什么是电镀?其工艺如何?

什么是电镀?其工艺如何?
什么是电镀?其工艺如何?

什么是电镀?其工艺如何?
电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中,以被镀基体金属为阴极,通过电解作用,使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来,形成镀层的一种表面加工方法.镀层性能不同于基体金属,具有新的特征.根据镀层的功能分为防护性镀层,装饰性镀层及其它功能性镀层.
编辑本段电镀的基本原理
　　电镀是一种电化学过程,也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极,金属板作为阳极,接直流电源后,在零件上沉积出所需的镀层. 　　例如：镀镍时,阴极为待镀零件,阳极为纯镍板,在阴阳极分别发生如下反应： 　　阴极(镀件)：Ni2++2e→Ni (主反应) 　　2H++e→H2↑ (副反应) 　　阳极(镍板)：Ni －2e→Ni2+ (主反应) 　　4OH-－4e→2H2O+O2+4e (副反应) 　　不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来,如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位,则金属离子难以在阴极上析出.根据实验,金属离子自水溶液中电沉积的可能性,可从元素周期表中得到一定的规律,如表1.1所示. 　　阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极,大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极,如：镀锌为锌阳极,镀银为银阳极,镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难,使用不溶性阳极,如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅,铅-锡合金,铅-锑合金等不溶性阳极.
编辑本段工艺过程
　　一般包括电镀前预处理,电镀及镀后处理三个阶段. 完整过程：
1、浸酸→全板电镀 五金及装饰性电镀工艺程序
　　铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级 →浸酸→镀锡→二级逆流漂洗　2、逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗 →镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干工艺要求 1. 镀层与基体金属、镀层与镀层之间,应有良好的结合力. 　　
2、 镀层应结晶细致、平整、厚度均匀. 　　
3、 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙. 　　
4.、镀层应具有规定的各项指标,如光亮度、硬度、导电性等.　5. 电镀时间及电镀过程的温度,决定镀层厚度的大小.
编辑本段影响电镀工艺质量的因素
主盐体系
　　每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系.如镀锌有氰化镀锌,锌酸盐镀锌,氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌),氨盐镀锌,硫酸盐镀锌等体系. 　　每一体系都有自己的优缺点,如氰化镀锌液分散能力和深度能力好,镀层结晶细致,与基体结合力好,耐蚀性好,工艺范围宽,镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点.但是剧毒,严重污染环境.氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液,废水极易处理；镀层的光亮性和整平性优于其它体系；电流效率高,沉积速度快；氢过电位低的钢材如高碳钢,铸件,锻件等容易施镀.但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性,一方面会对设备造成一定的腐蚀,另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件.
添加剂
　　添加剂包括光泽剂,稳定剂,柔软剂,润湿剂,低区走位剂等.光泽剂又分为主光泽剂,载体光亮剂和辅助光泽剂等.对于同一主盐体系,使用不同厂商制作的添加剂,所得镀层在质量上有很大差别.总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好,台湾次之,大陆产的相对而言比前两类都逊色. 　　
主盐与具体某一厂商的添加剂的联合决定了使用的镀液的整体性能.优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足.如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多氰化镀锌镀液的深度能力好 .
电镀设备
　　挂具：方形挂具与方形镀槽配合使用,圆形挂具与圆形镀槽配合使用. 圆形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀,方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度,使用如图所示的椭圆形阳极排布. 　　搅拌装置：促进溶液流动,使溶液状态分布均匀,消除气泡在工件表面的停留. 　　电源： 直流,稳定性好,波纹系数小..
后处理
电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能,如耐蚀性,抗变色能力,可焊性等. 　脱水处理： 水中添加脱水剂,如镀亮镍后处理. 　　
钝化处理： 提高镀层耐蚀性,如镀锌. 　　
防变色处理：水中添加防变色药剂,如镀银,镀锡,镀仿金等. 　　提高可焊性处理：如镀锡 因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏.
编辑本段电镀分类
按照镀层组成分类
镀铬
铬是一种微带天蓝色的银白色金属.电极电位虽位很负,但它有很强的钝化性能,大气中很快钝化,显示出具有贵金属的性质,所以铁零件镀铬层是阴极镀层.铬层在大气中很稳定,能长期保持其光泽,在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定,但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中. 　　
