1、电镀基础知识电镀基础知识一一.定义定义 电镀是利用电解的方法,在金属或非金属基体表面上沉积同种金属或另 一种金属或合金的过程.其本质是氧化还原反应.二二.目的目的 改变物体表面的特性,达到某种使用的要求和观赏的需要,或者同时满足使用和观赏的要求.三三.条件条件 直流电、电解液、阴阳极。一般镀件 为阴极，金属为阳极。 电镀的实现: 介绍两类不同的导体1.第一类导体由电子传导电流的导体(即电子导体)R-R/S2.第二类导体由离子的定向移动传导电流的导体(即离子导体)电镀注意事项:1.被镀表面需绝对干净,要露出基体的纯表面性2.镀液不能有污染,保持电解液的纯净、稳定.3.应根据不同金属沉积电位的不同
2、来调节电流、电压及相关参数。四四.分类分类A.按改变物体表面特性来分 1.功能性电镀 2.装饰性电镀 3.防腐装饰性电镀我们公司的产品几乎全是防腐装饰性电镀我们公司的产品几乎全是防腐装饰性电镀.B.按施镀的工艺来分1.普通电镀:单金属电镀、复合金属电镀即合金电镀、三元或多元电镀。2.真空电镀：蒸发镀、溅射镀、离子镀.3.化学电镀4.脉冲电镀:将电镀槽与脉冲电源相连构成的电镀体系.特点:a.可以得到致密的均匀镀层. b.减少镀层的孔隙率(即提高抗蚀率) c.降低镀层的内应力,提高韧性 d.周期转向脉冲电镀五五.电镀过程和步骤电镀过程和步骤: 总的来说,分三大步骤. A.前处理目的是去除被镀物体表
3、面的油污、杂质、氧化层等使之达到电镀级的表 面干净程度 B.电镀:电解液,直流电源,阴阳极杆组成 1.电解液成分: a.主盐 b导电盐 c缓冲剂如镀镍中2BO3,焦磷酸盐液中的磷酸一氢钠(Na2HPO4）,柠檬 酸,氨三乙酸 d综合剂 e.添加剂等（如光亮剂、润滑剂） 2.控制的参数:电解液组分含量、电流密度PK、酸度PH、搅拌、时间 3.直流电流的波型 C镀后处理:是对镀层进行调整，以达到改善镀层的某些性质，镀层钝化处理、染色处理、封闭处理、涂有机膜如镀锌后，黄、黑和草绿钝化，镀镍-黑镍。六六.电镀中品质异常特征及原因电镀中品质异常特征及原因 1.结合力差:镀层脱皮、起泡，主要是镀前处理不彻
4、底，油污、氧化膜，基体金属不良，钝化膜未除尽，才加强处理和活化。主要试验有锉刀试验,弯曲试验等 2.麻点,毛刺,粗糙:主要原因镀液中含有极细微固体悬浮物,另外含有一些金属杂质,一价金属离子.电流过大.有机添加剂分解副产物较多,搭配不合理. 3.龟裂:刚镀出来镀层应有裂纹,结合力差,成碎状脱落,明显说镀层脆性大,一般 由于光亮偏多,软剂偏少引起,对镀铬来说电流大,温度高较易产生.基体表面有裂纹,气孔,冷隔,对于锌合金材料,尤为显得突出,导致电镀中很难改善,不良率较高. 4.镀层脱皮分层:有现象,双电镀现象,镍层内应力大.七七.影响镀层品质的因素影响镀层品质的因素 1.电沉积的影响 电沉积过程一般
5、同下列步骤: 金属水化离子(或络离子)由电解液内向阴极表面传递过程,液相传递. 金属水化离子(或络离子)在阴极上得到电子过程电化学过程. 金属离子在阴极还原成金属-结晶成膜(电沉积). 这个过程中形成新晶核的速度很快,而晶核的成长速度较慢,镀层就趋于平滑细致.它与镀液的性质、温度、电流密度、酸度，镀液各成分的含量配比，都密切的关系，将影响电沉积过程。2.电镀液对镀层的影响 主盐浓度影响:必须控制在比较合理的浓度范围且与其它成份要保持一定的比例,以达到各组分和谐协调的最佳状况. 附加盐的影响:改善镀液的导电性,扩大阴极电流范围,改善阳极溶解稳定PH,以达到改善镀层质量的作用. 添入剂的影响:是电
