第九章电镀修复技术

Cu SO4 ==== Cu 2+ + SO4 2
溶液中的铜离子和氢离子移向阴极, 溶液中的铜离子和氢离子移向阴极 沉积在阴极表面上,同时有氢析出的 沉积在阴极表面上 同时有氢析出的 还原反应.阳极的铜原子失去电子变 还原反应 阳极的铜原子失去电子变 成离子转移到溶液中,氢氧根离子放 成离子转移到溶液中 氢氧根离子放 出电子变成新的物质并有氧气析出的氧化反应. 出电子变成新的物质并有氧气析出的氧化反应
3.镀层的强化机理 镀层的强化机理
由于存在超细晶强化,高密度位错强 由于存在超细晶强化 高密度位错强 化和固溶强化,使电刷镀层比槽镀层 化和固溶强化 使电刷镀层比槽镀层 具有更高的硬度和耐磨性. 具有更高的硬度和耐磨性 研究镍层时,镍层的晶粒尺寸只有 研究镍层时 镍层的晶粒尺寸只有 0.01~0.07m左右 这时因刷镀时 采 左右,这时因刷镀时 左右 这时因刷镀时,采 用了比槽镀大得多的电流密度,提高 用了比槽镀大得多的电流密度 提高 了阴极极化作用,使过电位和双电层 了阴极极化作用 使过电位和双电层 的电场强度很高,形成大量 的电场强度很高 形成大量
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二.电镀的结晶过程 电镀的结晶过程
电结晶过程与一般液态金属凝固结晶过程相似,液体金属 电结晶过程与一般液态金属凝固结晶过程相似 液体金属 结晶时,先过冷至一定温度 生成晶核,最后生长成晶粒 先过冷至一定温度,生成晶核 最后生长成晶粒. 结晶时 先过冷至一定温度 生成晶核 最后生长成晶粒 电结晶也是先有一个超电压,金属离子被吸引和迁移到 电结晶也是先有一个超电压 金属离子被吸引和迁移到 阴极上,金属离子还原成原子 生成细微点,形成结晶核 金属离子还原成原子,生成细微点 形成结晶核. 阴极上 金属离子还原成原子 生成细微点 形成结晶核 随时间增长,晶粒数量增加和长大 晶粒数量增加和长大,形成镀层 随时间增长 晶粒数量增加和长大 形成镀层. 金属结晶的粗细程度取决于结晶核的生成和成长速度 取决于结晶核的生成和成长速度.当 金属结晶的粗细程度取决于结晶核的生成和成长速度 当 晶核生成速度大于晶核的成长速度时,生成的晶核多 生成的晶核多,结 晶核生成速度大于晶核的成长速度时 生成的晶核多 结 晶细致,排列紧密 硬度高.反之 晶粒粗大,疏松 排列紧密,硬度高 反之,晶粒粗大 晶细致 排列紧密 硬度高 反之 晶粒粗大 疏松
⑶金属键结合机理 . 镀液中大量的金属离子通过电化学 反应还原成金属原子,形成镀层 形成镀层,并与 反应还原成金属原子 形成镀层 并与 基体材料以金属键合方式牢固结合. 基体材料以金属键合方式牢固结合 镀层与基体材料的结合强度上,占主导 镀层与基体材料的结合强度上 占主导 作用的是金属键结合强度,而物理结 作用的是金属键结合强度 而物理结 合与机械结合次之. 合与机械结合次之
电镀修复技术
电镀修复技术是利用电解方法使电解液中 电镀修复技术是利用电解方法使电解液中 的金属离子在零件表面上还原成金属原子 并沉积在零件表面上形成具有一定结合力 和厚度镀层的一种方法. 和厚度镀层的一种方法
优点: 优点 基体金属性质不受影响,原热处理状况不改变 原热处理状况不改变, 基体金属性质不受影响 原热处理状况不改变 零件不产生热变型,镀层结合强度高 镀层结合强度高.因为电镀 零件不产生热变型 镀层结合强度高 因为电镀 修复过程是在低温条件下进行的. 修复过程是在低温条件下进行的 缺点: 缺点 镀层的机械性能随厚度的增加而变化,镀层沉 镀层的机械性能随厚度的增加而变化 镀层沉 积速度慢. 积速度慢
第三节:低温镀铁修复技术 第三节 低温镀铁修复技术
低温镀铁工艺是指在25~50°C, ° 低温镀铁工艺是指在 利用直流起镀的镀铁工艺. 利用直流起镀的镀铁工艺
低温镀铁技术上的优点: 低温镀铁技术上的优点
高达340 ⑴镀层与基体金属的结合强度高,高达 镀层与基体金属的结合强度高 高达 兆帕. 兆帕 镀层硬度高,一般在 一般在HRC45~50. ⑵镀层硬度高 一般在 ⑷镀层厚.可使零件的直径加大 镀层厚 可使零件的直径加大2mm. 可使零件的直径加大 沉积速度快.每小时可使零件直径加大 ⑸沉积速度快 每小时可使零件直径加大 0.6mm左右 左右. 左右 材料来源充足,价格便宜 成本低. 价格便宜,成本低 ⑹材料来源充足 价格便宜 成本低 废气废水的毒性小,对人的健康和环境 ⑺废气废水的毒性小 对人的健康和环境 影响小. 影响小
(四)电刷镀工艺 四 电刷镀工艺
1.工件表面的镀前处理 工件表面的镀前处理 ①机械整修 ②遮蔽 ③填塞 ④电化学处理 2.镀底层 镀底层
