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第五章 电镀与化学镀 § 电镀 电镀是指在含有预镀金属的盐类溶液中，以被镀金属为阴极，通过电解作用，使镀液中预镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。 一、电镀基础知识 电镀液 阳极活化剂：镀液中能促进阳极活化的物质称阳极活化剂。阳极活化剂的作用是提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。 电镀反应 法拉第定律： 电镀时，阴极上实际析出的物质的质量并不等于根据法拉第定律得到的计算结果，实际值总小于计算值。这是由于电极上的反应不只一个，例如镀镍时，在阴极上除发生 Ni2++2e=Ni 2H++2e=H2 副反应消耗了部分电荷(量)，使电流效率降低。电流效率就是实际析出物质的质量与理论计算析出物质的质量之比，即 η＝(m’/ m)×100％=(m’/kIt)×100％ 指电镀液所具有的使金属镀层厚度均匀分布的能力，也称均镀能力。电镀液的分散能力越好，在不同阴极部位所沉积出的金属层厚度就越均匀。根据法拉第电解定律可知，阴极各部分所沉积的金属量(金属的厚度)取决于通过该部位电流的大小。故镀层厚度均匀与否，实质上就是电流在阴极镀件表面上的分布是否均匀。 指电镀液所具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的能力。 液相传质 电化学反应 电结晶 pH值的影响： 添加剂的影响： 任何电镀液都必须有一个能产生正常镀层的电流密度范围。当电流密度过低时，阴极极化作用较小，镀层结晶粗大，甚至没有镀层。随着电流密度的增加，阴极极化作用随着增加，镀层晶粒越来越细。当电流密度过高，超过极限电流密度时，镀层质量开始恶化，甚至出现海绵体、枝晶状、“烧焦”及发黑等。 电解液温度的升高能使扩散加快，降低浓差极化；此外，升温还能使离子的脱水过程加快。离子和阴极表面活性增强，也降低了电化学极化，导致结晶变粗。另一方面，温度升高能增加盐类的溶解度，从而增加导电和分散能力；还可以提高电流密度上限，从而提高生产效率。 二、镀前预处理和镀后处理 电镀工艺过程一般包括电镀前预处理、电镀及镀后处理三个阶段。 三、电镀金属 镀锌：镀锌主要用于钢铁等黑色金属的防腐。电镀锌工艺可采用酸性和碱性电镀液两种，阳极使用纯锌。酸性电镀液价廉且电流效率高，电镀速度快，缺点是均镀能力差。碱性电镀液价格虽高，但均镀能力好。 镀铜：镀铜用作防护装饰性镀层体系的底层，也可以用来改善基体与镀层间的结合力。此外，镀铜还可用于钢铁件的防渗碳，印刷线路板、塑料电镀和电铸模等方面。 镀镍：镀镍可用作表面镀层，也可作为多层电镀的底层或中间层。 四、电镀合金 在阴极上同时沉积出两种或两种以上金属，形成结构和性能符合要求的镀层的工艺过程，称为电镀合金。合金镀层具有许多单金属镀层所不具备的特殊性能，如外观、颜色、硬度、磁性、半导体性、耐蚀以及装饰等方面的性能。此外，通过电镀合金还可以制取高熔点和低熔点金属组成的合金，以及具有优异性能的非晶态合金镀层。 应用 电镀铜锡合金 电镀铜锌合金 电镀铅锡合金 § 电刷镀 与槽镀相比较，电刷镀的优点： 设备简单，携带方便，不需要大的镀槽设备； 工艺简单，操作方便，镀笔能触及的地方均可电刷镀，适用于不解体机件的现场维修和野外抢修； 镀层种类多，与基体材料的结合力强，力学性能好； 沉积速度快，但须高电流密度进行操作。 缺点： 劳动强度大，消耗镀液较多，消耗阳极包缠材料。 电刷镀应用 修复 表面强化 表面改性处理 与其他技术复合 一、基本原理 二、电刷镀设备 设备特点 多为便携式或可移动式，体积小、重量轻，便于拿到现场使用或进行野外抢修。 既不需要镀槽，也不需要挂具，设备数量大大减少。 占用场地也小，设备对场地设施的要求大大降低。 一套设备可以完成多种镀层的刷镀。 镀笔（阳极）材料主要采用高纯细石墨，是不溶性阳极。石墨的形状可根据需要制成各种样式，以适应被镀工件表面形状。 刷镀某些镀液时，也可以采用金属材料作阳极。 设备的用电量、用水量比槽镀少得多，可以节约能源、资源。 专用直流电源 整流电路：提供平稳直流输出，输出电压可无级调节，一般范围为0-30V，输出电流为0-150A。 正负极性转换装置：可任意选择阳极或阴极 过载保护电路：用在刷镀过程中，当电流超过额定值后，快速切断主电源，以保证电源和零件不会因短路而烧坏。 安培计：用于在动态下计量电刷镀消耗的电量，从而能精确地控制镀层厚度。 镀笔 阳极材料：具有良好的导电性，能持续通过高的电流密度，不污染