醇类。高分子聚醚、聚醇类。常用常用: :平平加、平平加、OPOP、
6、TXTX及及HWHW、MOMO等合成商品光亮剂。等合成商品光亮剂。辅助光亮剂：辅助光亮剂：延长光亮剂的使用寿命，减少主光亮剂用量，延长光亮剂的使用寿命，减少主光亮剂用量，提高低电流密度区的光亮度提高低电流密度区的光亮度提高镀液分散能力，改善镀层质量。提高镀液分散能力，改善镀层质量。常用：芳香族羧酸、芳香磺酸以及相应的盐。常用：芳香族羧酸、芳香磺酸以及相应的盐。( (烟酸、亚甲基二奈磺酸钠烟酸、亚甲基二奈磺酸钠NNO) )二、工艺条件的选择二、工艺条件的选择o pH值o 阴极电流密度o 温度o 搅拌o 杂质 Fe2+:0.25g/L; Cu2+:0.01g/L ; Pb2+:0.015g/L6.
7、1.26.1.2硫酸盐镀锌硫酸盐镀锌优点：配方简单、成本低廉；优点：配方简单、成本低廉；可采用较大电流密度；可采用较大电流密度；镀后一般不进行钝化处理。镀后一般不进行钝化处理。缺点：分散能力和深度能力差，镀层结晶粗糙。缺点：分散能力和深度能力差，镀层结晶粗糙。pHpH值较低，有的含氮化物，对设备有腐蚀性。值较低，有的含氮化物，对设备有腐蚀性。主要用于铁丝、钢带、板材等形状简单的工件电镀。主要用于铁丝、钢带、板材等形状简单的工件电镀。6.1.3 碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌优点：不含氰化物，废水易处理；优点：不含氰化物，废水易处理；镀层结晶细密，光泽好；镀层结晶细密，光泽好；镀液分散能力和深镀能
8、力接近于氰化镀液；镀液分散能力和深镀能力接近于氰化镀液；镀液稳定，操作维护方便，对设备腐蚀小；镀液稳定，操作维护方便，对设备腐蚀小；钝化彩膜牢固，抗蚀性好。钝化彩膜牢固，抗蚀性好。 适合于形状复杂的零件电镀；（机械、自动化）适合于形状复杂的零件电镀；（机械、自动化） 缺点：缺点： 沉积速度慢；沉积速度慢；允许温度范围窄（高于允许温度范围窄（高于40不好）；不好）；镀厚镀厚15m有脆性、铸锻件较难电镀；有脆性、铸锻件较难电镀； 工作时会有刺激性气体逸出。工作时会有刺激性气体逸出。6.1.3 碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌镀液组成与工艺条件镀液组成与工艺条件1234ZnO/gL-1NaOH/gL-1
9、1012100120101210012012181201801012100120DE95B/mLL-13567ZB80/mLL-124DPE/mLL-14656WBZ3/mLL-135KR7/mLL-11.21.7WD90A/mLL-168温度温度/阴极电流密度阴极电流密度阴极：阳极面积比阴极：阳极面积比5450.541.52：15450.251.52：11045滚镀滚镀时间时间5060分分545142：1允许使用辅助阳极允许使用辅助阳极铁板、不锈钢板或镀镍铁板铁板、不锈钢板或镀镍铁板一一.碱性锌酸盐镀锌工艺规范碱性锌酸盐镀锌工艺规范碱性锌酸盐镀锌添加剂碱性锌酸盐镀锌添加剂 1 1、细化晶粒、
10、细化晶粒 成分：环氧氯丙烷与有机胺的缩聚物。成分：环氧氯丙烷与有机胺的缩聚物。 如如DEDE和和DPEDPE系列。系列。 2 2、起光、起光 成分：醛类成分：醛类 （香草醛、洋茉莉醛、大茴香醛等）（香草醛、洋茉莉醛、大茴香醛等） 如如WBWB、WAWA、ZB80ZB80等等添加剂加入效果比较：添加剂加入效果比较：基础镀液基础镀液基础镀液基础镀液DPEIIIIII基础镀液基础镀液+DPEIIIIII+WB6.1.4 氰化镀锌氰化镀锌(1855年年)优点：镀层结晶细致、结合力好、耐蚀性高；优点：镀层结晶细致、结合力好、耐蚀性高；镀液分散能力和覆盖能力好；镀液分散能力和覆盖能力好；除油能力，抗杂能力
