绿色化学电镀和化学镀.ppt

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1、2023-3-71 电镀和化学镀 1.11.1、电镀的现状和发展趋势：、电镀的现状和发展趋势：1 1、行业简介、行业简介电镀隶属于表面处理技术领域，在金属精饰中按吨位计占加工电镀隶属于表面处理技术领域，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。第三个时期为减轻公害时期，以拓展自身的生存空间我国近代电镀行业发展较快，从业人员增多。但现有的电镀技我国近

2、代电镀行业发展较快，从业人员增多。但现有的电镀技术、设备及相关技术多是从欧洲、台湾引进；自主研发能力较术、设备及相关技术多是从欧洲、台湾引进；自主研发能力较弱。弱。总之总之, ,电镀工业在全世界已经发展了电镀工业在全世界已经发展了160160多年，是一门既成熟多年，是一门既成熟又年轻的科学！又年轻的科学！未来电镀的发展方向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更加节能的电镀工艺, ,低污染化低污染化, ,以及新型电镀的研究以及新型电镀的研究, ,以适应以适应科技和生产的需要科技和生产的需要, ,拓展行业的生存空间拓展行业

3、的生存空间1.21.2、电镀分类、电镀分类：挂挂 具具滚桶滚桶电电镀镀方方式式常规电镀常规电镀脉冲电镀脉冲电镀电刷镀电刷镀电电 铸铸滚滚 镀镀连续电镀连续电镀挂挂 镀镀自动挂镀线自动挂镀线滚滚 镀镀连续电镀连续电镀2 2、 电镀原理及基础电镀原理及基础2.1 2.1 电镀原理电镀原理2.2 2.2 法拉第定律法拉第定律2.3 2.3 镀层分析镀层分析2.4 2.4 电镀流程分析电镀流程分析2.12.1、电镀电镀原理原理1 1、电镀原理及基础、电镀原理及基础借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体的表面沉借助外界直流电的作用，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

4、法，称为电镀。积一金属或合金层的方法，称为电镀。 阴极主要反应阴极主要反应 : : CuCu2+2+ + 2e + 2e- - Cu Cu 阳极主要反应阳极主要反应 : :Cu CuCu Cu2+2+ + 2e + 2e- - 阴极副反应阴极副反应 : : 2H2H3 3O O+ + + 2e + 2e- - H H2 2 + 2H + 2H2 2O O 阳极副反应阳极副反应 : :6H6H2 2O OO O2 2 + 4H + 4H3 3O O+ + + 4e + 4e- - 2.22.2、法拉第定理、法拉第定理1 1、电镀原理及基础、电镀原理及基础法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应

5、物重量之间的关系法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系, ,又称为电解又称为电解定律定律. .电解定律是自然界中最严格的定律之一电解定律是自然界中最严格的定律之一. .它不受温度、压力、电解质溶液浓度、它不受温度、压力、电解质溶液浓度、溶剂的性质、电解质材料和形状等因素的影响。溶剂的性质、电解质材料和形状等因素的影响。 第一定律：第一定律：电解时电解时, ,电极上析出电极上析出( (或溶解或溶解) )物质的质量与电解液中所通过的电量成正比物质的质量与电解液中所通过的电量成正比. .m=KIt=KQm=KIt=KQm-m-析出物质量析出物质量(g)(g)K-K-比例常数比例常

6、数( (电化当量电化当量)(g/A)(g/Ah)h)I-I-电流强度电流强度(A)(A)t-t-通电时间通电时间(h)(h)Q-Q-通过电量通过电量(A(Ah)h) 第二定律：第二定律：电极上每析出电极上每析出( (或溶解或溶解)1mol)1mol的任何物质所需的电量为的任何物质所需的电量为n n* *96500C96500C或或n n* *26.8A26.8Ah h1 1电量为电量为96500C,96500C,它是一个常数，一般称为法拉第常数它是一个常数，一般称为法拉第常数镀层厚度镀层厚度d d的计算公式的计算公式(d(d：um ) um ) d=(Kd=(KD Dk kt tk k100)

7、/(60100)/(60) ) 电镀时间电镀时间t t计算公式（计算公式（t t：minmin） t=(60t=(60d)/(Kd)/(KD Dk kk k100) 100) -电镀层金属密度电镀层金属密度(g/cm(g/cm3 3) )D DK K - -阴极电流密度阴极电流密度(A/dm(A/dm2 2) )k k- -阴极电流效率阴极电流效率( () )1 1、电镀原理及基础、电镀原理及基础 举例：举例：已知镀镍液电流效率已知镀镍液电流效率k k为为95%95%，D DK K为为15A/d15A/d，电镀，电镀1 1分钟后所得镀层厚度是多少分钟后所得镀层厚度是多少? ?解：查得镍的解：查

8、得镍的K K为为1.095,1.095,为为8.98.9根据公式根据公式d=(Kd=(KD Dk kt tk k100)/(60100)/(60) =(1.095 =(1.09515151 10.950.95100)/(60100)/(608.9)8.9) =2.922(um) =2.922(um) 常用数据：常用数据：序号金属密度g/cm2熔点沸点比热容20J/g线膨胀系数2010-6/热传导20时W/cm电阻系数/cm1铜8.96108325950.384316.423.86441.633锡7.323222700.2261230.657311.34金19.31062.729490.1290

9、14.42.96092.215银10.996020000.233618.94.07791.586钯12.0155539800.245811.60.674110.88镍8.9145229000.468913.70.586220序号金属符号原子价比重原子量当量电化学当量mg/库仑克/安培小时1金Au119.3197.2197.22.04367.3572金Au319.365.765.70.6812.4523银Ag110.5107.88107.881.1184.0254铜Cu18.9363.5463.540.6582.3725铜Cu28.9363.5463.540.3291.1867锡Sn27.331

