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电镀百科

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电镀 diàndù
[electroplate; galvanization] 电镀:利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。可以起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。
 
电镀的概念
    就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时,镀层金属做阳极,被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit),改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。
 
电镀作用
    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。镀层大多是单一金属或合金,如锌、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、钢和不锈钢外,还有非铁金属,如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。
 
电镀原理
    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正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后,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。阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。
 
电镀方式
    电镀分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀等方式,主要与待镀件的尺寸和批量有关。挂镀适用于一般尺寸的制品,如汽车的保险杠,自行车的车把等。滚镀适用于小件,如紧固件、垫圈、销子等。连续镀适用于成批生产的线材和带材。刷镀适用于局部镀或修复。电镀液有酸性的、碱性的和加有铬合剂的酸性及中性溶液,无论采用何种镀覆方式,与待镀制品和镀液接触的镀槽、吊挂具等应具有一定程度的通用性。
 
镀层分类
    镀层分为装饰保护性镀层和功能性镀层两类。
装饰保护性镀层 主要是在铁金属、非铁金属及塑料上的镀铬层,特别是钢的铜-镍-铬层,锌及钢上的镍-铬层。为了节约镍,人们已能在钢上镀铜-镍/铁-高硫镍-镍/铁-低固分镍-铬层。与镀铬层相似的锡/镍镀层,可用于分析天平、化学泵、阀和流量测量仪表上。
功能性镀层 这种镀层种类很多,如:①提高与轴颈的相容性和嵌入性的滑动轴承罩镀层,铅-锡,铅-铜-锡,铅-铟等复合镀层;②用于耐磨的中、高速柴油机活塞环上的硬铬镀层,这种镀层也可用在塑料模具上,具有不粘模具和使用寿命长的特点;③在大型人字齿轮的滑动面上镀铜,可防止滑动面早期拉毛;④用于防止钢铁基体遭受大气腐蚀的镀锌;⑤防止渗氮的铜锡镀层;⑥用于收音机、电视机制造中钎焊并防止钢与铝间的原电池腐蚀的锡-锌镀层。适用于修复和制造的工程镀层,有铬、银、铜等,它们的厚度都比较大,硬铬层可以厚达300微米。
 
电镀的过程基本如下
1 把镀上去的金属接在正极
2 要被电镀的物件接在负极
3 正负极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连
4 通以直流电的电源后,正极的金属会进行氧化(失去电子),溶液中的正离子则在负极还原(得到电子)成原子并积聚在负极表层。
电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系,电流越小,被电镀的物件便会越美观;反之则会出现一些不平整的形状。
电镀的主要用途包括防止金属氧化 (如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。
电镀产生的污水(如失去效用的电解质)是水污染的重要来源。
 
