电镀基础知识培训

电镀基础知识
镀铬
镀铬分类 装饰性镀铬（普通镀铬，复合镀铬，黑铬等） 功能性镀铬（硬铬，松孔铬，乳白铬，微裂纹铬等）
镀铬的特点： 1、镀液分散能力差，电流效率低。 2、镀铬溶液不用铬盐，而用氧化性极强的铬酸，以 及少量的外加阴离子，如硫酸根、氟离子等。 3、阳极不用金属铬，而是采用不溶性的铅、铅锡合 金、铅锑合金。
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电镀液对镀层的影响 电镀液由主盐，导电盐，活化剂，缓冲剂，添加剂 等组成。电解溶液按主要放电离子存在的形式，一 般可分为主要以简单（单盐）形式存在和主要以络 离子（复盐）形式存在的电解液两大类。 1.电解液中主盐的影响 在阴极上沉淀出所要求的镀层金属的盐称为主盐。 镀液主盐的含量多少，直接影响镀层的质量。主盐 的浓度过高，则镀层粗糙；主盐浓度过低，则允许 的电流密度小，电流效率明显下降，影响沉积速度， 还将导致其它问题。
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镀前处理—清洗
清洗及水洗是电镀工艺不可缺少的组成部分，水 洗质量的好坏对于电镀工艺的稳定性和电镀产品 的外观、耐蚀性等有很大影响。主要防止镀液带 入下一次工序污染镀液。不同的清洗方法，有不 同的清洗效果。逆流清洗需用的水量比其他清洗 方法用水量少，有利于废水的处理和回收利用。 一般用来清洗的为自来水，浓水，纯水等。
功 能 性 镀 层
导电性镀层 磁性镀层 热处理用镀层 修复性镀层 可焊性镀层 其他 简单镀层
镀 层 结 构
单一金属镀层(Zn`Cr) 几层相同或不同金属叠加而成的镀层 (暗Ni-半光Ni-光Ni Ni-Au Ni-Cu) 固体微粒均匀地分散在金属中而形成的镀层 (Ni-SiC Cu-Al3O2)
组合镀层 复合镀层
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电镀 行业的地域分布
Байду номын сангаас
注：由红到蓝数量逐渐减小
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电镀 行业存在的主要问题
厂点多、规模小，专业化程度低；
工艺管理水平较低，经济效益较差； 电镀污染治理水平低，有效治理率低； 经营粗放，原材料利用率低；
中小企业应对国际环境保护压力（如RoHS指令）的水 平偏低。
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非皂化性油脂主要是利用乳化作用将其去掉。工件进 入除油液后，由于机械震动，表面的油膜破裂，而变 成不连续的小油滴；溶液中乳化剂使油、固界面上的 表面张力降低，结果油滴进入溶液；乳化剂的疏水基 团和亲水基团将进入溶液中的小油滴包围起来，使油 滴不能重新聚集沾污工件。这样就将油除去了。
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镀前处理—电化学除油
电化学除油是将材料至于碱性电解液的电极上，利用电解 时电极的极化作用降低溶液介面的表面张力，电极上所析 出的氢气泡和氧气泡，对油膜层有强烈的撕裂作用和对溶 液的机械搅拌作用，从而促使油膜迅速地从材料表面上脱 落转变为细小的油珠，加速、加强除油过程，进而获得近 乎彻底清除乾净的良好除油效果。电化学除油在阴极、阳 极上都可以进行，也可以阴、阳极联合除油。 阴极除油的特点：析出的气体为氢气，气泡小、数量多、 面积大，因而除油效率高，不腐蚀材料。缺点；易引起材 料产生氢脆，有挂灰。 阳极除油的特点：无氢脆，无灰渣。 缺点：效率低、材 料易腐蚀。
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2.电解液中导电盐的影响 增强溶液导电性，提高分散能力。 3. 电解液中缓冲剂的影响 增强溶液导电性，提高分散能力。 4.电解液中活化剂的影响 阳极活化剂，能促进阳极溶解，使镀液中镍离子 得到正常补充，氯化物含量过低，阳极易钝化， 过高，阳极溶解过快，镀层结晶粗糙。
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5.添加剂的影响 为了改善镀层的性质，可在电解液中添加少量的 添加剂。添加剂在电解液中不能改变电解液的性 质，单能显著改善镀层的性质。 光亮剂：使镀层光亮。 整平剂：能使镀件微观谷处获得微观峰处更厚的 镀层。 湿润剂：能降低电极溶液间的界面张力，使溶液 易于在电极表面铺展。 镀层细化剂：能使镀层结晶细致。
电镀 企业行业分布
电镀企业30％分布在机械制造业，20 ％分布在轻工业、20％分布在电子工业， 其他分布在航天、航空及仪器仪表等行业。
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电镀 镀种比例 镀锌 45-50%
镀铜、镀镍、镀铬
转化膜 电子产品镀铅、锡、金
30%
15% 5%
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电镀原料年消耗量 金属原料（铜、锌、镍等） 氰化钠 铬酸酐 其他化工原料（酸、碱等） ＞7万吨 ＞2万吨 ＞ 3.5万吨 ＞40万吨