选择底层的原则: 选择底层的原则 . 铸造的工件,一般不选酸性镀液而选用碱性镀液 铸造的工件 一般不选酸性镀液而选用碱性镀液 沉积底层. 沉积底层 易腐蚀的金属工件表面,不选酸性镀液而选弱碱 易腐蚀的金属工件表面 不选酸性镀液而选弱碱 性镀液作低层. 性镀液作低层 铁和不锈钢的工件表面易采用特殊镍作低层. 钢,铁和不锈钢的工件表面易采用特殊镍作低层 铁和不锈钢的工件表面易采用特殊镍作低层 承受机械力较大的工件表面选用特殊镍作低层. 承受机械力较大的工件表面选用特殊镍作低层 有导电要求的表面选用金或碱铜作低层. 有导电要求的表面选用金或碱铜作低层 3.镀工作镀层 镀工作镀层
2.镀层的结合机理 镀层的结合机理 镀层金属与基体金属的结合机理的 主要三种形式: 主要三种形式 机械镶嵌产生的结合. ⑴机械镶嵌产生的结合 利用基体金属表面不平整所造成的 镶嵌作用来实现镀层与基体的结合. 镶嵌作用来实现镀层与基体的结合 物理吸附机理. ⑵物理吸附机理 当作用物质之间距离极近时,在接 当作用物质之间距离极近时 在接 触面上产生电子相互交换而形成的 物理结合. 物理结合
第一节:电镀基础理论 第一节 电镀基础理论 一.电解液和电解 电解液和电解 电解液:能导电的溶液 电解质:电解液中的溶质 能导电的溶液. 电解液中的溶质. 电解液 能导电的溶液 电解质 电解液中的溶质 以硫酸铜为例说明电解液的导电原理,如图所示 如图所示. 以硫酸铜为例说明电解液的导电原理 如图所示
三:金属的阳极钝化 金属的阳极钝化
钝化:金属与介质作用后 失去化学活性 钝化 金属与介质作用后,失去化学活性 变得更为稳定的 金属与介质作用后 失去化学活性,变得更为稳定的 现象. 现象 导致金属钝化的原因:化学钝化 电化学钝化. 化学钝化;电化学钝化 导致金属钝化的原因 化学钝化 电化学钝化 化学钝化:如铁被放在浓硫酸里并不溶化的现象 如铁被放在浓硫酸里并不溶化的现象. 化学钝化 如铁被放在浓硫酸里并不溶化的现象 电化学钝化:作为阳极的金属在通过阳极电流的过程中 电化学钝化 作为阳极的金属在通过阳极电流的过程中 不能正常溶解,则该金属发生了阳极钝化 不能正常溶解 则该金属发生了阳极钝化. 则该金属发生了阳极钝化 溶液中各组分的浓度保持稳定是维持电镀过程正常进行 的重要条件. 的重要条件 产生钝化的主要原因:一是在金属表面上形成了氧化物 产生钝化的主要原因 一是在金属表面上形成了氧化物 薄膜,把金属与溶液隔开 使金属的氧化反应难以进行.另 把金属与溶液隔开,使金属的氧化反应难以进行 薄膜 把金属与溶液隔开 使金属的氧化反应难以进行 另 一原因是电极上形成了氧和其它物质的吸附层. 一原因是电极上形成了氧和其它物质的吸附层 防止钝化的办法:机械去除法 机械去除法. 防止钝化的办法 机械去除法
第二节:电刷镀修复技术 第二节 电刷镀修复技术 一.电刷镀的基本原理与特点 电刷镀的基本原理与特点 (一)电刷度的机理 一 电刷度的机理
电刷镀时,镀笔接电源的 电刷镀时 镀笔接电源的 正极,工件接电源的负极 工件接电源的负极, 正极 工件接电源的负极 镀笔前端包裹在阳极上的 棉花和耐磨包套储存镀液. 棉花和耐磨包套储存镀液 浸满镀液的镀笔在通电状况下以一定的速度在经过适当前处理的 工件上作相对运动,与镀笔接触的部位会因镀液中的金属离子在 工件上作相对运动 与镀笔接触的部位会因镀液中的金属离子在 其表面上的还原而形成镀层. 其表面上的还原而形成镀层
(三)镀层的形成与强化 镀层的形成与强化
1.镀层的形成 镀层的形成
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通电后,作为阴极的被镀零件接收从电源负极流来的电子 通电后 作为阴极的被镀零件接收从电源负极流来的电子 使镀液中迁移过来的金属离子在阴极上获得电子后被还 原成金属原子,均匀地覆盖在零件的表面上形成刷镀镀 原成金属原子 均匀地覆盖在零件的表面上形成刷镀镀 层. 金属离子在阴极上还原成金属原子,形成镀层的三个步骤 形成镀层的三个步骤: 金属离子在阴极上还原成金属原子 形成镀层的三个步骤 金属水化离子以扩散,对流 电迁移方式向阴极传递物质. 对流,电迁移方式向阴极传递物质 ⑴金属水化离子以扩散 对流 电迁移方式向阴极传递物质 金属水化离子脱水并在阴极上获得电子形成的金属原子. ⑵金属水化离子脱水并在阴极上获得电子形成的金属原子 金属原子排列成一定形式的金属晶体. ⑶金属原子排列成一定形式的金属晶体 金属晶粒的数量和尺寸取决于晶核的形成和长大的两个过 金属晶粒的数量和尺寸取决于晶核的形成和长大的两个过 程.
