钢铁材料的表面处理

原理（原子氢态理论）
H2PO2-+ H2O = HPO32-+ H++ 2[H] （次磷酸根） （亚磷酸根） Ni2+ +2[H] = Ni + 2H+ H2PO2-+ [H] = P + H2O + OH-
化学镀镍及其原理
1—水浴 2—烧杯 3—试样 4—温度计 5—化学镀液 6—电阻加热器
钢铁材料的表面处理
《材料成型基础》
化学镀
定义：在经活化处理的基体表面上，镀液中 金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。 原理：依据氧化还原反应原理，利用强还原 剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还
原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀
层的方法。
化学镀镍及其原理
定义：利用化学镀的原理，在镀件表面镀上 一层致密的金属镍层的方法。也叫Ni-P化学 镀。
电镀工艺一般包括电镀前预处理，电镀及 镀后处理三个阶段。基本工艺流程图如下所示：
工件
除油 清洗
清洗
电解除油 清洗
电镀 清洗
酸浸 产品
处理/烘干
电镀种类
镀锌 镀镍 镀铜
镀金
镀锡Fra Baidu bibliotek
种类
镀铬
镀银 复合电镀
合金电镀
电镀的优缺点
电镀的优点 电镀最大的优点是成本较低、使用的靶材 少。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良 好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技 术，电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几 个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机 械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面 层，还可以修复磨损和加工失误的工件。
化学镀镍的装置示意图
化学镀镍及其原理
表一、镀液
成分 镍盐 还原剂 络合剂 稳定剂 缓冲剂 作用 提供被沉积的金属离子 化学镀镍的驱动力（次磷酸盐） 防止产生沉淀、控制反应速度等 防止分解 防止 PH 值波动
化学镀镍特点
镀层性能（Ni-P）
厚度均匀、表面光滑
硬度高、附着力好 抗腐蚀性好
钎焊
电镀要素
材料要求：镀层大多是单一金属或合金，
如钛、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也
有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；
还有覆合层，如钢上的铜-镍-铬层、钢上
的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的
铸铁、钢和不锈钢等金属外，还有非铁 金属或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑 料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活 化和敏化处理。
（1）溶剂法热浸镀的工艺流程为：
镀前检查一碱液除油一水清洗一酸洗一水清洗一
溶剂处理→烘干预热（湿式法无此程序）
一热浸镀锌一冷却一干燥一检验一成品
（1）溶剂法热浸镀特点：
溶剂法热浸镀特点： 溶剂法热浸镀特点：
1.2.热浸镀分类
（2）保护气体还原法（氢还原法）热浸镀：
该法主要采用保护气体还原法为前处理方式。钢
发物或其反应产物蒸镀在基片上。
离子镀原理
离子镀的特点
离子镀特点如下： 一、优点 (1)膜层附着力强。 (2)膜层组织致密，耐蚀性好。 (3)具有绕镀性能，能够在形状复杂的零件表面
镀膜。
离子镀的特点
(4)可用来制备各种材料的薄膜，特别是可采用反
应离子镀制备各种化合物薄膜。
(5) 成膜速率高，可与蒸发镀膜的速率相当；且可 镀厚膜（达30m）。
镀镍产品
镀镍产品
电镀及原理
在盛有电镀液的镀 槽中，经过清理和特殊预 处理的待镀件作为阴极， 用镀覆金属制成阳极，两 极分别与直流电源的负极 和正极联接。电镀液由含 有镀覆金属的化合物、导 电的盐类、缓冲剂、pH调 节剂和添加剂等水溶液组 成。通电后，阳极的金属 会氧化（失去电子），电 镀液中的金属离子，在电 位差的作用下移动到阴极 上形成镀层。
1.3.热浸镀的性能与应用
热浸镀的金属层一般较厚，因此能在某些 腐蚀环境中长期使用。或作为抗特种介质腐 蚀的防蚀镀层。
（1）抗大气腐蚀环境条件下应用 （2）抗高温、抗氧化和耐蚀条件下应用
离子镀
离子镀膜技术(简称离子镀)，是在真空蒸发 和真空溅射技术基础上发展起来的一种新的镀 膜技术。在真空条件下，应用气体放电实现镀 膜，即在真空室中使气体或被蒸发物质电离， 在气体离子或被蒸发物质离子的轰击下，将蒸
• 电镀要素：电镀的要素： • 1.阴极：被镀物，指各种接插件端子 • 2.阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。 若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白 金，氧化铱） • 3.电镀液：含有欲镀金属离子的电镀液 • 4.电镀槽：可承受，储存电镀药水的槽体， 一般考虑强度，耐蚀，耐温等因素 • 5.整流器：提供直流电源的设备
热浸镀基本工艺流程
基本 工艺 流程 前处 理 热浸 镀 后处 理
清洗除 油
酸洗除 锈
水洗
熔剂处 理
1.
热浸镀分类
（1）按镀层类别分类：
热浸镀锌 热浸镀铝
热浸镀锡
热浸镀铅
1.2.热浸镀分类
（2）按前处理方法分类： 按前处理方法不同
溶剂法
干式 湿式
保护气体还原法
1.2.热浸镀分类
材的表面预处理按照顺序在氧化炉和还原炉中完成。
1.2.热浸镀分类
（2）保护气体还原法特点
：
缺：
设备比较复杂， 投资大，技术 难度大，适 合单一产品 的批量生产。
优：生产速度快
效率高、镀层结 合力好、无污染。 另外，还原型生 产线高温辐射加 热温度高，退火 时间长，产品性 能好。
现代带钢连续热浸镀采用的 最普遍和最广泛的一种工艺。
1.1
热浸镀定义
热浸镀简称热镀，是把被镀金属件浸入到熔 融的金属或合金液体中使其表面形成金属镀层的一 种工艺方法。 镀层材料的金属或合金的熔点要比基体金属低 得多，故热镀层金属都采用低熔点的金属及其合金， 如锡（231.9℃）、铅（327.4℃）、锌 （419.5℃）、铝（658.7℃）及它们的合金，被镀 金属材料一般为钢、铸铁及不锈钢等。
电镀的缺点
电镀的缺点首先是是污染问题：当镀液加温较高时， 镀液会加速蒸发和分解，气 雾中有高浓度的溶质成 分。这时会严重污染环境，尤其是酸、碱气雾，氰化 物和铬雾对环境的影响和人体危害会更大；镀液处理 过程中若不加以注意，则镀液的损耗量是相当大的； 电镀槽或加温(冷却)管渗漏往往也会造成严重污染。 另外，电镀过程中常常会造成不连续水膜（表面 被污染所引起的不均匀润湿性，使表面上的水膜变的 不连续）、孔隙、针孔、起皮、剥离、海绵状镀层、 烧焦镀层、麻点（在电镀或腐蚀中，与金属表面上形 成的小坑或小孔）等。