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电镀阶段—电镀原理
电源
O2 + H+ Ni++ OH阳极 阴极 _ H2 + O2
Ni
阳极
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电镀阶段—电镀原理（以镀镍为例）
阴极反应
Ni2+ + 2e2H+ + 2e阳极反应 Ni Ni2+ + 2eNi (金属) H2
4OH-
O2 + 2H2O + 4e-
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电镀阳极
除油方法包括有机溶剂除油，化学除油，电化学 除油，机械除油，超声波除油等方法。
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镀前处理—化学除油
利用碱溶液对油脂的皂化作用除去可皂化性脂，利用 表面活性剂的乳化作用除去非皂化性油脂。可皂化性 油脂可与碱发生皂化反应，生成可溶性的肥皂和甘油， 皂化反应方程式是：
（C17H35COO3C3H5+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5（OH）3
按电镀方式
电 镀 方 式
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挂 镀 镀 滚
常规电镀
连续电镀 电刷镀 脉冲电镀 电 铸 滚 镀 连续电镀 滚桶 挂具
自动挂镀线
电镀流程
上料 脱脂
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酸洗活化 前处理 下料 预镀 电 干燥 电镀 镀 封孔 后处理 钝化 水洗
前处理:电镀前的所有工序统称为前处理,目的是修整工件表面,去除工件表面 的油脂,锈皮,氧化膜等,为后面镀层沉积提供所需的电镀表面.前处理主要影响 到外观结合力,据统计,60%的电镀不良品由于前处理不良所造成. 前处理的方式有:喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超音波脱脂、电脱脂、酸洗
电镀 与环保
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电镀质量要求
1、镀层与基体的结合必须牢固,附着力好 2、镀层完整,结晶细致紧密,孔隙率小 3、具有良好的物理、化学及机械性能（耐蚀性、耐磨性、可焊性、摩擦系数、导电性）
4、具有符合标准规定的镀层厚度,且镀层分布要均匀
影响电镀质量的因素
电流密度 电 源 电流波形 电 因 素 成 极 分 度 电流密度影响镀层的结晶效果 电流波形对镀层的结晶组织、光亮、镀液的分散能力和 覆盖能力等都有影响.现在多使用脉冲电流 电极的形状、尺寸、位置影响镀层的分布效果 添加剂、导电盐、金属离子浓度等直接影响镀层的好坏 适当的温度可以提高溶液的导电性，促进阳极溶解， 提高阴极电流效率，减少针孔，降低镀层内应力等
引自著名电化学专家、中科院査全性 院士的观点： 电镀行业是整个工业制造体系不可或 缺的组成部分，需要加强管理，特别是污 染防治，但绝不可能取消或替代。
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电镀 行业在产业链中的地位
电镀行业受到工业生产大量需求的推动，已形成
了一个庞大的产业； 电镀厂点包括属于大生产的专业电镀厂或公司， 更多是附属于大生产的电镀车间和工段； 电镀已成为不可缺少的生产工艺和表面工程科学 的一个重要分支； 电镀行业在国民经济中占有重要的经济地位。
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电镀技术的特点
在廉价的基体材料上通过沉积各种镀层，
可提高材料的物理化学性能与装饰性； 镀层很薄，从微米级到毫米级，通过符合 各种镀层达到大量昂贵的整体材料难以达 到的效果； 大幅度节约资源、能源，增加镀件附加值。
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电镀原理
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电镀 行业在产业链中的地位
活化等。 电镀:在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。 后处理：电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能。如耐腐蚀性、 抗变色能力、可焊性等。 后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封孔等
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镀前处理—除油
油污包括三类：矿物油、动物油和植物油。按其 化学性质又可归为两大类，即皂化油和非皂化油。 动物油和植物油属皂化油，这些油能与碱作用生 成肥皂，因此有皂化油之称。各种矿物油如石腊、 凡士林，各种润滑油等。它们与碱不起皂化作用， 统称之为非皂化油。
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电镀基础及理论常识
