1、电镀检测技术培训2012.10主讲人：付培敏一、分析化学概述v 分析化学是一门综合学科v 分析化学的定义：v 研究获得物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的科学。v 分析化学是化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。v 物质世界是如何组成的？v 什么？ 定性分析v 多少？ 定量分析v 怎样？ 结构分析v检测误差分析：v人为原因：分析技术欠缺；粗心大意（加错试剂，计算错误，混淆样品，标准溶液配制不准确等）v设备及药剂原因：设备故障或不稳定；药剂纯度不够或失效；v检测方法原因：方法选用不适当；未在方法检测范围内进行检测；由于分析条件限制造成的无法使用最佳方法的情况；二、电镀溶液检测v1
2、.电镀溶液检测的意义：v 通过分析电镀溶液中的物质成分与含量，从而进行电镀药剂的补充，产品故障的预防和分析解决。通过检测可以为企业降低生产风险及成本，提供技术保证，确保产品质量。v2.电镀溶液的成分v 电镀溶液的组成对电镀层的结构有着很重要的影响。不同的镀层金属所使用的电镀溶液的组成可以是各种各样的但是都必须含有主盐。根据主盐性质的不同，可将电镀溶液分为简单盐电镀溶液和络合物电镀溶液两大类。 v主盐，络合剂，导电盐，缓冲剂，稳定剂，阳极活化剂，添加剂。2.1主盐v 能够在阴极上沉积出所要求的镀层金属的盐。如硫酸铜，硫酸镍等。 主盐浓度偏高会使阴极极化下降，出现镀层结晶较粗，镀液的分散能力下降，
3、而且镀液的带出损失较大，成本较高，同时还增加了废水处理的负担。主盐浓度低，则采用的阴极电流密度较低沉积速度较慢，但其分散能力和覆盖能力均较浓溶液好。因此，主盐浓度要有一个适当的范围，并与溶液中其他成分的浓度维持一个适当的比值。有时，由于使用要求不同即使同一类型的镀液，其主盐含量范围也不同。对于电镀形状复杂的零件或用于预镀、冲击镀时，要求较高的分散能力，一般多采用主盐浓度较低的电镀溶液。而快速电镀的溶液，则要求主盐含量高。 2.2络合剂v 在溶液中能与金属离子生成络合离子的物质称为络合剂。如氰化物镀液中的氰化钾或氰化钠，焦磷酸盐镀液中的焦磷酸钾或焦磷酸钠等。 在络合物镀液中，最具重要意义的，并不
4、是络合剂的绝对含量，而是络合剂与主盐的相对含量，通常用络合剂的游离量来表示，即除络合金属离子以外多余的络合剂。络合剂的游离量低过高时，大量析氢会造成镀层针孔，低电流密度区没有镀层，还会造成基体金属的氢脆。络合剂的游离量低，镀层结晶变粗，镀液的分散能力和覆盖能力都较差。 2.3导电盐v 能提高溶液的电导率，而对放电金属离子不起络合作用的物质。这类物质包括酸、碱和盐，由于它们的主要作用是用来提高溶液的导电性，习惯上通称为导电盐。如酸性镀铜溶液中的H2SO4，氯化物镀锌溶液中的KCL、NaCl及氰化物镀铜溶液中的NaOH和NaCO3等。 导电盐的含量升高，槽电压下降，镀液的深镀能力得到改善，在多数情
5、况下，镀液的分散能力也有所提高。导电盐的含量受到溶解度的限制而且大量导电盐的存在还会降低其他盐类的溶解度。对于含有较多表面活性剂的溶液，过多的导电盐会降低它们的溶解度，使溶液在较低的温度下发生乳浊现象严重的会影响镀液的性能。所以导电盐的含量也应适当。 2.4缓冲剂v 用来稳定溶液的PH值，特别是阴极表面附近的PH值。缓冲剂一般是用弱酸或弱酸的酸式盐，如镀镍溶液中的硼酸，和焦磷酸盐镀液中的磷酸氢二钠等。 任何一种缓冲剂都只能在一定的范围内具有较好的缓冲作用，超过这一范围其缓冲作用将不明显或完全没有缓冲作用，而是还必须要有足够的量才能起到稳定溶液PH值的作用，由于缓冲剂可以减缓阴极表面因析氢而造成
