电镀电刷镀与化学镀

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主盐浓度的影响
镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的 浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速 度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简 单盐镀液中尤为明显。
主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散 能力有利，但镀液允许的电流密度小。此 时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增 加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。
镀液中主盐浓度必须在一个合适的范围。 如主盐浓度升高，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。
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2．络合剂：
有些情况下，若镀液中主盐的金属离子为简单 离子时，则镀层晶粒粗大；
因此，要采用络合离子的镀液。络合离子能络 合主盐中的金属离子形成络合物。络合物是由 简单化合物相互作用而形成的“分子化合物”。
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镀锌层的防护能力与 镀层厚度有关
镀层越厚。防护性越强。通常镀锌层分为 三级，
一级镀锌层的厚度在25um以上，主要用于 军工行业；
二级镀锌层的厚度为15—20um，主要用于 机械、轻工等产品；
三级镀锌层的厚度为8-10um，在五金、电 子、仪器仪表等行业应用最为普遍。
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镀锌溶液分为碱性镀液、中性或弱酸 性镀液和酸性镀液三类。
钝化是在新镀出的镀层表面人为地形成一 层致密的氧化物膜，使镀层金属与空气隔 绝，以提高镀层的防护性和装饰性。
浸膜是在镀后的零件表面浸涂一层有机或 无机高分子膜，以提高镀层的防护性和装 饰性。
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§3、常用单金属电镀
一、 镀锌
锌是一种银白色的两性金属，相对原子质 量是65.38，密度为7.17g/cm3，熔点420℃。 锌的标准电极电位为 - 0.76V。
但铬在空气中表面极易钝化，钝化后的电 位为+1.36V。
因此，对钢铁基体而言，铬镀层属阴极性 镀层，仅能起到机械保护作用。
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按照镀铬层的用途可将镀铬分为 装饰性镀铬和功能性镀铬两种
装饰性镀铬是在光亮的底层上镀上0.25－ 2um的铬层。以提高零件的装饰性，底层 一般是经抛光或电沉积的光亮镀层如铜一 锡合金、光亮镍层等。
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三、电镀的工艺过程
通常，电镀的工艺过程包括： 1. 镀前处理、 2. 电镀、 3. 镀后处理三大步。
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镀前处理
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。
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镀后处理
镀后处理则关系到镀层的防护性和装饰性 效果。镀后处理包括钝化和浸膜。
析出的氢有时会进入镀层或基体金属体内，使 金属的晶格歪扭，内应力增大，从而导致镀层 脱落或使镀件脆裂。
吸附在基体金属内的氢，在镀件的存放或使用 过程中，由于环境温度的升高，会慢慢从基体 中释放出来而导致镀层鼓泡。
而氢气在阴极上析出时，经常呈气泡状粘附在 阴极的表面，从而阻止金属在这些地方的沉积， 产生针孔。
钝化处理的溶液以六价铬为主要成分，辅 之以其它的无机酸或其盐。改变钝化溶液 的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。
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这种钝化膜有六价铬、三价铬、锌离子等 成分组成，具有一定的憎水性。
钝化膜中的六价铬在膜层受损时可对受损 部位进行再钝化，使钝化膜恢复完整。
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4．基体金属的影响
基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密 切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电 位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不 容易获得结合力良好的镀层。
铸造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且 多孔的，零件内孔易积留预处理的溶液，镀件 表面经过一段时间会出现黑色的斑点。
此外，零件在电镀前的脱脂、除锈是否彻底， 也将严重影响镀层的性能。
该镀铬层广泛应用于仪器、仪表、日用五 金、家用电器、飞机、汽车、摩托车、自 行车等的外露部件上 。
