電

鍍

技

術(shù)21.電鍍的定義

2.電鍍的目的3.電鍍的基本知識(shí)

3-1.電鍍液

3-2.電鍍?cè)?/p>

3-3.金屬的電沉積過程3-4.影響電鍍層結(jié)晶的主要因素4.電鍍工藝

5.電鍍方式6.電鍍鋅,鎳,鉻

7.鍍層性能測(cè)試

8.電鍍專業(yè)術(shù)語目錄3電鍍是利用電解原理，使金屬或合金沉積在制件表面，形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。1.電鍍的定義2.電鍍的目的電鍍的目的:電鍍除了要求美觀外，依各種電鍍需求而有不同的目的

.1.鍍銅：打底用，增進(jìn)電鍍層附著能力，及抗蝕能力。2.鍍鎳：打底用或做外觀，增進(jìn)抗蝕能力及耐磨能力.3.鍍金：改善導(dǎo)電接觸阻抗，增進(jìn)信號(hào)傳輸。4.鍍錫鉛：增進(jìn)焊接能力，快被其他替物取代(因含鉛現(xiàn)大部分改為鍍亮錫及霧錫).43-1.電鍍液

電鍍液A.主鹽主鹽是指鍍液中能在陰極上沉積出所要求鍍層金屬的鹽﹐用于提供金屬離子。鍍液中主鹽濃度必須在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶o主鹽濃度增加或減少﹐在其它條件不變時(shí)﹐都會(huì)對(duì)電沉積過程及最后的鍍層組織有影響。比如﹐主鹽濃度升高﹐電流效率提高﹐金屬沉積速度加快﹐鍍層晶粒較粗﹐溶液分散能力下降。B.絡(luò)合劑有一些情況下﹐若鍍液中主鹽的金屬離子為簡(jiǎn)單離子時(shí)﹐則鍍層晶粒粗大﹐因此﹐要采用絡(luò)合離子的鍍液。獲得絡(luò)合離子的方法是加入絡(luò)合劑﹐即能絡(luò)合主鹽的金屬離子形成絡(luò)合物的物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡(jiǎn)單化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含絡(luò)合物的鍍液中﹐影響電鍍效果的主要是主鹽與絡(luò)合劑的相對(duì)含量﹐即絡(luò)合劑的游離量﹐而不是絕對(duì)含量。3.電鍍的基本知識(shí)

5C.附加鹽附加鹽是電鍍中除主要鹽外的某些堿金屬或堿土金屬鹽類﹐主要用于提高電鍍液的導(dǎo)電性﹐對(duì)主鹽中的金屬離子不起絡(luò)合作用。有些附加鹽還能改善鍍液的深鍍能力﹐分散能力﹐產(chǎn)生細(xì)致的鍍層。D.緩沖劑緩沖劑是指用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。這類物質(zhì)一般是由弱酸和弱酸鹽或弱堿和弱堿鹽組成的﹐能使溶液遇到堿或酸時(shí)﹐溶液的pH值變化幅度縮少。E.陽(yáng)極活化劑鍍液中能促進(jìn)陽(yáng)極活化的物質(zhì)稱陽(yáng)極活化劑。陽(yáng)極活化劑的作用是提高陽(yáng)極開始鈍化的電流密度﹐從而保證陽(yáng)極處于活化狀態(tài)而能正常地溶解。陽(yáng)極活化劑含量不足時(shí)陽(yáng)極溶解不正常﹐主鹽的含量下降較快﹐影響鍍液的穩(wěn)定。嚴(yán)重時(shí)﹐電鍍不能正常進(jìn)行。F.添加劑添加劑是指不會(huì)明顯改變鍍層導(dǎo)電性﹐而能顯著改善鍍層性能的物質(zhì)。根據(jù)在鍍液中所起的作用﹐添加劑可分為﹕光亮劑﹐整平劑﹐和抑霧劑等。63-2.電鍍?cè)碓谑⒂须婂円旱腻儾壑?，?jīng)過清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽(yáng)極，兩極分別與直流電電源的負(fù)極和正極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，電鍍液中的金屬離子，在電位差的作用下移動(dòng)到陰極上形成鍍層。陽(yáng)極的金屬形成金屬離子進(jìn)入電鍍液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。73-2.電鍍?cè)韴D83-3金屬的電沉積過程