6、的局部PH值的升高，并能将其控制在最佳值范围内，所以对提高阴极极化有一定作用，也有利于提高镀液的分散能力和镀层质量。过多的缓冲剂既无必要，还有可能降低电流效率或产生其他副作用。 v2.5稳定剂 用来防止镀液中主盐水解或金属离子的氧化，保持溶液的清澈稳定。如酸性镀锡和镀铜溶液中的硫酸，酸性镀锡溶液中的抗氧化剂等。 v2.6阳极活化剂 在电镀过程中能够消除或降低阳极极化的物质，它可以促进阳极正常溶解，提高阳极电流密度。如镀银溶液中的氯化物，氰化镀铜溶液中的酒石酸盐等。 2.7添加剂v 是指那些在镀液中含量很低，但对链液和镀层性能却有着显著影响的物质。按照它们在电镀溶液中所起的作用，大致可分为如下几
7、类。 v （1）光亮剂：它的加入可以使镀层光亮。v （2）整平剂：具有使镀层将基体表面细微不平处填平的物质。 v （3）润湿剂：它们的主要作用是降低溶液与阴极间的界面张力，使氢气泡容易脱离阴极表面，从而防止镀层产生针孔。v （4）应力消除剂：能够降低镀层内应力，提高镀层韧性的物质。 v （5）镀层细化剂：它是能使镀层结晶细化并具有光泽的添加剂。 v （6）无机添加剂：此类添加剂多数是硫、硒、碲的化合物及一些可与镀层金属共析的其他金属盐。这些金属离子对镀层的性能会有显著的影响，而且这种影响是多方面的。 v （7）抑雾剂：这是一类表面活性剂。具有发泡作用，在气体或机械搅拌的作用下，可以在液面生成一
8、层较厚的稳定的泡沫以抑制气体析出时带出的酸雾、碱雾或溶液的飞沫。 3.电镀溶液检测主要技术方法v 3.1滴定分析法：v 酸碱滴定法：利用酸和碱在水中以质子转移反应为基础的滴定分析方法（也称中和法）。可用于测定酸、碱和两性物质。例如：氢氧化钠，硫酸含量的测定；v 氧化还原滴定法：是以溶液中氧化剂和还原剂之间的电子转移为基础的一种滴定分析方法。例如：COD测定，次氯酸钠的测定；v 沉淀滴定法：是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。例如：硝酸银滴定溶液中氯离子（低含量）以及游离氰化物；v 配位滴定法：是以配位反应为基础的一种滴定分析法，可用于对金属离子进行测定。例如：EDTA测定溶液中锌，镍含量。电
9、位滴定法v 是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法v 优点：使用不同的指示电极，电位滴定法可以进行酸碱滴定，氧化还原滴定，配位滴定和沉淀滴定。普通滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点，如果待测溶液有颜色或浑浊时，终点的指示就比较困难，或者根本找不到合适的指示剂。v 。3.2重量法v 被测成分与试剂作用，生成组成固定的难溶性化合物沉淀，称量沉淀的质量，计算该成分在样品中的含量。v 例如：氯化银沉淀法测定氯离子（高含量）；硫酸镍主含量测定。3.3紫外可见分光光度计法v 是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。 20040
10、0nm为紫外光区，400760nm为可见光区v 例如：二苯碳酰二肼显色法测六价铬，总铬；吡唑啉酮显色法测总氰化物；总磷总氮的检测。3.4原子吸收分光光度计法v 元素在高温加热后原子化，成为基态原子蒸汽，对元素空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被的含量成正比。v 分为：火焰原子吸收分光光度计；石墨炉原子吸收分光光度计。前者原子化的温度在21002400之间，后者在29003000之间。 火焰原子吸收分光光度计，利用空气乙炔测定的元素可达30多种，灵敏度在ppm级，石墨炉原子吸收分光光度计可以测定近50种元素，灵敏度在ppb级。3.5气相色谱法v 是一种利
