表面处理工艺-电镀工艺.ppt

金属镍有很高的化学稳定性，在稀酸、稀碱基有机酸中有很好的耐腐蚀性，在空气中与氧气相互作用形成保护性氧化膜，使其具有良好的抗大气腐蚀性。由于镀镍层孔隙率高，且镍的电极电位比铁更正，使得镀镍层只有在有足够厚度且没有空隙时才能有效的防腐蚀，因此一般使用不同镀镍层组合来提高防护性能。 镀镍按照镀层外观、结构特征分为普通镀镍（暗镍）、光亮镀镍、黑镍、硬镍、多层镍等。按镀液成分有硫酸盐型，氯化物型，柠檬酸盐型，氨基磺酸型，氟硼酸盐型等。其中应用最多的是硫酸盐低氯化物镀镍液（瓦特镀液）。氨基磺酸盐镀液内应力小，沉积速度快，但是成本高。 常见电镀之镀镍 镀镍 镍有很好的化学稳定性，在空气中可以与氧形成氧化膜，有很好的抗大气腐蚀性，但是由于镍层孔隙率高且电位比铁正，因此只有镍层足够致密才能有好的防护性。 镀液特性： 硫酸镍是主盐，提供镀镍的Ni2+，浓度低时，镀层细致，但沉积速度慢，浓度高时，可用大电流密度，沉积快，但是易产生无光亮镀层。 氯化镍与氯化钠中的Cl-是阳极活化剂，镍电极使用中易钝化， Cl-通过特征吸附，去除导致钝化的粒子，保证正常溶解。 镀镍中防针孔剂比较重要，它通过在阴极表面吸附，降低电极与镀液间的界面张力，减少了氢气泡在电极表面的逗留，减少针孔的产生。 镍的封闭： 镀镍后将零件放入直径0.02um左右的不溶性非导电微粒的光亮镀液中同时沉积。防止影响机体的腐蚀产生，使腐蚀横向发展，减缓基体的腐蚀速度。 镀多层镍 镀镍按照镀层外观、结构特征分为普通镀镍（暗镍）、光亮镀镍、黑镍、硬镍、多层镍等。多层镍现在使用广泛，多层镍是属于光亮镍层，在钢铁上它属于阴极性镀镍层，不能很好的保护零件，因此在同一基体上使用不同的镀液和工艺获得双层或三层镍。通过控制硫含量，保证不同层间的腐蚀电位差。 镀镍层中由于含硫量的不同，腐蚀电位不同，一般是硫含量越高，腐蚀电位越低，三层镍是先镀一层少硫或无硫的半光亮镍和普通暗镍，再镀一层含硫量高的高硫镍层，最后在表面镀一层含硫量较高的镍层。在腐蚀发生时，由于中间层电位低，高硫层相当于原电池的阳极，会优先发生腐蚀，使得腐蚀在高硫镍层中横向发展，保护机体和另外两层镍，从而保证了三层镍即使厚度很薄也有很好的耐蚀性。 三层镍中，一般含硫低的半光亮层不少于总厚的50%，高硫层厚度不超过总厚的10%，光亮层厚不少于总厚的20%。 基体 半光亮层 高硫层 全光亮层 铬是一种微带天蓝色的银白色金属，虽然金属铬电位很负，但是由于其具有强烈的钝化能力，其表面上很容易生成一层极薄的钝化膜，使其电极电位比铁正很多。因此在一般腐蚀性介质中，钢铁基体上的镀铬层属于阴极镀层，对钢铁无电化学保护作用，因此要求其致密无孔才能起到防护作用。 铬有较高的化学稳定性，在潮湿大气中不起变化，与硫酸、硝酸及许多有机酸、硫化氢及碱等均不发生作用，但易溶于氢卤酸及热硫酸。铬硬度很高，其硬度值超过最硬的淬火钢，因此耐磨性好。镀铬有三价铬和六价铬， 常见电镀之镀铬 六价铬镀铬有很多特点： 1、镀液分散能力差，覆盖能力差，如要获得均匀镀层，需采取人工措施 2、阴极电流效率低，生产时会放出大量氢气和氧气，由于温度高，产生毒性大的铬雾 3、生产温度控制要求高 4、电镀铬阳极不用铬而使用不溶阳极（铅或铅合金） 5、六价铬是致癌物，危害大 因此欧盟从2007年其禁止使用六价铬，我国也于2007年禁止。但是三价铬也有很多缺点，如镀液稳定性不好，成分复杂，镀层质量及外观差，镀层薄，只能用于装饰性镀铬。 镀铬阳极不用铬是因为铬在工业中作用不大，冶炼困难，脆性大，成形性差，最大的问题是在电镀中会产生大量的三价铬，镀液中对三价铬要求很高，其含量的增加会使镀液很快变坏，因此采用不溶阳极。 普通铬溶液成分简单，通常将电镀液分为高浓度、中浓度和低浓度镀液。其中含铬酐250g/L的镀液称为标准镀铬液。高浓度镀液导电性、深镀、均镀能力好，电流效率低，主要用于复杂的零件镀铬。低浓度镀液电流效率高，镀层硬度大，但是覆盖能力差，用于简单零件镀铬。 一般镀液由以下部分构成： 1、铬酐：主要成分，铬的来源，其浓度高低与镀液性能和镀层的性质有很大影响，一定条件下，随铬酐浓度的逐渐增高，导电率逐渐增加，当浓度达到某一数值后，导电率反而下降。电流效率随浓度降低而提高，电解液的分散能力随浓度增加而降低，稀溶液中，获得光亮镀层的工作范围大。铬酐浓度对镀层硬度有一定影响，随其浓度增加，硬度有一定减少，但低浓度会导致镀液成分不稳定。 2、催化剂：硫酸、氟化物、氟硅酸盐、氟硼酸盐等，用于实现铬沉积 镀铬阴阳极反应过程 阴极反应过程： 铬酐在镀液中主要以Cr2O72-的形式存在，它与CrO42-存在如下平衡： Cr2O72-+H2O 2 CrO42-+2H+ 由此可见，在溶液中，