電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場(chǎng)的作用下﹐經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過程。下圖(1-2)是電沉積過程示意圖﹐完成電沉積過程必須經(jīng)過以下三個(gè)步驟﹕液相傳質(zhì)﹕鍍液中的水化金屬離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部向極界面遷移﹐到達(dá)陰極的雙電層溶液一側(cè)。電化學(xué)反應(yīng)﹕水化金屬離子或絡(luò)離子通過雙電層﹐并去掉它周圍的水化分子或配位體層﹐從陰極上得電子生成金屬原子。有三種方式﹕電遷移﹐對(duì)流和擴(kuò)散。電結(jié)晶﹕金屬原子沿金屬表面擴(kuò)散到結(jié)晶生長(zhǎng)點(diǎn)﹐以金屬原子態(tài)排列在晶格內(nèi)﹐形成鍍層。電鍍時(shí)﹐以上三個(gè)步驟是同時(shí)進(jìn)行的﹐但進(jìn)行的速度不同﹐速度最慢的一個(gè)被稱為整個(gè)沉積過程的控制性環(huán)節(jié)。不同步驟作為控制性環(huán)節(jié)﹐最后的電沉積結(jié)果是不一樣的。9103-4.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Na2[Zn(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)電性能差﹐不能采用大陰極電流密度來改善鍍層結(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。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.114.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。124.電鍍工藝

電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理三個(gè)階段。鍍前預(yù)處理鍍前預(yù)處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面﹐為最后獲得高質(zhì)量鍍層作準(zhǔn)備。主要進(jìn)行脫脂﹐去銹蝕﹐去灰塵等工作。步驟如下﹕第一步使表面粗糙度達(dá)到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光等工藝方法來實(shí)現(xiàn)。第二步去油脂﹐可采用溶劑溶解以及化學(xué)﹐電化學(xué)等方法來實(shí)現(xiàn)。第三步除銹﹐可用機(jī)械﹐酸洗以及電化學(xué)方法除銹。第四步活化處理﹐一般在弱酸中侵蝕一定時(shí)間進(jìn)行鍍前活化處理鍍后處理鈍化處理所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理﹐在鍍層上形成一層堅(jiān)實(shí)致密的﹐穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣﹐鍍Zn,Cu等后﹐都可進(jìn)行鈍化處理。金鍍層的鈍化工藝為：

PAZNL彩鈍液’50mL/L（內(nèi)含Cr6＋2．5g/L）；溫度40～70℃；鈍化時(shí)間20～40s；

13除氫處理有些金屬如鋅﹐在電沉積過程中﹐除自身沉積出來外﹐還會(huì)析出一部分氫﹐這部分氫滲入鍍層中﹐使鍍件產(chǎn)生脆性﹐甚至斷裂﹐稱為氫脆。為了消除氫脆﹐往往在電鍍后﹐使鍍件在一定的溫度下熱處理數(shù)小時(shí)﹐稱為除氫處理。145.電鍍方式電鍍分為掛鍍、滾鍍、連續(xù)鍍和刷鍍等方式，主要與待鍍件的尺寸和批量有關(guān)。掛鍍適用于一般尺寸的制品,如汽車的保險(xiǎn)杠,自行車的車把等。滾鍍適用于小件，如緊固件、墊圈、銷子等。連續(xù)鍍適用于成批生產(chǎn)的線材和帶材。刷鍍適用于局部鍍或修復(fù)。156-1.電鍍鋅鍍鋅工藝流程166-2.電鍍鎳1.鎳鍍層的孔隙率較高,一般不單獨(dú)作為防護(hù)性鍍層.2.鎳層分類:3.普通鍍鎳,用于預(yù)鍍和滾鍍.4.半光鎳,用作多層鎳的中間層或底層.5.光鎳,用于表面裝飾.6.珍珠鎳,具有視覺裝飾效果.7.黑鎳,鍍層中含有一定的硫及鋅,用于消光171.鉻鍍層有很高的硬度(HV=400~1200)2.鉻鍍層藦擦系數(shù)低,具有很好耐磨性.3.具有好的耐熱性.4.具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性5.具有較好的反射性能.6.在加工行業(yè)具有修復(fù)尺寸作用6-3.電鍍鉻除蠟→熱浸除油→陰極電解除油→浸酸→堿性光亮銅→焦磷酸銅（選擇性）→酸性光亮銅（選擇性）→光亮鎳→鍍鉻鋅合金鍍鉻工藝流程