11、用混合物中诸组分在两相间（流动相与固定相）的分配原理以获得分离的方法。（利用固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同的原理）可以进行定性和定量分析。主要用于有机物的检测。4.电镀溶液主要检测指标分析方法汇总v 4.1锌 v 高浓度锌： （0.5g/L以上）v 二甲酚橙指示剂，EDTA滴定法v 适用于氰化镀锌，锌酸盐镀锌溶液检测。v PAN指示剂， EDTA滴定法v 适用于酸性镀锌溶液检测。v 铬黑T指示剂， EDTA滴定法v 适用于硫酸盐镀锌，氯化钾镀锌溶液检测。v 低浓度锌：（ 0.5g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至0.5mg/L以内后检测）v 4.2铬v 高浓度铬： （1g/
12、L以上）v 硫酸亚铁铵滴定法v 适用于普通镀铬，复合镀铬，镀黑铬溶液检测。v 硫代硫酸钠滴定法v 适用于普通镀铬溶液检测。v 低浓度铬：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 二苯碳酰二肼分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测，通过吸光度大小来判断稀释倍数，对于总铬的检测，需先将三价铬氧化成六价铬）v 4.3铜v 高浓度铜： （1g/L以上）v EDTA滴定法（PAN指示剂）v 适用于氰化镀铜，酸性镀铜，焦磷酸盐镀铜溶液检测。v 硫代硫酸钠滴定法（碘量法）v 适用于氰化镀铜溶液检测。v 低浓度铜：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释
13、至2mg/L以内后检测）v 铜试剂分光光度法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 4.4镍 v 高浓度镍： （1g/L以上）v EDTA滴定法（紫脲酸铵指示剂）v 适用于各种镀镍溶液检测，不同镀镍工艺检测的区别在于加入掩蔽剂的种类和加入量。v 铬黑T指示剂， EDTA滴定法v 适用于酸性镀镍溶液检测。v 低浓度镍：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 丁二酮肟分光光度法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 4.5铁 v 高浓度铁： （1g/L以上）v EDTA滴定法（磺基水杨酸指示剂）v 适用于三价铁的检测。v 重铬酸钾滴定法（二苯胺磺酸钠指示剂）v
14、适用于二价铁的检测。v 磺基水杨酸分光光度法v 适用于三价铁的检测。v 低浓度锌：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 邻菲啰啉分光光度法（适用于铁含量0.1g/L以下，溶液稀释至0.5mg/L以内）v 4.6金 v 高浓度金： （1g/L以上）v 重量法v 适用于氰化镀金，酸性镀金溶液检测。v 硫代硫酸钠滴定法（碘量法）v 适用于碱性镀金溶液检测。v 低浓度金：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 4.7银 v 高浓度银： （1g/L以上）v 硫氰酸钾滴定法（茜素红，铁铵矾指示剂）v 适用于氰化银溶液检测。v
15、 硫氰酸钾滴定法（铁铵矾指示剂）v 适用于氰化银，亚铁氰化钾镀银溶液检测。v 低浓度银：（ 1g/L以下）v 原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）v 4.8锡v 总锡v 碘滴定法（铝还原碘量法）v EDTA滴定法（二甲酚橙指示剂）v 二价锡v 碘滴定法（酸性溶液碘氧化法）v 4.9氰化物v 高浓度氰化物： （0.2g/L以上）v 硝酸银滴定法v 适用于游离氰化物的检测，以及进行处理后的（蒸馏或加破络剂后）总氰化物的检测。v 低浓度氰化物：（ 0.2g/L以下）v 异烟酸-吡唑啉哃分光光度法（通过稀释或控制取样量来使得氰化物含量在0.25mg/L以内）v 4.10硼酸v 氢氧化
