表面工程05電鍍化學鍍

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1、College of Materials Science and Engineering, BJUT第 五 章 表 面 工 程 技 術 College of Materials Science and Engineering, BJUTBefore - dullAfter - shiny5.1 電 鍍 、 化 學 鍍 College of Materials Science and Engineering, BJUTShuffle your iPods Look College of Materials Science and Engineering, BJUT5.1 電 鍍 、 化 學 鍍

2、College of Materials Science and Engineering, BJUT5.1 電 鍍 、 化 學 鍍5.1.1 電 鍍 過 程 及 其 反 應陰 極 反 應 ：Men+ ne = Me 2H+ + 2e = H2 陽 極 反 應 ：Me- ne = Me n+。 OH- - 4e = 2H2O+O2 Me n+SO4 2- Cl -OH - College of Materials Science and Engineering, BJUT陰 極 上 的 電 鍍 過 程 包 括 三 個 步 驟 ：（ 1） 金 屬 的 水 合 離 子 或 絡 離 子 從 溶 液 內

3、 部 遷 移 到 陰 極 表 面 ;（ 2） 金 屬 水 合 離 子 脫 水 或 絡 離 子 解 離 ， 金 屬 離 子 在 陰 極 上 得到 電 子 發(fā) 生 還 原 反 應 生 成 金 屬 原 子 ;（ 3） 還 原 的 原 子 進 入 晶 格 結 點 。 5.1.1 電 鍍 過 程 及 反 應 College of Materials Science and Engineering, BJUT電 鍍 是 指 在 直 流 電 的 作 用 下 ， 電 解 液 中 的 金 屬 離 子 還 原 ， 并 沉積 到 零 件 表 面 形 成 有 一 定 性 能 的 金 屬 鍍 層 的 過 程 。5.1.

4、1 電 鍍 過 程 及 反 應 Electroplating is a plating process that uses electrical current to reduce cations of a desired material from a solution and coat a conductive object with a thin layer of the material, such as a metal. College of Materials Science and Engineering, BJUT5.1.1 電 鍍 過 程 及 反 應 College of M

5、aterials Science and Engineering, BJUT 金 屬 離 子 還 原 析 出 的 可 能 性 是 獲 得 鍍 層 的 首 要 條 件 ， 要 獲 得 質 量 優(yōu) 良 的 鍍 層 ， 還 要 有 合 理 的 鍍 液 組 成 和 合 理 的 工 藝 控 制 。 5.1.1 電 鍍 過 程 及 反 應 College of Materials Science and Engineering, BJUT法 拉 第 定 律 ：第 一 定 律 ：W= k I t = k Q式 中 ， W ： 電 極 上 形 成 的 產 物 ；I ： 電 流 ； t: 通 電 時 間 ； Q

6、 : 電 量k : 電 化 當 量 ， 表 示 通 過 單 位 電 量 時 電 極 上 形 成 的 產 物 量第 二 定 律 ： k= C 1 Ee式 中 ， C1： 比 例 常 數(shù) ； Ee 化 學 當 量 5.1.1 電 鍍 過 程 及 反 應 當電極上通過1 法拉第電量時 （1F=26.8 A*h），電極反應的產物為 1 摩爾。 College of Materials Science and Engineering, BJUT電 流 效 率 = 實 際 鍍 層 質 量 /理 論 值如 ： 鍍 鎳 時 ， 陰 極 上 的 副 反 應 消 耗 部 分 電 量 ： 2H+ +2e- =H2氰

7、 化 鍍 銅 和 氰 化 鍍 鋅 時 的 效 率 ： 60-70%電 鍍 硬 鉻 效 率 ： 8-16% 問 題 ： 有 沒 有 可 能 電 流 效 率 大 于 100%， 什 么 情 況 下 發(fā) 生 ？5.1.1 電 鍍 過 程 及 反 應 College of Materials Science and Engineering, BJUT 電 鍍 溶 液 有 固 定 的 成 分 和 含 量 要 求 ， 使 之 達 到 一 定 的 化學 平 衡 ， 具 有 所 要 求 的 電 化 學 性 能 。鍍 液 構 成 ：1.主 鹽 和 絡 鹽 ： 主 鹽 即 沉 積 金 屬 的 鹽 類 ， 如 硫