(二)电刷镀技术的特点 二 电刷镀技术的特点 1.工艺特点 工艺特点 刷镀时,镀笔与工件始终保持一定的 ⑴刷镀时 镀笔与工件始终保持一定的 相对运动速度,镀液能随镀笔及时送到 相对运动速度 镀液能随镀笔及时送到 工件的表面,不易产生金属贫乏现象 不易产生金属贫乏现象. 工件的表面 不易产生金属贫乏现象 ⑵允许用比槽镀大几倍到几十倍的电流 密度,沉积速度比槽镀快 沉积速度比槽镀快5~50倍. 密度 沉积速度比槽镀快 倍 镀层的形成是一个断续的结晶过程. ⑶镀层的形成是一个断续的结晶过程 ⑷操作灵活方便.
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一.镀铁设备 镀铁设备 . 镀铁设备与常规电镀设备相似,主要是电 镀铁设备与常规电镀设备相似 主要是电 源及其输出特性不同. 源及其输出特性不同 二.镀铁工艺 镀铁工艺 镀铁的工艺可分为镀前准备,镀前处理 镀前处理, 镀铁的工艺可分为镀前准备,镀前处理, 镀铁和镀后处理四步. 镀铁和镀后处理四步 (一)镀前准备 一 镀前准备 其工作主要包括去锈,除油 检验,装挂 绝缘, 除油,检验 装挂,绝缘 其工作主要包括去锈 除油 检验 装挂 绝缘 砂布打光,测量尺寸和最后除油等工序 测量尺寸和最后除油等工序. 砂布打光 测量尺寸和最后除油等工序
3.设备特点 设备特点 重量轻,便于携带 ⑴电刷镀设备体积小,重量轻 便于携带 电刷镀设备体积小 重量轻 移动. 移动 一套设备可完成各种镀液的刷镀工作. ⑵一套设备可完成各种镀液的刷镀工作 不需要镀槽和挂具,设备数量少 设备数量少,对场 ⑶不需要镀槽和挂具 设备数量少 对场 地设施要求低. 地设施要求低 镀笔多采用高純石墨作阳极,金属材料 ⑷镀笔多采用高純石墨作阳极 金属材料 有时也可作阳极. 有时也可作阳极
2.镀液特点 镀液特点. 镀液特点 . ⑴刷镀溶液大多数是金属离子与有机络合 物组成的水溶液,含量比槽镀高几倍 含量比槽镀高几倍. 物组成的水溶液 含量比槽镀高几倍 镀液稳定性能好. ⑵镀液稳定性能好 不燃,不爆 毒性低,腐蚀性小 不爆,毒性低 腐蚀性小,便于使用和 ⑶不燃 不爆 毒性低 腐蚀性小 便于使用和 运输. 运输 金属镀液中可加入不同的添加剂,以细 ⑷金属镀液中可加入不同的添加剂 以细 化晶粒,减少内应力 提高浸润性. 减少内应力.提高浸润性 化晶粒 减少内应力 提高浸润性
的细晶核.刷镀时 电笔与工件的相对 的细晶核 刷镀时,电笔与工件的相对 刷镀时 . 运动使被镀工件表面上电流密度的 作用时断时续,造成晶粒尙未来得及 作用时断时续 造成晶粒尙未来得及 长大就暂停生长.当镀笔重新运动到 长大就暂停生长 当镀笔重新运动到 该表面时,才又重新形核及生长 才又重新形核及生长,从而 该表面时 才又重新形核及生长 从而 使镀层晶粒细化.对于一些镀层 对于一些镀层,合金 使镀层晶粒细化 对于一些镀层 合金 元素固溶于基体中,使其晶格点阵畸 元素固溶于基体中 使其晶格点阵畸 变,这种固溶强化也对镀层性能提高 这种固溶强化也对镀层性能提高 起一定的作用. 起一定的作用