电镀电刷镀与化学镀.ppt

1、电镀2、电刷镀 第一部分 电镀技术 §1 、电镀的基本概念 §2、电镀的基本原理与工艺 §3、常用单金属电镀 §4、合金电镀 §1、电镀的基本概念 电镀：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其它惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。 电镀具有工艺设备简单、操作方便、加工成本低、操作温度低等特点，是表面工程技术中最常用的方法之一。 不同溶液和工艺参数下得到的镀层，性能和用途也不同。按镀层的性能可将其分为三类： 1、防护性镀层 在大气或其它环境下，可延缓基体金属发生腐蚀的镀层。如：钢铁基体上的锌和锌合金镀层、镉镀层等。 2、防护装饰性镀层 在大气环境中，既可减缓基体金属的腐蚀，又起到装饰作用的镀层，如：多层镍+铬，铜+镍+铬，铜+锡+铬，镍+钢+镍+铬等。 3、功能性镀层 能明显改善基体金属的某些特性的镀层：包括耐磨镀层，如镀硬铬；减摩镀层，如铅——锡合金、锡、钴——锡合金、银——锡合金等；导电镀层，如银、金、金——钴合金等；导磁镀层，如镍——铁合金、镍——钻合金、镍——磷合金、镍一钴——磷合金等；钎焊性镀层，如锡，铅合金、锡——铈合金等； 其它功能性镀层还有吸热镀层、反光镀层、防渗镀层、抗氧化镀层、耐酸镀层等。 §2 、电镀的基本原理与工艺 一、电镀溶液的基本组成 1．主盐 2．络合剂 3．附加盐 4．缓冲剂 5．阳极活化剂 6．添加剂 1．主盐： 是指镀液中能在阴极上沉积出来所要求镀层金属的盐；用于提供金属离子。 镀液中主盐浓度必须在一个合适的范围。如主盐浓度升高，电流效率提高，金属沉积速度加快，镀层晶粒较粗，溶液分散能力下降。 2．络合剂： 有些情况下，若镀液中主盐的金属离子为简单离子时，则镀层晶粒粗大； 因此，要采用络合离子的镀液。络合离子能络合主盐中的金属离子形成络合物。络合物是由简单化合物相互作用而形成的“分子化合物”。 络合离子中，中心离子占据中心位置，配位体配位于中心离子的周围。由于中心离子与配位体结合牢固，络合离子在溶液中离解程度不大，仅部分离解，它比简单离子稳定，在电解液中有较大的阴极极化作用。 3．附加盐： 指电镀液中除主盐外的某些碱金属或碱土金属盐类； 主要用于提高电镀液的导电性，对主盐中的金属离子不起络合作用。 有些附加盐还能改善镀液的深镀能力、分散能力，产生细致的镀层。 4．缓冲剂 缓冲剂是指用来稳定溶液酸碱度的物质。这类物质一般是由弱酸、弱酸盐或弱碱、弱碱盐组成的，能使溶液在遇到碱或酸时，溶液的pH值变化幅度缩小。 任何缓冲剂都只在一定的pH值范围内才有较好的缓冲作用，超过了pH值范围，它的缓冲作用较差或没有缓冲作用。 5．阳极活化剂： 镀液中能促进阳极活化的物质称为阳极活化剂。 阳极活化剂的作用能提高阳极开始钝化时的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常溶解。 6．添加剂： 是指不会明显改变镀层导电性，而能显著改善镀层性能的物质。 根据在镀剂中所取的作用，添加剂可分为：光亮剂、整平剂、润湿剂和抑雾剂等。 二、电镀反应 图6-1是电镀过程原理图，被镀的零件为阴极，与直流电源的负极相连，金属阳极与直流电源的正极联接。阳极与阴极均浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压时，则在阴极发生还原反应：即从镀液内部扩散到电极和镀液界面上的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子，被还原成金属M。 1、阴极反应与阳极反应 即阴极反应为： 另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反应，即阳极界面上发生金属离子的溶解，释放n个电子而生成金属离子Mn+。 因此、阳极反应为： 上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这类由电子直接参加的化学反应，称为电化学反应。 四、影响镀层质量的因素 1．镀液的影响 依据金属离子的存在形式可把电镀溶液分为简单盐镀液和络合物镀液。 简单盐镀液 一般来说，主要金属离子为简单离子的镀液，其阴极极化作用不大，镀层的结晶较粗，镀液的分散能力较差； 络合物镀液 阴极极化作用较大，所得镀层结晶细致紧密，镀液的分散能力也较好。 主盐浓度的影响 镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简单盐镀液中尤为明显。 主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散能力有利，但镀液允许的电流密度小。此时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。 镀液中杂质离子的影响 在生产过程中，由于零件的进出而带入水、带出溶液、阴极和阳极上的化学反应导致溶液中各主要成分间的比例、镀液的pH值、添加剂的含量等在不断变化， 阳极和阴极非导电区的溶解造成镀液中杂质离子的不断积累，这些因素都会对镀层的性能产生不