2013年4月21日
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电镀定义
电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺，从 而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、 反光性及增进美观等作用。
阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极﹐大多数阳 极为与镀层相对应的可溶性阳极﹐如﹕镀锌为 锌阳极﹐镀镍为镍阳极﹐镀锡-铅合金使用锡铅合金阳极等。但是少数电镀由于阳极溶解困 难﹐使用不溶性阳极﹐如酸性镀金使用的是多 为铂或钛阳极。镀液主盐离子靠添加配制好的 标准含金溶液来补充。镀铬阳极使用纯铅﹐铅 -锡合金﹐铅-锑合金等不溶性阳极。
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2. 温度的影响： 在其他条件不变的情况下，阴极的极化作用将随 电解液温度的升高而降低，并使镀层结晶粗糙而 松软。 温度升高。增加了金属离子因热运动而引起的扩 散速度，降低了浓度极化。加快了金属离子和阴 极表面的活性，降低了电化学的极化作用。 提高了电流效率，但药水温度不是随意升高，要 在工艺控制范围内操作。
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3.电流密度的影响： 由于电流密度的增大，镀同样厚度的镀层所需要 的时间就减少，这样可以提高生产效率。但每一 种镀液都有一个获得优质镀层的工艺规范所规定 的电流密度范围，其规定的最大允许值叫上限， 反之，最小值为下限。 电流密度超过上限时，工件被烧黑或烧焦、针孔、 麻点、疏松、发黑脱皮。 电流密度低于下限，将严重影响电解液的覆盖能 力。
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工艺因素对电镀镀层的影响
电镀过程中pH值、温度、电流密度等因素对电镀 过程有一定的影响。 1. pH的影响： pH 为0~7者表示酸性， pH为7~14者表示碱性。 其它操作条件不变，pH过高，则镀层的结晶粗糙、 松软、沉积速度快，若pH过低，则镀层的结晶细 致而且光亮，单沉积速度明显下降，甚至主盐金 属不能还原。
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电镀 行业的规模
据粗略统计，全国电镀厂点15000家，从业 人员50多万，现有生产线5000多条，年产值在 500—600亿元 ，年产量约3.5-4亿平方米。
数据源自中国表面工程协会电镀分会，胡铁骑，左丹江，范宏义，谭沛
真．《中国电镀行业的发展与不平衡》 材料保护2002年第二期
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溶 液
温
搅
基 件
拌
加速溶液对流，降低阴极的浓差极化作用 清洁、平整的基件表面镀层效果越好 影响电流分布，位置定位等
表面状态 形 状
镀层的分类
防护-装饰性镀层 使 用 目 的
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保护基体金属,赋予美丽外观. 耐磨和减磨性镀层 抗高温氧化镀层
提高制品表面硬度,增加其抗磨能力(Sn-Pb)
防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-rh) 提高表面导电性能(Au-Co) 磁环`磁盘`磁膜(Ni-Fe`Co-Ni) 保护制品在热处理时不改变性能(Cu`Sn) 修复损坏部位(Fe`Cu`Cr) 改善焊接性能(Sn) 改善光学性能镀层等(Cr,黑铬)
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镀前处理逆流清洗及间歇式喷淋
回收利用 补充水
工件
镀 槽
运行方向
一 级 清 洗 槽
二 级 清 洗 槽
n 级 清 洗 槽
喷洗泵
喷洗泵
喷洗泵
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镀前处理—活化
材料经除油，水洗后表面会生成一层薄氧化膜， 它将影响镀层与基本金属的结合强度，因此， 镀前要进行活化，使材料表面产生轻微腐蚀， 露出金属的结晶组织，以保证镀层与基材结合 强度，活化溶液都较稀，不会破坏材料表面的 光洁度，时间通常只有几秒至一分钟。经活化 后的镀件必须再水洗，干净后再进行电镀。
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镀前处理—酸洗
将金属零件放入酸中利用化学或电化学的方法将零件 表面锈蚀产物和氧化膜去除的过程。一般用盐酸、硫 酸、硝酸等。可单独使用，也可联合使用。 盐酸对金属氧化物具有较强的浸蚀能力，对钢铁基体 溶解缓慢，不易发生过腐蚀和严重氢脆，酸洗表面残 渣较少，但是易挥发，刺激性气味强。 硫酸在室温下，对金属氧化物溶解能力较弱，提高温 度可加快酸洗能力，但对钢铁金属的酸洗容易发生腐 蚀和产生氢脆现象。 硝酸是氧化性酸，侵蚀能力较强，但对中、高碳钢和 低合金钢的酸洗表面残渣较多，易挥发有强烈的刺激 性气味。