11、强，稳定性高；除油能力，抗杂能力强，稳定性高；工艺范围宽，操作简单；工艺范围宽，操作简单；钝化彩膜牢固。钝化彩膜牢固。缺点：镀液剧毒缺点：镀液剧毒（0.3g氰化钠即可致命）氰化钠即可致命）。GB-5749-85 地面水及饮用水地面水及饮用水CN-最高容许浓度为最高容许浓度为0.05mg/L; GBJ 4-73工厂排出口废水含工厂排出口废水含CN-最高容许浓度为最高容许浓度为0.5mg/L;镀液组成与工镀液组成与工艺条件艺条件微氰镀锌微氰镀锌低氰镀锌低氰镀锌中氰镀锌中氰镀锌高氰镀锌高氰镀锌钢管内壁镀锌钢管内壁镀锌专用配方专用配方ZnO/gL-1NaOH/gL-1NaCN/gL-112110120
12、23141695105152618228595354044851001520901102030Na2S/gL-10.10.20.10.312光亮氰锌光亮氰锌-92#/mLL-1 68光亮氰锌光亮氰锌-94#/mLL-1462氰锌氰锌95#A/ mLL-157氰锌氰锌96#/ mLL-15 5温度温度/阴极电流密度阴极电流密度/Adm-2104512常温常温24滚镀滚镀48常温常温26滚镀滚镀48154526常温常温26阳极材料阳极材料0 0号锌（纯度号锌（纯度99.995%99.995%）或）或1 1号锌号锌( (纯度纯度99.95%)99.95%)一、氰化镀锌工艺规范一、氰化镀锌工艺规范二、
13、氰化镀锌光亮剂二、氰化镀锌光亮剂高分子化合物、芳香醛高分子化合物、芳香醛和杂环化合物、植酸等。和杂环化合物、植酸等。组合型组合型效果佳！效果佳！无机光亮剂无机光亮剂有机光亮剂有机光亮剂硫化钠和多硫化钠硫化钠和多硫化钠0.52.0g/L起光、结晶细致；起光、结晶细致；净化槽液。净化槽液。添加原则：添加原则：少加！勤加！少加！勤加！明胶、聚乙烯醇、明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺。聚乙烯亚胺。洋茉莉醛、洋茉莉醛、大茴香醛、大茴香醛、羟基苯甲醛羟基苯甲醛季胺化吡啶季胺化吡啶衍生物衍生物季胺化吡啶季胺化吡啶衍生物衍生物明胶、聚乙烯醇、聚明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺。乙烯亚胺。洋茉莉醛洋茉莉醛（胡椒醛）（胡椒醛
14、）C8H6O3 大茴香醛大茴香醛4-甲氧基苯甲醛 C8H8O2 植酸植酸三、镀锌阳极材料（压延）三、镀锌阳极材料（压延）DA=1-2A/dm2四、镀液维护及杂质去除四、镀液维护及杂质去除三天化验一次、每月过滤一次、三天化验一次、每月过滤一次、 每隔半年除过多的碳酸钠。每隔半年除过多的碳酸钠。每班根据生产量补加氰化钠和硫化钠。每班根据生产量补加氰化钠和硫化钠。锌含量高，可多挂铁板代替锌阳极。锌含量高，可多挂铁板代替锌阳极。 阳极以应采用压延的纯锌板，减少阳极阳极以应采用压延的纯锌板，减少阳极 泥渣。泥渣。1.镀液维护镀液维护2.杂质的去除杂质的去除P113.铅、镉、铁杂质：铅、镉、铁杂质： 0.
15、1-0.15A/dm2小电流阴极电解；小电流阴极电解； 或或2-3g/LNa2S（0.5-1g/L每天补）。每天补）。铜杂质：铜杂质： 1g/L锌粉，通风搅拌，锌粉，通风搅拌，20-30min， 静止静止2h，过滤。，过滤。有机杂质：有机杂质： 1-2g/L活性碳，搅拌，静止活性碳，搅拌，静止8-24h，过滤。，过滤。1）脱氢处理）脱氢处理一般用一般用190230，23h；渗碳件和锡焊件除氢温度一般为渗碳件和锡焊件除氢温度一般为140160，3h。2）出光）出光出光可使镀层表面平整、光亮、钝化膜光泽好。出光可使镀层表面平整、光亮、钝化膜光泽好。一般采用一般采用3050g/L硝酸硝酸浸渍浸渍35