6、镀中重要的添加物质,其用量很小,但作用很大,能显著改变镀层的品质及外观.a.光亮剂 b.湿润剂 c.整平剂 d.应力消减剂 e.电流密度Pk f。温度 g搅拌的影响 3.电源波形的影响 如上海某厂用纯直流电源试镀Fe-Zn合金时很快获得全光亮镀层,但在投入配制 大槽生产,用之相全波整流器,总是达不到全光亮镀层,反反复复,后证明这种整流器波型不稳定. 焦磷的盐铜中情况不同,有一个厂试镀中用单相全波整流器获得全光亮镀层,大槽中系统直流电源时,却一直得不到满意的镀层,后来在纯直流电源上加间隙断电器(通电8S,断电5S)满意的镀层. 宁波自行车零件电镀厂镀一层铜时(打底铜时)打不上,或局部打不上,镀液
7、工艺参数都正常,后用视波器检查电源波不对,请厂家检查整流器有一个零件坏了,更换后,电镀马上恢复正常.4.析氢对镀层的影响 任何电镀中都会存在一定量的氢离子,往往会与金属离子同时析出,而使镀层质量变坏.主要表现为如下几方面. 氢脆:析出的氢往往会进入镀层或基体,造成镀层晶格扭曲,产生很大的内应力,甚至会使镀层脆裂或脱落. 起泡:析出的氢进入基体细孔内,就会使镀层产生鼓泡,平时看不出来,但随着周围介质温度升高,氢对镀层施加压力,使镀层鼓起,甚至连基体表皮也会带撕出,有时经常数量赤才显现出来. 针孔 析氢与溶液中含有机杂质,金属杂质,表面张力等有关.5.基体金属对镀层的影响: 镀层的质量好坏与基材金
8、属的性质,组织状况,表面状况有密切关系,在有气孔,裂纹的基材上,要镀上质量良好的镀层是比较困难的,因为渗力微气孔,裂纹中溶液水洗难以除尽,会留在其内部,存放一定时间会外溢.八八.目前公司产品的镀种主要是目前公司产品的镀种主要是:镀铜（一层铜、二层铜、三层铜） a一层铜:氰化亚铜CuCN,氰化钠NaCN，有的还加NaOH，KNaC4H4O3.4H2O（NaOH) 络合型 三层铜：CuSO4.H2O、150220 g/L;H2SO4、5070 g/L；CL-10 80 mg/L 简单型 焦磷酸铜，焦磷酸钾 络合型镀镍基本组分是硫酸镍(NiSO4.7H2O),氯化镍(NiCl2.6H2O),硼酸(H
9、3BO3),瓦特镍: NiSO4.7H2O, NiCl2.6H2O, H3BO3,PH35,T/C 4560,PK 12.5 A/dm2)各成分的作用各成分的作用:NiSO4.7H2O主盐,在电解液中提供镍离子,含量低覆盖能力好,结晶细致,但电流效率低,允许含量范围较宽100350g/L,常规在180250g/L; NiCl2.6H2O ,主要作用是促使阳极(镍板)正常溶解,并提供一定量的氯离子,氯离子称为阳极溶化剂,氯离子含量高,容易使镍层产生内应力,脆性大;硼酸,是缓冲剂,具有稳定PH值作用,防止酸度波动,使结晶细致.PH,对镍沉积过程和镀层性能有很大影响,PH偏高有较好的覆盖能力和较高的