铬层硬度高,耐磨性好,反光能力强,有较好的耐热性.在500°C以下光泽和硬度均无明显变化；温度大于500°C开始氧化变色；大于700°C才开始变软. 　　由于镀铬层的优良性能,广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层. 　　
镀铜
镀铜层呈粉红色,质柔软,具有良好的延展性、导电性和导热性,易于抛光,经过适当的化学处理可得古铜色、铜绿色、黑色和本色等装饰色彩.镀铜易在空气中失去光泽,与二氧化碳或氯化物作用,表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层,受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜,因此,做为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层. 　　
镀镉 　　
镉是银白色有光泽的软质金属,其硬度比锡硬,比锌软,可塑性好,易于锻造和辗压.镉的化学性质与锌相似,但不溶解于碱液中,溶于硝酸和硝酸铵中,在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢.镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒,必须严格防止镉的污染.因为镉污染后的危害很大,价格昂贵,所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层.目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有：氨羧络合物镀镉、酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉.此外还有焦磷酸盐镀镉、碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等. 　　
镀锡 　　
锡具有银白色的外观,原子量为118.7,密度为7.3g/cm^3,熔点为2320℃,原子价为二价和四价,故电化当 镀锡
量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h.锡具有抗腐蚀、无毒、易铁焊、柔软和延展性好等优点.锡镀层有如下特点和用途：1、化学稳定性高；2、在电化序中锡的标准电位纰铁正,对钢铁来说是阴极性镀层,只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体；3、锡导电性好,易焊；4、锡从-130℃起结晶开始开始发生变异,到-300℃将完全转变为一种晶型的同素异构体,俗称”锡瘟”,此时已完全失去锡的性质；5、锡同锌、镉镀层一样,在高温、潮湿和密闭条件下能长成晶须,称为长毛；6、镀锡后在2320℃以上的热油中重溶处理,可获得有光泽的花纹锡层,可作日用品的装饰镀层. 　　
镀锌　 　　
锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属.锌在干燥的空气中几乎不发生变化.在潮湿的空气中,锌表面会生成碱式碳酸锌膜.在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛中,锌的耐蚀性较差,尤其在高温高湿含有机酸的气氛里,锌镀层极易被腐蚀. 　　
锌的标准电极电位为-0.76V,对钢铁基体来说,锌镀层属于阳极性镀层,它主要用于防止钢铁的腐蚀,其防护性能的优劣与镀层厚度关系甚大.
锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后,能显著提高其防护性和装饰性.近年来,随着镀锌工艺的发展,高性能镀锌光亮剂的采用,镀锌已从单纯的防护目的进入防护-装饰性应用. 　　
镀锌溶液有氰化物镀液和无氰镀液两类.氰化物镀液中分微氰、低氰、中氰、和高氰几类.无氰镀液有碱性锌酸盐镀液、铵盐镀液、硫酸盐镀液及无氨氯化物镀液等.氰化镀锌溶液均镀能力好,得到的镀层光滑细致,在生产中被长期采用.但由于氰化物剧毒,对环境污染严重,近年来已趋向于采用低氰、微氰、无氰镀锌溶液.
按获取镀层方式分
挂镀(Rack Plating) 　　常规电镀 　　滚镀(Barrel Plating) 　　电刷镀 　　脉冲电镀 　　电铸 装饰性电镀,如镀金,镀银,铜╱镍/装饰铬电镀 　　防护性电镀,如镀锌 　　耐磨性电镀,如镀硬铬 　　功能性电镀 提高可焊性电镀,如镀锡 　　增强导电性,如镀银,镀金
其他
电镀单金属方面还有镀铅、镀铁、镀银、镀金等.电镀合金方面有：电镀铜基合金,电镀锌基合金,电镀镉基、铟基合金,电镀铅基、锡基合金,电镀镍基、钴基合金、电镀钯镍合金等.复合电镀方面有：镍基复合电镀,锌基复合电镀,银基复合电镀,金刚石镶嵌复合电镀.
编辑本段阳极泥
阳极泥
电解精练时落于电解槽底的泥状细粒物质.主要由阳极粗金属中不溶于电解液的杂质和待精练的金属组成.往往含有贵重和有价值的金属,可以回收作为提炼金、银等贵重金属的原料.