187.鍍層性能測(cè)試

1.電鍍層外觀檢驗(yàn)金屬零件電鍍層的外觀檢驗(yàn)是最基本﹐最常用的檢驗(yàn)方。外觀不合格的鍍件就無需進(jìn)行其它項(xiàng)目的測(cè)試。檢驗(yàn)時(shí)用目力觀察﹐按照外觀可將鍍件分為合格的﹑有缺陷的和廢品三類。外觀不良包括有針孔﹐麻點(diǎn)﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脫落﹑陰陽(yáng)面﹑斑點(diǎn)﹑燒焦﹑暗影﹑樹枝狀和海綿狀江沉積層以及應(yīng)當(dāng)鍍覆而沒有鍍覆的部位等缺陷。2.結(jié)合力試驗(yàn)鍍層結(jié)合力是指鍍層與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度﹐即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。具體方法可根據(jù)鍍種和鍍鍍件選定﹕(一)彎曲試驗(yàn)﹔(二)銼刀試驗(yàn)﹔(三)劃痕試驗(yàn)﹔(四)熱震試驗(yàn)193.電鍍層厚度的測(cè)量電鍍層厚度的測(cè)量方法有破壞檢測(cè)法與非破壞檢測(cè)法兩大類。其中破壞檢測(cè)法有點(diǎn)滴法﹑液流法﹑溶解法﹑電量法和金相顯微法等多種﹔非破壞檢測(cè)法有磁性法﹑渦流法β射線反向散射法和光切顯微鏡法等等。測(cè)量時(shí)除溶解法等是鍍層的平均厚度外﹐其余多數(shù)是鍍層的局部厚度。因此﹐測(cè)量時(shí)至少應(yīng)在有代表性部位測(cè)量三個(gè)以上厚度﹐計(jì)算其平均值作為測(cè)量厚度結(jié)果。4.孔隙率的測(cè)定鍍層的孔隙是指鍍層表面直至基體金屬的細(xì)小孔道?？紫洞笮∮绊戝儗拥姆雷o(hù)能力。測(cè)定孔隙的方法有貼濾法﹑涂膏法﹑浸漬法等。A.貼濾紙法﹕將浸有測(cè)試溶液的潤(rùn)濕紙貼于經(jīng)預(yù)處理的被測(cè)試閏上﹐濾紙上的試液滲入孔隙中與中間鍍層或基體金屬作用﹐生成具有物征顏色的斑點(diǎn)在濾紙上顯示。然后以濾紙上有色斑色的多少來評(píng)定鍍層孔隙率。B.膏法﹕將含有相應(yīng)試液的膏狀物涂覆于被測(cè)試樣上﹐通過泥膏中的試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐生成具有特征顏色的斑點(diǎn)﹐要據(jù)此斑點(diǎn)來評(píng)定鍍層的孔隙率。C.浸漬法﹕將試樣浸于相應(yīng)試液中﹐通過試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐在鍍層表面產(chǎn)生有色斑點(diǎn)﹐然后檢查鍍層表面有色斑點(diǎn)多少來評(píng)定鍍層的孔隙率。本法適用于檢驗(yàn)鋼鐵﹑銅或銅合金和鋁合金基體表面的陰極性鍍層的孔隙率。205.鍍層顯微硬度的測(cè)定硬度是鍍層的重要機(jī)械性能之一。鍍層的硬度決定于鍍層金屬的結(jié)晶組織。為了消除基體材對(duì)鍍層的影響和鍍層厚度對(duì)壓痕尺寸了限制﹐一般用顯微硬度法。即采用顯微硬度計(jì)上特制的金剛石壓頭﹐在一定靜負(fù)荷的作用下﹐壓入試樣的鍍層表面或剖面﹐獲得相應(yīng)正方角錐體壓痕。然后用硬度上測(cè)微目鏡將壓痕放大一定倍率﹐測(cè)量其對(duì)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度。

6.鍍層內(nèi)應(yīng)力的測(cè)試鍍層內(nèi)應(yīng)力是指在沒有外在載荷的情況下﹐鍍層內(nèi)部所具有的一種平衡應(yīng)力。用來測(cè)量鍍層宏觀應(yīng)力的方法有﹕幻燈投影法﹑電阻應(yīng)變儀法﹑螺旋收縮儀法﹑X射線衍射法等多種。7.電鍍層脆性測(cè)試鍍層脆性是鍍層物理性能中的一項(xiàng)重要指針。脆性的存在往往會(huì)導(dǎo)致鍍層開裂﹐結(jié)合力下降﹐乃至直接影響鍍件的使用價(jià)值。鍍層脆性的測(cè)試﹐一般通過試樣在外力作用下使之變形﹐直至鍍層產(chǎn)生裂紋﹐然后以鍍層產(chǎn)生裂紋時(shí)的變形程度或撓度值大小﹐作為評(píng)定鍍層脆性的據(jù)。測(cè)定鍍層脆性的方法有杯突法﹑靜壓撓曲法等。測(cè)定鍍層韌性的方法有心軸變曲法等。

