现代表面技术电镀.ppt

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1、表面技术概论-第六章电镀山东科技大学材料学院2015生活中电镀产品比比皆是：大量工艺品采用电镀技术：2011第83届奥斯卡金像奖奥斯卡小金人：五次电镀，先后镀上铜、镍、银，及一层厚实的24k黄金。毛坯制备和打磨本章主要内容：6.1、电镀概述6.2、电沉积基本原理6.3、合金电镀6.4、复合镀6.5、电刷镀6.1电镀利用电解原理在工件表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是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，从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。6.1.1电镀的现状和发展趋势：电镀隶属于表面处理技

2、术领域，在金属精饰中按吨位计占加工的首位。电镀的发展分三个时期：第一个时期是为了改善光泽或耐蚀性。第二个时期是因为劳力不足而迈向省力化、自动化。第三个时期为减轻公害时期，以拓展自身的生存空间未来电镀的发展方向:合金和复合镀层等功能性电镀的研究,更加节能的电镀工艺,低污染化以及新型电镀的研究,以适应科技和生产的需要,拓展行业的生存空间（1）装饰与防护作用：装饰性、耐磨、耐蚀、焊接性（2）获得功能性镀层：导电镀层、磁性镀层、耐热镀层等。镀层一般为几微米到几十微米厚。电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制。镀层材料广泛，成本较低，因而在工业中广泛应用

3、。6.1.2电镀的目的6.1.3电镀分类：挂具滚桶电镀方式常规电镀脉冲电镀电刷镀电铸滚镀连续电镀挂镀自动挂镀线滚镀连续电镀电镀镀层分类：按使用性能分类可分为：①防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。②防护-装饰性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，亦有防护性。电机配件-钕铁硼磁钢电镀Zn钢管③装饰性镀层：例如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。④耐磨和减磨镀层:例如硬铬，松孔镀，Ni—SiC，Ni-石墨，Ni-PTFE（聚四氟乙烯）复合镀层等。⑤电性能镀层:例:Au，Ag镀层等，

4、既有高的导电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。时速350公里客运专线无砟道岔电镀复合减磨镀层电镀黑铬吸热板⑥磁性能镀层:例如软磁性能镀层有Ni-Fe，Fe-Co镀层；硬磁性能有Co-P，Co-Ni，Co-Ni-P等。⑦可焊性镀层:例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等镀层。可改善可焊性，在电子工业中广泛应用。⑧耐热镀层:例如Ni-W，Ni，Cr镀层，熔点高，耐高温。⑨修复用镀层:易磨损件，采用电镀修复尺寸。按镀层与基体金属之间的电化学性质分类:阳极性镀层:凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。阴极性镀层:镀层

5、相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。按镀层的组合形式分:单层镀层，如Zn或Cu层；多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr镀层等；复合镀层，如Ni-A2O3，Co-SiC等。电镀技术：6.2电镀原理借助外加直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体的表面沉积一金属或合金层的方法，称为电镀。☆图例：阴极主要反应:Cu2++2e-→Cu阳极主要反应:Cu→Cu2++2e-阴极副反应:2H3O++2e-→H2+2H2O阳极副反应:6H2O→O2+4H3O++4e-电镀的过程及反应:<1>阴极还

6、原反应：Men++ne=Me<2>阳极氧化反应：Me-ne=Men+上料脱脂酸洗活化预镀电镀水洗钝化封孔干燥下料前处理电镀后处理电镀流程分析：前处理的方式有:喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超声波脱脂、电脱脂、酸洗活化等。后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封孔等6.2.1金属的电沉积基本知识电镀溶液电解液主要是水溶液、有机溶液（前两者称湿法电镀）和熔融盐（熔融盐电镀）。通常镀液有以下成分构成:◇主盐（金属供给剂）：所需沉积金属的可溶性盐,有单盐如硫酸铜和络盐如氰锌酸钠等。◇镀液改良剂：为改善镀层的性能和质量，一般添加一种或者多种化合物调整

7、溶液的功能。配合剂：改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程。导电盐：提高镀液的导电能力。缓冲剂：使镀液具有自行调节pH值能力。镀液稳定剂：稳定镀液，防止金属盐水解或形成沉淀等。阳极活化剂：维持阳极活性状态，不会发生钝化。特殊添加剂：光亮剂、晶粒细化剂等。6.2.2电沉积的基本条件某金属在阴极析出的必要条件：阴极的电位负于该金属在该溶液中的平衡电位，并获得一定过电位。某金属在阴极析出的充分条件：溶液中其他粒子不会优于该金属在阴极上首先析出。例如：金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则氢在电极上优先大量析出，金属就很难沉积出来。金属还原的

8、可能性从周期表中的位置，判断金属离子从水溶液中还原的可能性：金属元素在周期表中的位置愈靠左边，化学活泼性越强，还原的可能性越小。金属元素在周期表中的位置愈靠右边，化