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功能性镀铬
功能性镀铬则包括镀硬格、松孔铬（多孔铬）、 黑铬、乳白铬等。
硬铬层主要用于各种测量卡、量规、切削工具和 各种类型的轴上，利用硬铬层的表面硬度来提高 其使用寿命。
松孔铬主要用于内燃机气缸内腔、活塞环等上， 利用其微孔中夹入的润滑油来提高零件的耐磨性。
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第二部分、电刷镀技术
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二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。
当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
在大气环境中，纯锌表面易形成一层致密 的氧化物薄膜，该膜阻止了内层锌的进一 步氧化，使它在空气中的稳定性大大提高。
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镀锌层的特点
锌镀层纯度很高，属阳极性镀层。锌层对 钢铁基体在起到机械保护作用的同时，还 可以起到电化学保护作用。
此外，锌在地球上的蕴藏量较丰富，而且 提炼方便。
因此，锌镀层被广泛用于机械、五金、电 子、仪器仪表、轻工等方面，是应用最为 广泛的镀种之一，约占总电镀量的的60%。
络合离子中，中心离子占据中心位置，配位体 配位于中心离子的周围。由于中心离子与配位 体结合牢固，络合离子在溶液中离解程度不大， 仅部分离解，它比简单离子稳定，在电解液中 有较大的阴极极化作用。
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3．附加盐：
指电镀液中除主盐外的某些碱金属或碱土 金属盐类；
主要用于提高电镀液的导电性，对主盐中 的金属离子不起络合作用。
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2．电镀规范的影响
任何一种电镀溶液，对其操作温度和允许使用 的阴极电流密度都有一定的限制。
而温度和电流密度间又存在相互影响。升高镀 液温度有利于提高离子的扩散速度，加快向放 电形式的转化，因而将使镀层晶粒变粗。
提高电流密度，必然增大阴极极化作用，使镀 层致密，沉积速度加快，但过高的浓差极化会 导致边角部位镀层变粗乃致烧焦。
碱性镀液有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、焦 磷酸盐镀锌等。
中性或弱酸性镀液有氯化物镀锌、硫酸盐 镀锌等；
酸性镀锌有硫酸盐镀锌、氯化物镀锌等。 其中以氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物 镀锌、硫酸盐镀锌最为常用。
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镀锌层的钝化处理
为了进一步提高镀锌层的防护能力，同时 使其外观更具装饰性，通常要在其表面人 为地形成一层致密的氧化膜，这一过程即 称之为钝化处理(或称铬酸盐处理)。
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四、影响镀层质量的因素
1．镀液的影响 2．电镀规范的影响 3．析氢的影响 4．基体金属的影响
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1．镀液的影响
依据金属离子的存在Baidu Nhomakorabea式可把电镀溶液分 为简单盐镀液和络合物镀液。
简单盐镀液 一般来说，主要金属离子为 简单离子的镀液，其阴极极化作用不大， 镀层的结晶较粗，镀液的分散能力较差；
络合物镀液 阴极极化作用较大，所得镀 层结晶细致紧密，镀液的分散能力也较好。
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镀液中杂质离子的影响
在生产过程中，由于零件的进出而带入水、带 出溶液、阴极和阳极上的化学反应导致溶液中 各主要成分间的比例、镀液的pH值、添加剂的 含量等在不断变化，
阳极和阴极非导电区的溶解造成镀液中杂质离 子的不断积累，这些因素都会对镀层的性能产 生不利影响，
因而对电镀溶液要加强维护与管理。特别是要 定期分析和调整各组分的含量，对溶液采取连 续过滤、定期分析和除杂处理。
其它功能性镀层还有吸热镀层、反光镀层、防 渗镀层、抗氧化镀层、耐酸镀层等。
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§2 、电镀的基本原理与工艺
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一、电镀溶液的基本组成
1．主盐 2．络合剂 3．附加盐 4．缓冲剂 5．阳极活化剂 6．添加剂
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1．主盐：
是指镀液中能在阴极上沉积出来所要求镀 层金属的盐；用于提供金属离子。
电镀技术
1、电镀 2、电刷镀
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第一部分 电镀技术
§1 、电镀的基本概念 §2、电镀的基本原理与工艺 §3、常用单金属电镀 §4、合金电镀
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§1、电镀的基本概念
电镀：是指在含有欲镀金属的盐类 溶液中，在直流电的作用下，以被 镀基体金属为阴极，以欲镀金属或 其它惰性导体为阳极，通过电解作 用，在基体表面上获得结合牢固的 金属膜的表面工程技术。