218.氫脆性的測(cè)試金屬材料在氫和應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的早期脆斷現(xiàn)象叫氫脆。測(cè)定氫脆的方法有延遲破壞試驗(yàn)﹑緩慢彎曲試驗(yàn)等方法。延遲破壞試驗(yàn)﹕此法適合于超高強(qiáng)度鋼的氫脆試驗(yàn)﹐是一種靈敏而可靠的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)﹐將做成的三根缺口棒狀試樣放在持久強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)或蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)上﹐在材料脆斷的時(shí)間﹐若三根平行試驗(yàn)的試樣在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)均不脆斷﹐即為合格。緩慢彎曲試驗(yàn)﹕此法對(duì)低脆性材料比較靈敏。測(cè)試時(shí)應(yīng)注意﹕試片在熱處理后如果變形﹐應(yīng)靜壓校平﹔鍍前應(yīng)消除應(yīng)力﹐鍍扣要嚴(yán)格除氫﹔試前應(yīng)選足夠數(shù)量的試樣材料進(jìn)行空白試驗(yàn)﹐便于分析試驗(yàn)結(jié)果和選擇合適的折斷軸直徑。擠壓試驗(yàn)﹕將需檢驗(yàn)的墊圈在同一直徑的螺桿上﹐每一螺桿套10~~15個(gè)﹐螺桿兩端旋上螺母﹐然后夾在虎鉗上﹐用扳手將螺母旋緊到墊圈開口處擠平。放置24小時(shí)﹐然后松開﹐用5倍放大鏡檢查受試墊圈產(chǎn)生裂紋和斷裂的結(jié)果以脆斷率表示脆斷率=b/aX100(%)(a-受試墊圈總數(shù),b-產(chǎn)生裂紋或斷裂數(shù)

229.鍍層焊接性能的測(cè)試鍍層焊接性是表示焊錫在欲焊在欲焊金屬表面流動(dòng)的難易程度。評(píng)定鍍層焊接性的方法有流布面積法﹑潤(rùn)濕時(shí)間法和蒸汽考驗(yàn)法。A.流布面積法﹕本法是將一定質(zhì)量的焊料放在待測(cè)試樣表面上﹐滴上幾滴松香異丙醇劑﹐放在加熱板上加熱至250OC﹐保持2分鐘﹐取下試樣﹐然后用面積儀檢查計(jì)算焊料涂布面積。評(píng)定方法﹕流布面積愈大﹐鍍層焊接愈好。B.潤(rùn)濕時(shí)間法﹕本法是通過熔融焊料對(duì)規(guī)定試樣全部潤(rùn)濕的時(shí)間來區(qū)別焊接性。測(cè)試時(shí)﹐將10塊一定規(guī)格的試樣先浸以松香丙醇焊劑﹐再浸入250OC的熔融焊料中﹐浸入時(shí)間根據(jù)10塊不同編號(hào)的試樣﹐分別控制1~~10S﹐然后立即取出。冷卻后后檢查試樣是否全部被潤(rùn)濕﹐取后以全部被潤(rùn)濕的試樣的最短時(shí)間﹐評(píng)定鍍層焊接性能。一般以2S以內(nèi)全部潤(rùn)濕以好﹐10S潤(rùn)濕為最差。C.蒸汽考驗(yàn)法﹕本法是將試樣放在連續(xù)的水面上部﹐溶器蓋呈型﹐以防蓋上的冷凝水滴在試樣表面而影響測(cè)試。試樣與沸水相距100mm﹐與頂蓋相距50mm。經(jīng)過240h后﹐不管試樣變色與否﹐讓試樣在空氣中干燥﹐然后用流布面積法或潤(rùn)濕時(shí)間法測(cè)試﹐根據(jù)結(jié)果評(píng)定合格與否。238.電鍍專業(yè)術(shù)語1.起皮:鍍層成片狀脫離基體材料的現(xiàn)象。

2.剝離

:某些原因（例如不均勻的熱膨脹或收縮）引起的表面鍍層的破碎或脫落。3.桔皮

:類似于桔皮波紋狀的表面處理層。

4.海綿狀鍍層

:在電鍍過程中形成的與基體材料結(jié)合不牢固的疏松多孔的沉積物。

5.燒焦鍍層

:在過高電流下形成的顏色黑暗、粗糙、松散等質(zhì)量不佳的沉積物，其中常含有氧化物或其他雜質(zhì)。

6.麻點(diǎn)

:在電鍍或腐蝕中，與金屬表面上形成的小坑或小孔。

7.粗糙

:在電鍍過程中，由于種種原因造成的鍍層粗糙不光滑的現(xiàn)象。

8.變色

:由于腐蝕而引起的金屬或鍍層表面色澤的變化(如發(fā)暗、失色等)