电镀专业术语
3 镀覆方法术语
3.1 化学钝化
将制件放在含有氧化剂的溶液中处理,使表面形成一层很薄的钝态保护膜的过程。
3.2 化学氧化
通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。
3.3 电化学氧化
在一定电解液中以金属制件为阳极,经电解,于制件表面形成一层具有防护性,装饰性或其它功能氧化膜的过程。
3.4 电 镀
利用电解原理,使金属或合金沉积在制件表面,形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。
3.5 转 化 膜
对金属进行化学或电化学处理所形成的含有该金属之化合物的表面膜层。
3.6 钢铁发蓝(钢铁化学氧化)
将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性的溶液中,使之于表面形成通常为蓝(黑)色的薄氧化膜的过程。
3.7 冲击电流
电流过程中通过的瞬时大电流。
3.8 光亮电镀
在适当条件下,从镀槽中直接得到具有光泽镀层的电镀。
3.9 合金电镀
在电流作用下,使两种或两种以上金属(也包括非金属元素)共沉积的过程。
3.10 多层电镀
在同一基体上先后沉积上几层性质或材料不同的金属层的电镀。
3.11 冲 击 镀
在特定的溶液中以高的电流密度,短时间电沉积出金属薄层,以改善随后沉积镀层与基体间结合力的方法。
3.12磷 化
在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷酸盐保护膜的处理过程。
3.13 热抗散
加热处理镀件,使基体金属和沉积金属(一种或多种)扩散形成合金的过程。
4 镀前处理和镀后处理术语
4.1 化学除油
在碱性溶液中借助皂化作用和乳化作用清除制件表面油污的过程。
4.2 电解除油
在含碱溶液中,以制件作为阳极或阴极,在电流作用下,清除制件表面油污的过程。
4.3 出 光
在溶液中短时间浸泡,使金属形成光亮表面的过程。
4.4 机械抛光
借助于高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮,以提高金属制件表面光亮度的机械加工过程。
4.5 有机溶剂除油
利用有机溶剂清除制件表面油污的过程。
4.6 除 氢
将金属制件在一定温度下加热处理或采用其它方法,以驱除在电镀生产过程中金属内部吸收氢的过程。
4.7 退 镀
将制件表面镀层退除的过程。
4.8 弱 浸 蚀
电镀前,在一定组成溶液中除去金属制件表面极薄的氧化膜,并使表面活化的过程。
4.9 强 浸 蚀
将金属制件浸在较高浓度和一定温度的浸蚀溶液中,以除去金属制件表面上氧化物和锈蚀物的过程。
4.10 镀前处理
为使制件材质暴露出真实表面,消除内应力及其它特殊目的所需,除去油污、氧化物及内应力等种种前置技术处理。
4.11 镀后处理
为使镀件增强防护性能,提高装饰性能及其它特殊目的而进行的(诸如钝化、热熔、封闭和除氢等)处理。
5 材料和设备术语
5.1 阳 极 袋
用棉布或化纤织物制成的套在阳极上,以防止阳极泥渣进入溶液用的袋子。
5.2 光 亮 剂
为获得光亮镀层在电解液中所使用的添加剂。
5.3 阻 化 剂
能够减缓化学反应或电化学反应速度的物质。
5.4 表面活性剂
在添加量很低的情况下也能显著降低界面张力的物质。
5.5 乳 化 剂
能降低互不相溶的液体间的界面张力,使之形成乳浊液的物质。
5.6 络 合 剂
能与金属离子或含有金属离子的化合物结合而形成络合物的物质。
5.7 绝 缘 层
涂于电极或挂具的某一部分,使该部位表面不导电的材料层。
5.8 挂具(夹具)
用来悬挂零件,以便于将零件放于槽中进行电镀或其他处理的工具。
5.9 润 湿 剂
能降低制件与溶液间的界面张力,使制件表面容易被润湿的物质。
5.10添 加 剂
在溶液中含有的能改进溶液电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。
5.11 缓 冲 剂
能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。
5.12 移动阴极
采用机械装置使被镀制件与极杠一起作周期性往复运动的阴极。
 
6 测试和检验相关术语
6.1 不连续水膜
通常用于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。
6.2 孔 隙 率
单位面积上针kong的个数。
6.3 针 kong
从镀层表面直至底层覆盖层或基体金属的微小孔道,它是由于阴极表面上 的某些点 的电沉积过程受到障碍,使该处不能沉积镀层,而周围的镀层却不断加厚所造成。
6.4 变 色
由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化(如发暗、失色等)。
6.5 结 合 力
镀层与基体材料结合的强度。
6.6 起 皮
镀层成片状脱离基体材料的现象。
6.7 剥 离
某些原因(例如不均匀的热膨胀或收缩)引起的表面镀层的破碎或脱落。
6.8 桔 皮
类似于桔皮波纹状的表面处理层。
6.9 海绵状镀层
在电镀过程中形成的与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。
6.10 烧焦镀层
在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物,其中常含有氧化物或其他杂质。
6.11 麻点
在电镀或腐蚀中,与金属表面上形成的小坑或小孔。
6.12 粗糙
在电镀过程中,由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。
6.13 镀层钎焊性
镀层表面被熔融焊料润湿的能力。
 
电镀锌
电镀锌:就是利用电解,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。
与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层。被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰。镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀(适合小零件)、自动镀和连续镀(适合线材、带材)。
 
目前,国内按电镀溶液分类,可分为四大类:
1.氰化物镀锌:
由于(CN)属剧毒,所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制,不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展,要求使用低氰(微氰)电镀液。
采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
2.锌酸盐镀锌:
此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。目前国内形成两大派系,分别为: a) 武汉材保所的”DPE”系列;b) 广电所的”DE”系列 。都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌;PH值为12.5~13。
采用此工艺,镀层晶格结构为柱状,耐腐蚀性好,适合彩色镀锌。
注意:产品出槽后—>水洗—>出光(硝酸+盐酸) —>水洗—>钝化—>水洗—>水洗—>烫干—>烘干—>老化处理(烘箱内80~90oC。
3.氯化物镀锌
此工艺在电镀行业应用比较广泛,所占比例高达40%。
钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美),特别是在外加水溶性清漆后,外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。
此工艺适合于白色钝化(兰白,银白)。
4.硫酸盐镀锌
此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。成本低廉

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