16、s（HCl少量少量)或采用或采用铬酐铬酐100150g/L，硫酸硫酸34g/L，室温浸渍室温浸渍510s。3）钝化处理）钝化处理6.1.56.1.5电镀锌层的后处理电镀锌层的后处理钝化处理：钝化处理：(passivation)利用利用氧化剂氧化剂在锌镀层上生成一层致密稳定性高的薄膜，在锌镀层上生成一层致密稳定性高的薄膜，使镀层的耐蚀性提高并赋予镀层美丽外观的工艺。使镀层的耐蚀性提高并赋予镀层美丽外观的工艺。钝化处理钝化处理工艺工艺铬酸盐钝化铬酸盐钝化无铬钝化无铬钝化高铬钝化高铬钝化低铬钝化低铬钝化超低铬钝化超低铬钝化钝化处理工艺流程钝化处理工艺流程镀锌镀锌清洗清洗 出光出光清洗清洗钝化钝化 清
17、洗三次清洗三次 干燥干燥钝化液组成钝化液组成：铬酸铬酸、活化剂活化剂和和无机酸无机酸。钝化膜形成机理：钝化膜形成机理：Cr2O72- + 3Zn + 14H+ 3Zn2+ + 2Cr3+ + 7H2O2CrO42- + 3Zn + 16H+ 3Zn2+ + 2Cr3+ + 8H2O 锌铬酸盐钝化膜的结构式：锌铬酸盐钝化膜的结构式：pH0.6Cr2O3Cr(OH)CrO4Cr2(CrO4)3ZnCrO4Zn2(OH)2CrO4Zn(CrO2)2XH2O钝化膜以钝化膜以三价铬三价铬为骨架，为骨架，六价铬六价铬为填充物。为填充物。1.1.铬酸盐钝化铬酸盐钝化 (Chromate passivatin
18、g treatment )镀锌钝化样品镀锌钝化样品影响钝化膜质量的因素影响钝化膜质量的因素 1 1、钝化时间、钝化时间 ( (颜色和厚度颜色和厚度） 时间越短，膜层越薄，钝化膜中三价铬含量增多，时间越短，膜层越薄，钝化膜中三价铬含量增多，膜层呈偏绿色；膜层呈偏绿色； 时间越长，钝化膜中六价铬增多，填充在三价铬时间越长，钝化膜中六价铬增多，填充在三价铬化合物骨架上，膜层中红色素增多。化合物骨架上，膜层中红色素增多。 当时间过长时，膜层结合力降低，易脱落。当时间过长时，膜层结合力降低，易脱落。膜层由薄变厚色彩变化大致为：膜层由薄变厚色彩变化大致为：青白色青白色偏绿色偏绿色红黄相间光亮五彩色红黄相间
19、光亮五彩色红褐色。红褐色。2.温度及浸渍、空停时间温度及浸渍、空停时间 温度高，成膜速度快；（夏季）温度高，成膜速度快；（夏季）钝化液温度钝化液温度15时，需要加温。时，需要加温。 易采用易采用2030。铬酐浓度铬酐浓度/g/L钝化膜中六价格含量钝化膜中六价格含量/%空停空停 10S浸渍浸渍30S浸渍浸渍60S2502555605151617351520（ 30 ）影响钝化膜质量的因素影响钝化膜质量的因素 3.钝化液组成影响钝化液组成影响 强氧化剂强氧化剂：铬酸铬酸，成膜主要组分。，成膜主要组分。3400g/L活化剂：活化剂：硫酸及可溶性硫酸盐、盐酸及可溶性盐硫酸及可溶性硫酸盐、盐酸及可溶性盐
20、。 是获得彩色钝化膜的必要条件存在。是获得彩色钝化膜的必要条件存在。 低铬钝化低铬钝化CrO3：SO42-=510：1； CrO3：Cl-=1：11.2。化学抛光：化学抛光：硝酸或硝酸盐硝酸或硝酸盐醋酸醋酸主要用于低铬或超低铬钝化液中起缓冲作用。主要用于低铬或超低铬钝化液中起缓冲作用。老化处理：老化处理：4060,钝化膜烘干。钝化膜烘干。65 .影响钝化膜质量的因素影响钝化膜质量的因素 钝化膜中六价铬化合物能溶于水，在潮湿介质中，钝化膜中六价铬化合物能溶于水，在潮湿介质中，能从膜中渗出，溶于膜表面凝结的水中形成铬酸，能从膜中渗出，溶于膜表面凝结的水中形成铬酸，对镀层具有再钝化功能。当钝化膜受轻度损伤时，对镀层具有再钝化功能。当钝化膜受轻度损伤时，六价铬化合物会使该处再钝化，抑制受伤部位的六价铬化合物会使该处再钝化，抑制受伤部位的腐蚀，这是铬酸盐膜的重要优点之一。腐蚀，这是铬酸盐膜的重要优点之一。钝化膜的自修复作用钝化膜的自修复作用 1、简述镀锌各工艺主要特点，说明各自镀液的组、简述镀锌各工艺主要特点，说明各自镀液的组分及作用。分及作用。2、什么叫钝化处理？、什么叫钝化处理？3、铬酸盐钝化膜为什么具有自修复作用？、铬酸盐钝化膜为什么具有自修复作用？思考题思考题