10、阴极电流效率,但会有碱式镍盐的倾向,使镀层粗糙,容易使H2停留在阴极表面上,而产生麻点和针孔.温度：提高电解液的温度，其好处是增加主盐的溶解度和导电度，加速离子向阴极扩散，可以减少镀层的内应力、增加韧性，但温度不宜过高，造成镀液蒸发、镍盐水解，铁杂质水解，从而生成氢氧化物沉淀，导致针孔和毛刺。阴极电流密度PK（A/dm2）与T、PH，主盐浓度有一定的关系要调整一致。搅拌：可以减少阴阳两极区浓差极化，提高PK的范围和光亮度。镍阳极：用来提供Ni离子补充Ni离子的消耗，保持电解液Ni离子相对浓度和稳定性，阳极的总面积与阴极的总面积之比为1.52：1；镍阳极有含C镍阳极0.250.35%,含O镍阳极
11、0.251.0%,含S镍阳极0.010.15%.其中国外用的较多,按溶解性好坏,含S优于含O优于含C. a.半光镍:在普通暗镍镀液中加入不含硫的光亮剂组成的电解液. b.光亮镀镍:在普通暗镍镀液中加入组合光亮剂就构成了全光亮镀液.光亮添加剂有两类,第一类和第二类.第一类光亮剂(常称为软剂),一般用量为第二类用量的1.52倍,可使镀层应力降低,延展性提高,结晶细致且有一定的光亮,与第二类添加剂配合使用,可全光亮、整平性很好、脆性低的镀层.第二类添加剂,可起到光亮、整平性好的镀层,对杂质敏感,应力大过多,容易产生毛刺,针孔亮纹.所以工艺中,强调使用中注意二类添加剂配合恰当性是很重要的.镍封：在光亮
12、镀镍中加直径在0.011um不溶性固体微粒，在适当的促剂作用下固体微粒与镍离子共同沉积形成复合镀层C高硫镍：在普通镀镍液中加入含硫量为0.120.25%的添加剂的镀液,一般作为中间层.双层和多层半光镍/全光镍半光镍/高硫镍/全光镍半光镍/全光镍/镍封、再镀铬微孔铬MC半光镍/全光镍/高应力镍、再镀铬微裂纹铬MP双层镍和多层镍中应特加注意的问题就是各层之间的结合力的问题，影响它们镀层间结合强度的因素是多方面的，主要有A、有机物吸附表面B、从这个槽提到另一个槽空间停留时间偏长；C、镀件产生双性电极现象。 镀铬九九.锌合金压铸件电镀锌合金压铸件电镀1.锌合金压铸的特点1、成本低廉、机械加工好、精度高
13、、尺寸公差小、有利结构复杂工件的制造，生产效率高；2、压铸件表面有一层致密的表层,其厚度约0.050.1mm,表层下面是疏松多孔的结构.3、压铸件过程中由于冷却温度不均匀容易造成偏析现象,即在边沿或局部地方产生富锌或富铝。4、压铸过程中的排气、温度、模具、注射速度等因素极易产生气孔、针孔、微裂纹、冷隔条纹等缺陷。5、根据电镀的经验,选用含铝为4%的锌合金,电镀分格相对会高一些3#锌,含铜量会较低,5#锌含铜量稍高,应该说5#锌比3#锌电镀合格率会高一些.2.锌合金压铸件的常见品质异常由于锌合金压铸件的特点使其电镀起来困难得多，良品率比一般铜铁工件的电镀小得多。锌合金压铸件电镀最多的品质异常是起
14、泡现象，起泡有大有小，相对比较固定的部位如：把手的头部的杯内腔，或是大面的表面。锌合金电镀中特别要注意的是：加强前处理和预镀。针孔、麻点、汽泡产生的原因分析1.阴极氢气析出吸附在镀件一面上产生针孔和毛刺2.镀件表面本身的缺陷产生的针孔、毛刺（如气孔、麻点、砂眼、点锈等）3.防针孔剂不足，或光亮偏多产生的针孔、毛刺4.镀液中含金属杂质、有机杂质超出允许的含量而造成针孔、毛刺5.镀前不良处理不彻底造成起泡、针孔、毛刺。2.锌合金电镀中采取的措施锌合金压铸件本身的缺陷经过电镀后表露出来的品质异常如起泡、微裂纹、针孔等，在电镀过程中是无法解决的。要提升锌合金压铸件的电镀良品率，改善品质异常，则必须从设
