第6章 电镀和化学镀

镀层按镀层的性能分为三类：
(1) 防护性镀层 镀锌及锌合金，镀镉等； (2) 防护装饰性镀层 多层镍+铬，钢+镍+铬，铜
+锡+铬，镍+铜+镍+铬等； (3) 功能性镀层
电镀层必须满足的三个条件：
1) 与基体金属结合牢固，附着力好； 2) 镀层完整，结晶细致，孔隙少； 3) 镀层厚度分布均匀。
1.2、电镀溶液的基本组成
1 析出金属的易溶于水的盐类，称为主盐； 2 能与析出的金属离子形成络盐的成分； 3 提高镀液导电性的盐类； 4 能保持溶液的PH值在要求范围内的缓冲剂； 5 有利于阳极溶解的助溶阴离子； 6 影响金属离子在阴极上析出的成分——添加剂。
考察一个电镀溶液是否满足生产的需要，一般 要了解一些基本的性能参数：包括电流效率、 分散能力、整平能力、覆盖能力等。
电刷镀设备石的墨用的电形量状、可用根水据量需比要槽制镀成少各很种多样，式，以 可以节约能适源应、被资镀源工。件表面形状为宜。刷镀某些镀 液时，也可以采用金属材料作阳极。
(2)镀液特点
电刷镀溶液大多数是金属有机络合物水溶液，络合物 一般在水中溶解度大，并且稳定性好。因而镀液中金 属离子含量通常比槽镀高几倍到几十倍。
1.3.3 刷镀
采用直流电源，电源的正极接镀笔，作为阳极，电源的负 极接工件，作为阴极。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的 相对运动速度在工件表面上移动。随着刷镀时间的增长， 镀层逐渐增厚。
在镀笔与工件接触的部 位，镀液中的金属离子 在电场力的作用下扩散 到工件表面，并在工件 表面获得电子被还原成 金属原子，形成镀层。
电刷镀技术的特点：
(1)设备特点
电刷镀设备简单，体积小、重量轻，多为便携式 或可移动式，便于现场使用或进行野外抢修。
一套设备可以电完刷成镀多不个需镀要种镀的槽刷，镀也。不需要挂具， 与槽镀相比较，设备量大大减少，因
镀笔(阳极)材而料对主场要地采设用施高的纯要细求石大墨大，降是低不。溶 性阳极。
第一节：电镀的基本原理与工艺
1.1、电镀的基本原理
电镀是金属电沉积技术之一，是通过电 解方法在固体表面上获得金属沉积层的 过程。
•其目的在于改变固体材料的表面特性，改善外 观，提高耐蚀、抗磨损、减摩性能，或制取特 定成分和性能的金属覆层，提供特殊的电、磁、 光、热等表面特性和其它物理性能等。
—般来说，阴极上金属电沉积的过程是由下列步骤组 成的：
镀后处理则关系到镀层的防护性和 装饰性效果；镀后处理包括钝化有相对运动，散热条件好， 在使用大电流密度刷镀时，不易使工件 产生过热现象。
✓ 镀液中的金属离子只是在镀笔与工件接 触部位放电还原结晶。镀笔的移动限制 了晶粒的长大和排列，因而镀层中存在 大量的超细晶粒和高密度的位错，这是 镀层强化的重要原因。
(3)工艺特点
✓ 镀液能随镀笔及时供送到工件表面，大大 缩短了金属离子扩散过程，不易产生金属 离子贫乏现象。加上镀液中金属离子含量 很高，允许使用比槽镀大得多的电流密度， 因而镀层的沉积速度快。
大； ➢ 盘绕式占地面积小，但—次只能加工一根金属丝。
•连续电镀时金属丝或带在镀槽中连续通过，电 镀时间较短。因此，要求镀液允许使用的电流 密度高、导电性好、沉积速度快、镀液各成分 变化不显著和对杂质不敏感等。
1.4、电镀的工艺过程
电镀的工艺过程包括镀前处理、电镀、镀后 处理三大步。
镀前处理包括抛光或打磨、脱脂、 除锈、活化等多道工序，镀前处 理质量直接影响到镀层与基体间 的结合力和镀层的完整性。
不同镀液有不同的颜色，透明清晰，没有浑浊或沉淀 现象，便于鉴别。
不燃、不爆、无毒性，大多数镀液接近中性，腐蚀性 小，因而具有安全可靠，便于运输和储存等优点。除 金、银等个别镀液外均不采用有毒的络合剂和添加剂。 现已研制出无氰金镀液。
镀液固化技术和固体制剂的研制成功,便于运输,保管。
(3)工艺特点
✓ 使用手工操作，方便灵活，尤其对于复杂型 面，凡是镀笔能触及到的地方均可镀上。非 常适用于大设备的不解体现场修理。
1.3.4 连续电镀
连续电镀主要用于薄板、金属丝和带的电镀。
连续电镀有三种进行方式：垂直浸入式、 水平运动式和盘绕式．其工作原理见图。
➢ 垂直浸入式节省空间，但起动时操作难度较大； ➢ 水平运动式操作方便．但设备占地面积大，维修量
(1) 传质步骤 在电解液中的预镀金属的离子或它 们的络离子由于浓度差而向阴极(工件)表面或 表面附近迁移；
(2) 表面转化步骤 金属离子或其络离子在电极表 面上或表面附近的液层中发生还原反应的步骤 ，如络离子配位体的变换或配位数的降低；
(3) 电化学步骤 金属离子或络离子在阴极上得到 电子，还原成金属原子；
(4) 新相生成步骤 即生成新相，如生成金属或合 金.
电镀槽中有两个电极，一 般工件作为阴极，在电场 作用下金属离子向阴极迁 移，并在靠近阴极表面处 形成所谓的双电层，金属 离子释放掉络合物，通过 双电层而到达阴极表面放 电并发生还原反应生成金 属原子。
湿法 电镀
熔融盐 电镀
在水溶液和有机溶液中进行的电镀 在熔融盐中进行的电镀
电流效率 分散能力 整平能力 覆盖能力
电镀中把实际析出的金属量与理 论析出量的比；
宏观上，镀液使镀件表面镀层分 布更加均匀的能力；
微观上，镀液所具有的能使镀层 的轮廓比底层更平滑的能力；
指形状复杂的零件电镀时，镀层 覆盖基体的程度.
1.3、电镀的实施方式
1.3.1 挂镀
挂镀是电镀生产中最常用 的一种方式。挂镀是将零 件悬挂于用导电性能良好 的材料制成的挂具上, 然 后浸没于欲镀金属的电镀 溶液中作为阴极，在两边 适当的距离放置阳极，通 电后使金属离子在零件表 面沉积的一种电镀方法。
1.3.2 滚镀
是将欲镀零件置于多角形的滚筒中，依靠零件自身的重量 来接通阴极，在滚简转动的过程中实现金属电沉积的。
优点 缺点
节省劳动力，提高生产效率。设
备维修费用少且占地面积小，镀 件镀层的均匀性好。
滚镀的使用范围受到限制。 镀件不宜太大和太轻；单 件电流密度小，电流效率 低,槽电压高、槽液温升快、 镀液带出量大。