10、18.70118.700.6152.2148锡Sn47.33118.70118.700.3071.107序号金属镀层名称金属镀层重量mg/cm2g/dm21铜镀层0.890.0892金镀层1.940.1943镍镀层0.890.0894镍镀层0.730.0735钯镀层1.200.1202.32.3、镀层的分类：、镀层的分类：1 1、电镀原理及基础、电镀原理及基础使使用用目目的的功功能能性性镀镀层层耐磨和减磨性镀层耐磨和减磨性镀层抗高温氧化镀层抗高温氧化镀层修复性镀层修复性镀层热处理用镀层热处理用镀层磁性镀层磁性镀层导电性镀层导电性镀层其他其他可焊性镀层可焊性镀层防护防护-装饰性镀层装饰性镀层保护

11、基体金属保护基体金属, ,赋予美丽外观赋予美丽外观. .提高制品表面硬度提高制品表面硬度, ,增加其抗磨能力增加其抗磨能力( (Sn-PbSn-Pb) )磁环、磁盘、磁膜磁环、磁盘、磁膜(Ni-Fe(Ni-Fe、Co-Ni)Co-Ni)保护制品在热处理时不改变性能保护制品在热处理时不改变性能(Cu(Cu、Sn)Sn)修复损坏部位修复损坏部位(Fe(Fe、CuCu、Cr)Cr)改善焊接性能改善焊接性能(Sn)(Sn)改善光学性能镀层等改善光学性能镀层等(Cr,(Cr,黑铬黑铬) )防止制品在高温下被氧化腐蚀防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-rh)(Pt-rh)提高表面导电性能提高表面导电性能(A

12、u-Co)(Au-Co)镀镀层层结结构构简单镀层简单镀层复合镀层复合镀层组合镀层组合镀层单一金属镀层单一金属镀层(Zn(Zn、Cr)Cr)几层相同或不同金属叠加而成的镀层几层相同或不同金属叠加而成的镀层( (暗暗Ni-Ni-半光半光Ni-Ni-光光Ni Ni-Au Ni-Cu)Ni Ni-Au Ni-Cu)固体微粒均匀地分散在金属中而形成的镀层固体微粒均匀地分散在金属中而形成的镀层(Ni-SiC Cu-Al(Ni-SiC Cu-Al3 3O O2 2) )1 1、电镀原理及基础、电镀原理及基础 对镀层的主要要求：对镀层的主要要求：1、镀层与基体的结合必须牢固,附着力好2、镀层完整,结晶细致紧密

13、,孔隙率小3、具有良好的物理、化学及机械性能4、具有符合标准规定的镀层厚度,且镀层分布要均匀 影响电镀质量的因素：影响电镀质量的因素：因因素素电电源源基基件件溶溶液液电流密度电流密度添加剂、导电盐、金属离子浓度等直接影响镀层的好坏添加剂、导电盐、金属离子浓度等直接影响镀层的好坏电流密度影响镀层的结晶效果电流密度影响镀层的结晶效果电流波形电流波形电电 极极电流波形对镀层的结晶组织、光亮、镀液的分散能力和电流波形对镀层的结晶组织、光亮、镀液的分散能力和覆盖能力等都有影响覆盖能力等都有影响. .现在多使用脉冲电流现在多使用脉冲电流电极的形状、尺寸、位置影响镀层的分布效果电极的形状、尺寸、位置影响镀层

14、的分布效果成成 分分温温 度度搅搅 拌拌适当的温度可以提高溶液的导电性，促进阳极溶解，适当的温度可以提高溶液的导电性，促进阳极溶解，提高阴极电流效率，减少针孔，降低镀层内应力等提高阴极电流效率，减少针孔，降低镀层内应力等加速溶液对流，降低阴极的浓差极化作用加速溶液对流，降低阴极的浓差极化作用表面状态表面状态形形 状状清洁、平整的基件表面镀层效果越好清洁、平整的基件表面镀层效果越好影响电流分布，位置定位等影响电流分布，位置定位等上料上料脱脂脱脂酸洗酸洗活化活化预镀预镀电镀电镀水洗水洗钝化钝化封孔封孔干燥干燥下料下料前处理前处理电电 镀镀后处理后处理2.42.4、电镀流程分析：、电镀流程分析：1

15、1、电镀原理及基础、电镀原理及基础前处理前处理: :电镀前的所有工序统称为前处理电镀前的所有工序统称为前处理, ,目的是修整工件表面目的是修整工件表面, ,去除工件表面去除工件表面的油脂的油脂, ,锈皮锈皮, ,氧化膜等氧化膜等, ,为后面镀层沉积提供所需的电镀表面为后面镀层沉积提供所需的电镀表面. .前处理主要影前处理主要影响到外观结合力响到外观结合力, ,据统计据统计,60%,60%的电镀不良品由于前处理不良所造成的电镀不良品由于前处理不良所造成. .前处理的方式有前处理的方式有: :喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超音波脱脂、电脱脂、酸洗喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超音波脱脂、电脱脂、酸洗活

16、化等。活化等。电镀电镀: :在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。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。如耐腐蚀性、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。如耐腐蚀性、抗变色能力、可焊性等。抗变色能力、可焊性等。后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封孔等后处理的方式有：钝化、中和、着色、防变色、封孔等2023-3-711镀层分类镀层种类很多，按使用性能可分为防护性镀层：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。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。装饰性镀层：例如Au及CuZn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。耐磨和减磨镀层：例如硬铬，松孔镀，NiSiC，Ni-石墨，Ni-PTFE复合镀层等。2023-3-712电性能镀层：例如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。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。可焊性镀层：例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等镀