16、钠滴定法（甘油处理，酚酞指示剂）v 氢氧化钠滴定法（草酸钾处理，甲基红-酚酞-丙三醇混合指示剂）v 4.11硫酸v 氢氧化钠滴定法（甲基橙指示剂）v 硫酸钡分光光度法v 4.12盐酸v 氢氧化钠滴定法（酚酞指示剂）v 4.13氢氧化钠v 盐酸滴定法（酚酞指示剂）v 4.14碳酸钠v 盐酸滴定法（甲基橙指示剂）v 4.15氯化物v 重量法（氯化银沉淀）v 硝酸银滴定法（铬酸钾指示剂）v 氯离子选择性电极法v 4.16柠檬酸铵v 硫代硫酸钠滴定法（高锰酸钾氧化-碘量法）v 4.17焦磷酸根v EDTA滴定法（锌处理，铬黑T指示剂）v 磷铋钼分光光度法v 4.18酒石酸钾钠v 硫代硫酸钠滴定法（高锰
17、酸钾氧化-碘量法）v 乙酸铅滴定法三、电镀产品检测v 检测项目及方法 v 1.外观检验v 表面缺陷：镀层表面不能有针孔、麻点、起皮、起泡、脱落、阴阳面、斑点、烧焦、暗影、树枝状和海绵沉积层以及漏镀现象。v 光泽性：产品表面镀层的反光性，一般分镜面光泽、半光泽、亚光等，主要以目视和与样板比对为主。v 覆盖性：指产品经过电镀处理后，在其规定应覆盖的部位表面是否完全被镀层所覆盖。对于内孔和形状复杂的零件应加强这种性能的检测。v 色泽：对于零件表面要求具有钝化膜层的镀层，外观检验时应达到规定的钝化色泽（如黑钝，蓝白钝等）检测项目及方法v 2.镀层与基材结合力v 弯折法：薄片零件可将其弯折至两个面层90
18、角，反复弯折直至断裂，用肉眼或4-5倍放大镜观察镀层是否起皮脱落。v 划痕法：用钢刀尖在零件表面上划若干深达基体金属的划痕，这些划痕是平行和交错的，两线之间的距离不大于2mm，用肉眼或4-5倍放大镜观察镀层是否起皮脱落。 v 摩擦法：取一平滑金属块，以适当压力（不致使切割镀层）反复迅速的摩擦镀层15s，用肉眼或4-5倍放大镜观察镀层是否起皮脱落。 v 其他方法：绕线法（金属线）；抛光法；刷光法（对软镀层）。检测项目及方法 v 3.镀层厚度v 金相显微镜法：把试样断面进行镶嵌、抛光和浸蚀，将浸蚀过的试片放在具有一定放大倍率的显微镜下检查被测试样的断面，并通过内置标尺来测量金属镀层及氧化物覆盖层的
19、局部厚度和平均厚度。该法具有精度高、重现性好等特点，缺点是它一种破坏性测量方法，且操作比较复杂。检测项目及方法v 磁性测厚仪法：采用电磁感应原理，用于测量各种磁性金属基体上非磁性覆盖层的厚度的测量仪器。（铁 钴 镍及其合金属于磁性金属）v 可以用于测量钢铁上的各种电镀（镀镍除外）、涂层、塑料等覆盖层厚度，还可用于测量各种金属箔（如铜箔、铝箔、金箔等）和非金属薄膜（如纸张、塑料等）的厚度。优点：检测快速、无损伤、精确度高；缺点：使用范围有限制。检测项目及方法v 4.盐雾实验v 定义：是一种主要利用盐雾试验设备所创造的人工模拟盐雾环境条件来考核产品或金属材料耐腐蚀性能的环境实验v 中性盐雾实验（N
20、SS试验） ：采用5%的氯化钠盐水溶液，溶液PH值调在中性范围（67）作为喷雾用的溶液，试验温度均取35。v 醋酸盐雾试验（ASS试验）：在5%氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的PH值降为3左右，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。它的腐蚀速度要比NSS试验快3倍左右。v 铜盐加速醋酸盐雾试验（CASS试验）：试验温度为50，盐溶液中加入少量铜盐氯化铜，强烈诱发腐蚀。它的腐蚀速度大约是NSS试验的8倍。检测项目及方法v 5.镀层表面粗糙度v 是指镀层表面具有较小间距和微观峰谷不平度的微观几何特性。v 样板对照法：采用标准粗糙度样板与被检测镀层进行对比，反复观察两者的加工表面丝纹、反光强度和色
