电镀培训资料

1.2 电镀工艺规范对镀层质量的影 响
• 电镀工艺规范包括电流密度、温度、搅拌 和电源的波形等因素，都会对镀层产生影 响
1．pH值的影响
• 镀液中的pH值可以影响氢的放电电位，碱 性夹杂物的沉淀，还可以影响配合物或水 化物的组成以及添加剂的吸附程度。
• 最佳的pH值往往要通过试验决定。 • 电镀过程中，若pH值增大，则阴极效率比
属的盐，用于提供金属离子。
• 对于确定的镀液来说，主盐浓度都有一个适宜的 浓度范围或者与镀液中其他成分浓度维持在适当 的比例范围内。
• 主盐浓度升高，电流效率提高，金属沉积速度加 快，镀层晶粒较粗，溶液分散能力下降。
• 根据主盐在水溶液离解后金属离子所存在的形式， 电镀液分为单盐镀液和配合物镀液。
(2)配合剂
– 镀层金属与基体金属的结合是否良好，与基体金属的 化学性质有着密切的关系。
– 基体金属的电位负于镀层金属的电位，不易获得结合 良好的镀层。电镀前需进行特殊的预处理(预镀、浸锌 等)。
– 有的金属如不锈钢、铬合金等具有钝化性质，表面很 容易生成一层氧化膜，需经过特殊的活化处理
• (2)镀前加工质量的影响
– 铸铁件表面往往是凹凸不平及多孔的，电镀往往容易 得到粗糙而多孔的镀层。
• (4)缓冲剂
– 缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质，一 般由弱酸、弱酸盐或弱碱、弱碱盐组成
– 能使溶液在遇到碱或酸时，溶液的pH值变化 幅度减小。
• (5)阳极活化剂
– 促进阳极活化的物质称阳极活化剂。
– 作用是提高阳极开始钝化的电流密度，从而 保证阳极处于活化状态而能正常溶解。
– 阳极活化剂含量不足时阳极溶解不正常，镀 液金属离子的浓度下降较快，影响镀液的稳 定。严重时，电镀不能正常进行。
• 三相全波整流与稳压直流相当，对镀层组织几乎 没有什么影响，而其他波形则影响较大。
• 单相半波会使镀铬层产生无光泽的黑灰色；单相 全波会使焦磷酸盐镀铜及铜锡合金镀层光亮。
4．温度的影响
• 提高镀液温度会降低阴极极化，导致镀层结晶变 粗。
• 升高温度通常也能提高电流密度的下限，同时由 于盐类的溶解度增大，容许配置更高浓度的镀液， 这样又可使用更大的电流密度。增大电流密度又 可以提高阴极极化，有利于形成细晶镀层
• 镀液中主盐的金属离子为简单离子时，镀 层晶粒粗大，需采用配位离子的镀液。
• 获得配位离子的方法是加入配合剂，即能 配合主盐中的金属离子形成配合物的物质。
• 配合物是由简单化合物相互作用而形成的 “分子化合物”。
• 配合物在溶液中可分离为简单离子和复杂 配位离子。
• 在含配合剂的镀液中，影响电镀效果的主 要是主盐与配合剂的相对含量，即配合剂 的游离量，而不是配合剂的绝对含量。
• 升高镀液温度也利于形成良好的镀层。 • 升高温度还有提高镀液的导电性，促进阳极溶解，
减少镀层针孔缺陷，降低镀层内应力等优点。
• 在允许的温度范围可以采用高的温度进行 电镀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ．搅拌的影响
• 采用搅拌可以增加电流密度范围，提高电镀效率， 改善镀液的分散能力，提高镀层质量。
• 通常在光亮镀银和镀铜工艺中使用搅拌。
• (6)添加剂
– 添加剂是指不会明显改变镀层导电性，而能 显著改善镀层性能的物质。
– 根据在镀液中所起的作用，添加剂可分为： 光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾刑等。
• (7)杂质
– 杂质的来源比较复杂，所以对镀液和镀层的 影响也比较复杂。
– 如有机和金属杂质会引起镀层与基体的附着 力不良，镀层表面有麻点、针孔，镀液的分 散能力、覆盖能力较差，阴极电流效率降低， 镀层应力增加、脆性增大，表面有烧焦和失 光等现象。
电镀技术
电镀技术
• 电镀 • 电刷镀 • 化学镀 • 复合镀
§1 电镀
• 电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉 积所需形态的金属覆层工艺。
• 金属电沉积是指在直流电的作用下．电解 液中的金属离子还原，并沉积到零件表面 形成有定性能的金属镀层的过程。
• 装置：三要素，外电路，电镀溶液，阴阳 极。
• 镀层可以是金属，合金，半导体等，基体 为金属，陶瓷，塑料，玻璃，纤维。
分类
• 阳极性镀层和阴极性镀 层。
– 凡镀层相对于基体金属 的电位为负时，镀层是 阳极，称阳极性镀层， 如钢上的镀锌层。
– 镀层相对各向于基体金 属的电位为正时，镀层 呈阴极，称阴极镀层， 为阻隔型镀层，如钢上 的镀镍层、镀锡层等， 尽可能致密。
1.1 电镀液的组成及其对镀层质量 的影响
(1)主盐 • 主盐就是镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金
• 电流密度的上限和下限是由电镀液的性质、浓度、 温度和搅拌等闲素决定的。
• 一般情况下，主盐浓度增大，镀液温度升高，以及 有搅拌的条件下，可以允许采用较大的电流密度。
3．电流波形的影响
• 电流波形的影响是通过阴极电位和电流密度的变 化来影响阴极沉积过程的，它进而影响镀层的组 织结构，甚至成分，使镀层性能和外观发生变化。
– 搅拌能加强镀液的对流，减薄扩散层的厚度．使电沉 积时的阴极表面的放电金属离子迅速得到补充，降低 浓差极化。
– 同时搅拌可提高容许的电流密度上限，使操作电流密 度增大，增大阴极极化。
– 有时搅拌还可以提高镀层平整性、消除条纹或橘皮状 镀层的出现。
6．基体金属对镀层的影响
• (1)金属材料性质的影响
阳极效率高，pH值减小则反之。 • 通过加入适当的缓冲剂可以将pH值稳定在
一定范围。
2．电流密度的影响
• 任何电镀液都必须有一个能产生正常镀层的电流密 度范围。
• 当电流密度过低时，阴极极化作用较小，镀层结晶 粗大，甚全没有镀层。
• 随着电流密度的增加，阴极极化作用随着增加，镀 层晶粒越来越细。
• 当电流密度过高，超过极限电流密度时，镀层质量 开始恶化，甚至出现海绵体、枝晶状、“烧伤”及 发黑等。
• 配合剂的游离量升高，阴极极化作用升高， 有利于镀层结晶细化、镀层分散和覆盖能 力的改善；不利的是降低阴极电流效率， 从而降低沉积速度。
(3)附加盐
• 附加盐是电镀液中除主盐外的某些碱金属 或碱土金属盐类
• 用于提高电镀液的导电性，对主盐中的金 属离子不起配合作用
• 有些附加盐还能改善镀液的深镀能力和分 散能力，产生细致的镀层。