2019年模具表面的电镀技术.ppt

模具表面的电镀技术 电镀的基本原理 电镀技术是一种用电化学方法在基体（金属或非金属）表面沉积金属或金属化处理的技术。它能使均匀溶解在溶液中的金属离子，有序地在溶液（即镀液）中和基体表面接触获得电子、还原成金属金属原子并沉积在基体表面，形成宏观金属层——镀层。它是物理和化学的变化或结合。 电镀金属的种类 电镀金属的种类约有30多种，其中应用较广的有镀锌，镉，铜，镍，银，锡，金，铁，钴，铅，锑，铂，钛，铹等十多种。除单金属镀层外，还有很多合金镀层，例如镀铜锡，铜锌，铜镍，镍铁，铅锡，锌锡，锌铁，锌镍，铜镉，锌镉，锡铁，锡钴，钨铁等 电镀层的分类 电镀的目的是改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料表面特殊的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、光学性能等。 镀层使用性能 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，又有防护性。 装饰性镀层，例如Au及Cu-Zn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、Ni-SiC、Ni-石墨、Ni-PTFE复合镀层等。 电性能镀层，例如Au、Ag镀层等，既有高的导电率，又可以防氧化，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等镀层，可改善元件可焊性，在电子工业中广泛应用。 耐热镀层，例如Ni-W、Ni、Cr镀层，熔点高，耐高温。 修复用镀层，一些造价较高的易磨损件，或加工超差件，采用电镀修复尺寸，可节约成本，延长使用寿命，例如可电镀Ni、Cr、Fe层进行修复。 若按镀层与基体金属之间的电化学性质分类，可分为阳极性镀层和阴极性镀层。凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极，称阳极镀层，如钢上的镀锌层；当镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称为阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。 镀锌钢例子：热镀锌管是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层，从而使基体和镀层二者相结合。热镀锌是先将钢管进行酸洗，为了去除钢管表面的氧化铁，酸洗后，通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗，然后送入热浸镀槽中。热镀锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。热镀锌钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。合金层与纯锌层、钢管基体融为一体。故其耐腐蚀能力强。 槽镀的基本原理 槽镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。 当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时，金属离子在阴极上还原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子。以镀镍为例：将金属制件浸在金属盐（NiSO4）的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后在制件上就会沉积出金属镀镍层。 槽镀的常见材料 【基底材料】能与其表面上沉积金属或形成膜层的材料。 【添加剂】镀液中含有改进溶液的电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。使镀层产生光泽的称光亮剂；使镀层得到整平的称整平剂；使电解液稳定的称稳定剂。添加剂对阴极极化过程的影响，有两种观点。一种吸附理论认为有些添加剂具有表面活性作用，能吸附在电极的表面阻碍金属的析出，提高了阴极极化作用改善镀层质量；一种理论认为添加剂在电解液中形成胶体，吸附了放电金属离子，构成胶体—金属离子型的络合物，使阴极极化作用增大，胶体与金属离子结合牢固阻碍了金属离子的放电。 【表面活性剂】即表面润湿剂。处理溶液在添加量低的情况下，也能显著降低界面张力的物质。为减少各类处理溶液对基板表面的张力，按照溶液的特性添加一定量的表面活性剂。 【表面活化剂】分子内亲水基和亲油基化合物，两界面相吸附，界面自由能降低。油在水中被乳化生成可溶性化合物。 【润湿剂】能降低制件表面与溶液间界面张力，使制件表面易于被溶液润湿的物质。电路板微孔镀覆中的各种处理溶液大部分要添加润湿剂，使孔壁绝缘材料的表面具有对液体的亲和力，使处理液很易润湿孔壁的表面，增加与溶液充分接触。 【导电盐】提高电镀溶液导电性，添加一定数量的盐类。镀金电解液中所添加的有机盐类。 【去离子水】电镀/化学镀溶液，或配制或调整，或工件需要特别清洗，使用经过阴阳两种离子交换的树脂处理，将其水中存在的各种离子予以吸附除去，获得纯度极高的水。 【活性炭】由木质粉末烧制成粒度极细的木炭粉，呈多孔结构具有极大的表面积，有高的吸附性能，能吸附大量的有机物。用于清除电镀液