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金镀层具有极好的耐蚀性、导电性和抗高 温性，它广泛应用于精密仪器仪表、印制 线路板、集成电器、电子管壳、电接点等， 要求电参数性能长期稳定的零件上。
此外，首饰、钟表零件、艺术品等的镀层， 也占有相当的比例。
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工业上常用的镀金溶液有碱性氰化物镀液、 酸性、中性镀液等。比较而言，使用最普 遍的还是氰化物镀液。
电镀具有工艺设备简单、操作方便、 加工成本低、操作温度低等特点， 是表面工程技术中最常用的方法之 一。
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不同溶液和工艺参数下得到的镀层，性能和 用途也不同。按镀层的性能可将其分为三类：
1、防护性镀层 在大气或其它环境下，可 延缓基体金属发生腐蚀的镀层。如：钢铁 基体上的锌和锌合金镀层、镉镀层等。
在工业化生产中，为了降低零件的造价， 节约生产成本，提高金镀层的装饰性效果 如光亮度、整平性等，一般在镀金前需镀 上一层或多层底层。作为镀金层的底层， 使用最多的是光亮镍层。
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三、合金镀层及其应用
迄今为止，国内外已研究的电镀合金已超 过240种，但在生产上实际应用的还不到 40种。
根据合金镀层的特性及其应用范围，合金 镀层一般被分为防护性合金镀层、装饰性 合金镀层和功能性合金镀层三大类。
2、防护装饰性镀层 在大气环境中，既可 减缓基体金属的腐蚀，又起到装饰作用的 镀层，如：多层镍+铬，铜+镍+铬，铜+锡 +铬，镍+钢+镍+铬等。
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3、功能性镀层
能明显改善基体金属的某些特性的镀层：包括 耐磨镀层，如镀硬铬；减摩镀层，如铅——锡合 金、锡、钴——锡合金、银——锡合金等；导电镀 层，如银、金、金——钴合金等；导磁镀层，如 镍——铁合金、镍——钻合金、镍——磷合金、镍一 钴——磷合金等；钎焊性镀层，如锡，铅合金、 锡——铈合金等；
黑铬则用于需要消光而又耐磨的零件上，如航空 仪表、光学仪器、照相器材等；
乳白格主要用于各种量具上。
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三、镀金
金是一种黄色金属，具有极高的化学稳定 性。
金原子有一价和三价两种价态，一价金的 标准电位为+1.68V，三价金的标准电位为 +1.50V，
对钢、铜、银及其合金而言，金镀层为阴 极性保护镀层。
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5．阳极活化剂：
镀液中能促进阳极活化的物质称为阳极活 化剂。
阳极活化剂的作用能提高阳极开始钝化时 的电流密度，从而保证阳极处于活化状态 而能正常溶解。
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6．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。
根据在镀剂中所取的作用，添加剂可分为： 光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾剂等。
因此，经过钝化后的镀锌层的防护性较裸 锌层有很大提高，因钝化膜的厚度不同， 其提高的程度也不相同，一般为3－8倍。
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二、镀铬
铬是稍带蓝色的银白色金属。铬的原子量 为52，电解镀的密度为6.9－7.l(g/cm3)，熔 点1890℃ ，硬度750~1050HV。铬未钝化 时的标准电极电位为－0.74V，比铁负。
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对某些镀液，使用的电流波形对镀层的质 量有显著的影响。
而周期性地改变直流电流的方向，可去除 镀层上的毛刺等，使镀层均匀、平整、光 亮，但它仅使用于对杂质不太敏感的镀液。
搅拌可使电解液产生流动，有利于提高阴 极的允许电流密度，提高生产效率，但将 使镀层结晶变粗。
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3．析氢的影响
在任何一种电解液中，在金属电沉积的同时都 存在有氢离子的放电并析出氢气，
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1、阴极反应与阳极反应
即阴极反应为： M n ne M
另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反 应，即阳极界面上发生金属离子的溶解，释放n 个电子而生成金属离子Mn+。
因此、阳极反应为： M ne M n
上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这 类由电子直接参加的化学反应，称为电化学反 应。
有些附加盐还能改善镀液的深镀能力、分 散能力，产生细致的镀层。
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4．缓冲剂
缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。 这类物质一般是由弱酸、弱酸盐或弱碱、 弱碱盐组成的，能使溶液在遇到碱或酸时， 溶液的pH值变化幅度缩小。
任何缓冲剂都只在一定的pH值范围内才有 较好的缓冲作用，超过了pH值范围，它的 缓冲作用较差或没有缓冲作用。