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5 .电镀实例:铁基制品上进行防护 -- 装饰 性镀铬 钢铁基底金属上的电镀一般采用多层电镀, 需经过:氰化镀铜,酸性镀亮铜,镀亮镍, 镀铬。 ( 1 )氰化镀铜 氰化镀铜是为了增加镀层与基底的结合力。 氰化镀铜的镀液成分及工艺条件如表 4.6 。 氰化镀铜的电解液中铜一般以 Cu(CN) 5 ]3- 的形 式存在,对应的阴极反应为: 氰化镀铜的阴极反应机理研究认为 Cu(CN) 5 ]3- 和基底之间存在较强的吸附作用,在电场的作 用下,络离子正电荷一端朝着阴极方向,负端 向着溶液方向,这样在电场的作用下络离子逐 渐变形,然后在阴极上放电还原为金属铜。 氰化镀铜的工艺较老,但得到的镀层质量好, 减少了镀层空隙,提高了防腐蚀性能。由 于镀液有毒,存在污染问题,因此无氰电 镀为发展方向,如可采用焦磷酸盐镀铜, 但镀层质量只能接近于氰化镀铜。 (2) 酸性镀亮铜 目的是为了采用厚铜薄镍镀层,以节约金属 镍,并隔开镍层和铁基。镀液成分及工艺条件 如表 4.7 。 ? 脆性 :镀层受到压力至发生破裂之前的塑 性变形的量度。 ? 如果镀层经受拉伸、压缩弯曲、扭转等形 变何不容易破裂,这种镀层被称为柔韧的; 反之,如果镀层受这些形变时容易破裂, 则被称为是易脆的。 ? 脆性作为衡量镀层质量的重要指标。 ? 内应力 镀层内部通常处于应力状态之中, 这种应力是没有外力和温度场存在条件下, 沉积层内部出现的应变力,称为内应力。 ? 内应力分为张应力和压应力。张应力是指 基底反抗镀层收缩的拉伸力,压应力是基 底反抗镀层拉伸的收缩力。 ? 当沉积层的体积倾向于收缩时表现出张应 力,而沉积层的体积倾向于膨胀时表现出 压应力。 ? Ni 、 Cr 和 Fe 等电镀沉积层通常是张应力,而 锌、铅和镉等沉积层通常是压应力。 ? 当镀层的压应力大于镀层与基底之间的结合 力时,镀层将起泡或脱皮;当镀层的张应力 大于镀层的抗拉强度时,镀层将产生裂纹从 闹降低其抗腐蚀能力。 ? 内应力的存在可能增大镀层的脆脆和孔隙率 等。镀层的内应力与脆性通常是的平行关系, 脆性随内应力的增大而增大,所以,影响内 应力的因素一般也会影响镀层脆性。 § 4.2.2 影响镀层质量的因素 ? 1 .镀液的性能 ? 镀液一般由主盐、导电盐 ( 又称为支持电解 质 ) 、络合剂和添加剂等组成。 ? 镀层种类繁多,沉积某种金属用的镀液也 可能类型不同,因此,各类镀种的镀液组 成千差万别,但较理想的镀液应具有如下 的性能: ? 沉积金属离子阴极还原极化较大,以获得 晶粒小、致密,有良好附着力的镀层。 ? 稳定,导电性好。 ? 金属电沉积的速度较大。 ? 成本低,毒性小。 ? 主盐 是指进行沉积的金属离子盐。主盐浓度 高,镀层较租糙,但允许的电流密度大;主 盐浓度低,允许通过的电流小。常用的主盐 是硫酸盐或氯化物。 ? 导电盐 (支持电解质 ) 的作用是增加电镀液的 导电能力,调节溶液的 pH 值,起到降低槽压、 提高镀液分散能力的作用,某些导电盐的添 加还可以改善镀液的物理化学性能和阳极性 能。 ? 在单盐电解液中,镀层的结晶比较粗糙,但 价廉、允许的电流密度高。 ? 常加入络合剂,进行复盐电镀。复盐电解液 使金属离子的阴极还原极化增大.有利于得 到细致、紧密、质量好的镀层,但成本较高。 ? 对于 Zn , Cu , Cd , Ag , Au 等电镀,常见 的络合剂是氰化物;但对于 Ni , Co , Fe 等 金属的电镀一般不添加络合剂,因为这些元 素的水合离子的极化较大。复盐电解液的电 镀过程的发展方向是无氰电镀。 ? 同一种表面活性剂,随其浓度的不同,具影 响情况也可能不一样。添加剂的选择是经验 性的,添加剂可以是无机物或有机物,通常 添加剂包括光亮剂、整平剂、润湿剂和活化 剂等。 ? 对于电镀 Zn , Ni 、 Cu 等,最有效的光亮剂 是含硫化合物,如萘二磺酸、糖精、明胶、 l14 —丁炔二醇等。 ? 溶剂 对镀层质量也有重要影响。对电镀液 溶剂要求: (1) 电解质在其中是可溶的; (2) 具有较高的介电常数,使溶解的电解质完 全或大部分电离成离子。 ? 电镀中用的溶剂有水、有机溶剂和熔盐体 系。 2 .电镀工艺对镀层影响 电流密度 对镀层的影响:电流密度大,电镀 速度快,生产效率高。电流密度大,形成 的晶核数增加,得到镀层结晶细而紧密, 增加镀层的硬度。但电流密度太大会出现 枝晶和针孔,还会使镀层的内应力和脆性 增加。所以,对于一定的电镀体系,电流 密度存在一个最适宜范围。 ? 电解液温度 对镀层的影响:提高镀液温度有 利于生成较大的晶粒,使镀层的硬度、内应 力和脆性以及抗拉强度降低。温度提高,还 能提高阴极和阳极电流效率,消除阳极钝化, 增加盐的溶解度和溶液导电能力,降低浓
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