15、计、模具制造压铸成型清光抛光电镀等各部门通力配合，在这些部门中，电镀是最后一道工序，起的作用是洗脸、化妆的作用。1.控制抛光量,不要将表面的致密层抛光,露出表面下的疏松结构.2.不能用强酸,强碱.3.镀铜层要厚一些.4.保证镀层无孔隙,因为镀的电位较负,与空气接触面大5.特别应该指出的如果压铸工艺不合适,模具设计不合理,压铸件就会产生气泡、气孔、针孔、冷纹、疏松等不良,这些缺陷在电镀是难以克服的.改善措施的方向1.建立一条样品试度专线2.适当调整目前锌合金电镀的镀层结构形式3.减少镀层的孔隙率、针孔4.加强学习培训提高员工总体素质5.加强传,帮,带,培养一班具有吃苦耐劳、进取向上、善于学习、勇
16、于学习的人员，提高作业素质和作业质量。6.加强产品生产过程中各部门的有效的配合，管控好产品体质结构和表面质量，为电镀质量创造优质基础。十十.腐蚀腐蚀(盐雾试验不合格盐雾试验不合格)目前，公司产品很难闯的关就是腐蚀试验通不过，镀层加厚还是过不了。1.腐蚀的类型化学腐蚀:无腐蚀电流发生,纯属化学作用.电化学腐蚀:在腐蚀进行过程中腐蚀电流发生阳极性镀层/阴极性镀层.按腐蚀的破坏形式来看，又可分为：A.均匀腐蚀B.斑点腐蚀C.脓脆腐蚀D.孔腐蚀E.晶间腐蚀F.穿透腐蚀阳极性镀层就是镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位更负的镀层,这时如果产生首先是镀层向模向平行腐蚀开来,不浸入基体,进而牺牲镀层来保护
17、基体,是具有保护作用的镀层,这种保护是电化学保护.首先要有电位,电位关越大,保护性越强.阴极性镀层镀层金属的电极电位比基体金属电极电位较正的镀层,这类镀层,这时如果产生腐蚀,基体变成阳极,成氧化反应即生锈腐蚀,是由基体向上腐蚀的,即是向外烂出来,这是没有电化学保护作用的,只有机械保护,在这种情况下,除非镀层致密性特别好,厚度足够,无孔隙针孔下,才有较好的保护作用.从目前公司的镀层结构来看:A. Zn:-0.76/半光镍Ni(-0.25)/全光Ni(0.25)/Cr(-0.74)B. Cu(0.337)/Ni(-0.25)/Cr(-0.74)改正方面:A.改变镀层电位差B.分散腐蚀电流C.适当加
18、厚镀层D.尽量减少镀层孔隙或消除镀层孔隙,使镀层形成一层无孔的薄膜,但是这是一种理想状态,实际是不可能的.显然:锌合金镀腐蚀关为什么难闯过是有根源的,铜合金电镀腐蚀点为什么较容易闯过也是有根源的.十一十一.目前公司产品的镀层结构形式目前公司产品的镀层结构形式 1.工艺流程及镀层要求 铜基体件: 一般流程: 镀镍(Ni)镀铬(Cr) 镀镍(Ni)拉丝PVD 镍(Ni)镀铬(Cr) 拉丝PVD 锌合金基体: 一般流程: 镀铜(Cu)镀镍(Ni)镀铬(Cr) 要求: 铜(Cu)层-底铜/焦铜/酸铜 镍(Ni)层-半光镍/全光镍几种镀层结构抗腐蚀性能比较Cu/镍/铬 差Cu/半光镍/全光镍/铬 一般Cu/半光镍/高硫镍/铬 较好 Cu/半光镍/全光镍/铬 2.镀层结构和厚度与抗腐蚀力的关系(根据ISO14561974要求)等级镀层厚度腐蚀试验时间H中性NSS4Ni40Cr0.3CASS 24H铜加腐蚀膏162次CORR醋酸盐雾144HASS3CASS 16H腐蚀膏16H醋酸盐雾96H2CASS 4H腐蚀膏4H醋酸盐雾24H