21、彩，最后以受检镀层与某一标准样板相接近时，将该样板的粗糙度值作为受检镀层的粗糙度值。v 伦廓仪测量法：属于针描法(接触测量法)，其类型有机械式、光电式和电动式等几种。v 印模法：是利用某些块状的塑性材料作为印模，贴在被测零件表面上，待取下后在贴合面上印制出被测表面的伦廓状况，然后对印模进行测量，得出镀层粗糙度的参数值。盐雾试验箱轮廓仪检测项目及方法 6.镀层硬度v 定义：是指电镀层抗机械作用如冲击v 、刻痕、划伤的能力。v 布氏硬度（HB)：以一定的载荷v (一般3000kg)把一定大小(直径一般v 为10mm)的钢球压入材料表面，保v 持一段时间，去载后，负荷与其压痕v 面积之比值，即为布氏
22、硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。布氏硬度适用范围为8-450HB。v 洛氏硬度(HR)：用一个顶角为120度的金刚石圆锥体，在一定载荷下压入被测材料表面（HRA是采用60Kg载荷；HRB 是采用100Kg；HRC 是采用150Kg载荷）,由压痕深度求出材料的硬度。洛氏硬度适用范围为450HB以上或被测样品过小时。检测项目及方法v 7.高低温试验v 高低温试验箱法：高低温箱具有较v 宽的温度控制范围。（-80 150v ）将产品放入高低温试验箱内，v 通过在低温、高温条件下，对产品v 的物理以及其他相关特性进行环境v 模拟测试，测试后，通过检测，来v 判断产品的性能，是否仍
23、然能够符v 合预定要求，以便供产品设计、改v 进、鉴定及出厂检验用。检测项目及方法v 8.镀层内应力v 定义：在没有外力和温度场存在的条件下，存在于材料内部并自身保持平衡的应力。内应力过大会导致镀层开裂气泡。v 螺旋收缩仪法：把不锈钢片制作成螺旋管,并使它的一端固定,然后只在螺旋管外表面电镀,内表面涂绝缘漆。当镀层产生内应力时会使螺旋管发生扭曲。借助芯杆放大装置把扭曲力传送到刻度盘上,根据刻度盘指针偏转的角度计算镀层的内应力。v 薄片阴极弯曲法：采用一块狭长的金属薄片作阴极,背向阳极的一面绝缘;电镀时一端用夹具固定另一端可以自由活动;电镀后,镀层中产生的内应力会迫使薄片阴极弯曲。检测项目及方法
24、v 9.镀层孔隙率v 定义：指镀层散粒状材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占总体积的比例。它反映了镀层对基体防护作用的优劣程度。v 贴滤纸法： 室温下在受检零件表面上，贴置浸有一定检验试液的滤纸，若镀层存在孔隙或裂缝，则检验试液通过孔隙或裂缝与基体金属或底金属镀层产生化学反应，生成与镀层有明显色差的化合物，并渗到滤纸上，使之呈现出有色斑点，根据有色斑点数确定其孔隙率。v 溶液浇浸法： 在受检零件表面上，通过浇或浸的办法沾有检验溶液，若镀层存在孔隙或裂缝，则检验溶液通过孔隙或裂缝与基体金属或底金属镀层起化学反应，注成与镀层有明显色差的化合物，在零件涂膜上即呈现有色斑点，根据有色斑点数确定孔隙率检测项目及方法v 10.镀层脆性v 定义：是镀层金属组织发生改变v 而使镀层变脆的一种特性。是影v 响镀层质量的一个重要指标。v 杯突试验法：是一种冲压工艺性能试验，用来衡量材料的深冲性能的试验方法。杯突法需要专业的设备和标准片等，其准确性较高，但是在工作现场很少用到。v 弯曲法：是将镀有镀层的试片夹在虎钳上，为了防止钳口伤到试片，可以在钳口垫上布料等软片，然后对试片做90弯曲，直至试片出现裂纹，注意镀层在脆性较大时，不到90就会出现裂纹，这时要记下弯曲的角度。另外在进行脆性试验前，要保证镀层与基体有良好的结合力，防止结合力不好出现镀层脱落情况，造成检测误差。 v谢 谢！
