03第三章电镀和化学镀剖析

7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高 镀层质量，常需加入某种特殊添加剂。 其加入量较少，一般只有几克每升，但 效果显著。这类添加剂种类繁多，按其 作用可分为：
2021/3/1
15
特殊添加剂
1. 主盐。沉积金属的盐类，有单盐，如硫酸 铜、硫酸镍等；有络盐，如锌酸钠、氰锌酸 钠等。
2021/3/1
12
2. 配合剂。配合剂与沉积金属离子形成配合物， 改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极 过程，对镀层质量有很大影响，是镀液的重要 成分。常用配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷 酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。
2021/3/1
5
镀层分类
若按镀层与基体金属之间的电化学性质可 分为： 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。
而镀层相对于基体金属的电位为正时， 镀层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍 层、镀锡层等。
2021/3/1
6
镀层分类
若按镀层的组合形式分，镀层可分为：
②防护-装饰性镀层：例如 Cu-Ni-Cr镀层 等，既有装饰性，亦有防护性。 ③装饰性镀层：例如Au及Cu—Zn仿金镀层、 黑铬、黑镍镀层等。
④耐磨和减摩镀层：例如硬铬，松孔镀， Ni—SiC，Ni-石墨，Ni-PTFE复合镀层等。
2021/3/1
4
⑤电性能镀层：例如Au，Ag镀层等，既有高的导 电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。
若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电 极上大量析氢，金属沉积极少。
2021/3/1
10
金属还原的可能性
金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件，而 要获得质量优良的镀层，还要有合理的镀液组成和合理的工 艺控制。
2021/3/1
11
3．2．1电镀溶液
一种电镀溶液有固定的成分和含量要求， 使之达到一定的化学平衡，具有所要求的电 化学性能，才能获得良好的镀层。通常镀液 由如下成分构成。
单层镀层，如Zn或Cu层；
多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni ／Cr镀层等；
复合镀层，如 Ni-Al2O3，Co-SiC等。 若按镀层成分分类Hale Waihona Puke Baidu可分为：单一金属 镀层、合金镀层及复合镀层。
2021/3/1
7
如何合理选用镀层
不同成分及不同组合方式的镀层具有不同的性能。如何合理
选用镀层，其基本原则与通常的选材原则大致相似。 首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能.
按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适 当的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配 的镀层。
例如阳极性或阴极性镀层，特别是当镀层与不同金属零 件接触时，更要考虑镀层与接触金属的电极电位差对耐蚀性 的影响，或摩擦副是否匹配。
另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。
例如铝合金镀镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，若 是时效强化铝合金，镀后热处理将会造成过时效。
第三章 电镀和化学镀
2021/3/1
1
3．1 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。
电镀原理：是指在含有欲镀金属的盐类 溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过 电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子 在基体金属表面沉积出来，形成镀层的 一种表面加工方法。
2021/3/1
2
目的：改善材料的外观，提高材料的各种 物理化学性能，赋予材料表面特殊的耐蚀 性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、 光学性能等。
3. 导电盐。其作用是提高镀液的导电能力，降 低槽端电压，提高工艺电流密度. 例应如，镀酸镍或液碱中类加也入可Na作2S为O4导。电导物电质盐。不参加电极反
2021/3/1
13
4. 缓冲剂。在弱酸或弱碱性镀液中，pH值是重要
的工艺参量。加入缓冲剂，使镀液具有自行调节 pH值能力，以便在施镀过程中保持pH值稳定。缓 冲剂要有足够量才有较好的效果，一般加入30～ 40g／L，例如氯化钾镀锌溶液中的硼酸。
镀层厚度：一般为几微米到几十微米。
特点：电镀工艺设备较简单，操作条件易 于控制，镀层材料广泛，成本较低，因而 在工业中广泛应用，是材料表面处理的重 要方法。
2021/3/1
3
镀层分类
镀层种类很多，按使用性能可分为
①防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、 锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的 防腐蚀镀层。
2021/3/1
9
电沉积的基本条件
金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时，原则 上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在 阴极上还原，实现电沉积。
但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子， 使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实 现沉积过程。
所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其 本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢 还原电位的相对大小。
此外，要考虑镀覆工艺的经济性。
2021/3/1
8
3.2 电镀的基本原理
电镀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一定 性能的金属镀层的过程。
电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融 盐。从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电 镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。 非水溶液、熔融盐电镀虽已部分获得工业化 应用，但不普遍。
5. 阳极活化剂。在电镀过程中金属离子被不断消 耗，多数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的 阴极析出量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平 衡。加入活性剂能维持阳极活性状态，不会发生 钝化，保持正常溶解反应。例如镀镍液中必须加 入Cl-，以防止镍阳极钝化。
2021/3/1
14
6. 镀液稳定剂。许多金属盐容易发生水 解，而许多金属的氢氧化物是不溶性的。 生成金属的氢氧化物沉淀，使溶液中的 金属离子大量减少，电镀过程电流无法 增大，镀层容易烧焦。
⑥磁性能镀层：例如软磁性能镀层有Ni-Fe，FeCo镀层；硬磁性能有Co-P，Co-Ni，Co-Ni-P等。
⑦可焊性镀层：例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等镀层。 可改善可焊性，在电子工业中广泛应用。
⑧ 耐热镀层：例如Ni-W，Ni，Cr镀层，熔点高， 耐高温。
⑨修复用镀层：一些造价较高的易磨损件，或加 工超差件，采用电镀修复尺寸，可节约成本，延 长使用寿命。例如可电镀Ni，Cr，Fe层进行修复。