8、酸 銅 、 硫 酸 鎳 等 ， 絡 鹽 如 鋅 酸鈉 、 氰 鋅 酸 鈉 等 ；2.配 合 劑 ： 配 合 劑 與 沉 積 金 屬 離 子 形 成 配 合 物 ， 改 變 鍍 液 的 電 化 學 性 質 和 金屬 離 子 沉 積 的 電 極 過 程 ， 對 鍍 層 質 量 有 很 大 影 響 ， 是 鍍 液 的 重 要 成 分 。 常 用配 合 劑 有 氰 化 物 、 氫 氧 化 物 、 焦 磷 酸 鹽 、 酒 石 酸 鹽 、 氨 三 乙 酸 、 檸 檬 酸 等 。 3. 導 電 鹽 ： 其 作 用 是 提 高 鍍 液 的 導 電 能 力 ， 降 低 槽 端 電 壓 提 高 工 藝 電 流 密

9、 度 .例 如 鍍 鎳 液 中 加 人 Na2SO4。 導 電 鹽 不 參 加 電 極 反 應 ， 酸 或 堿 類 也 可 作 為 導 電物 質 。4. 添 加 劑 ： 包 括 絡 合 物 ， 平 整 劑 ， 光 亮 劑 等 ， 在 電 解 液 中 加 入 后 ， 能 明 顯 地改 善 鍍 層 的 組 織 ， 使 之 平 整 ， 光 亮 ， 致 密 等 。5.1.2 電 鍍 液 組 成 College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT Col

10、lege of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUTIdentify Base MetalCleanAcid Descale & ActivatePr

11、e-Plate (If required) Final PlatePost Treatments(As Specified)RinseRinseRinseRinseRinseDry & PackageStep 1Step 2Step 3Step 4Step 5Step 6Step 7Step 2RStep 3RStep 4RStep 5RStep 6R For Example: Steel,Cooper , BrassFor Example:Degrease, Soak, &ElectrocleanFor Example:Hydrochloric, Sulfuric,or Fluoboric

12、Acids.For Example:Cadmium, Chromium,Copper, Gold, Lead,Nickel. Silver, Solder, &TinFor Example:Chromates, Lacquers,& SealsFor Example: Box orHot Air Spin DryersFor Example: Copper,Sulfamate Nickel, orNickel College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineeri

13、ng, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT電 鍍 應 用 遍 及 經 濟 建 設 和 日 常 生 活 的 多 個 領 域防 護 性 ： 耐 腐 蝕 ： 如 鋼 鐵 表 面 鍍 鋅 ， 食 品 容 器 表 面 鍍 錫 等

14、 抗 磨 和 減 磨 ： 軸 和 輥 、 模 具 表 面 鍍 鉻 ， 軸 瓦 上 鍍 錫 鉛 合 金功 能 性 ： 抗 高 溫 氧 化 ： 鍍 鉻 合 金 ， Pt-Rh 涂 層 磁 性 ： Ni-Fe等 涂 層 ， 導 電 性 ： 鍍 銅 或 者 鍍 銀 消 光 或 吸 光 ： 鍍 黑 鉻 ， 黑 鎳 等裝 飾 性 ： 防 金 鍍 層 ， 日 用 品 零 件 外 露 的 光 澤 涂 層 College of Materials Science and Engineering, BJUT化 學 鍍 是 在 無 電 流 通 過 （ 無 外 界 動 力 ） 時 借 助 還 原 劑在 同 一 溶 液

15、 中 發(fā) 生 氧 化 還 原 作 用 ， 從 而 使 金 屬 離 子 還原 沉 積 在 零 件 表 面 上 的 一 種 方 法 。 College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT 成 分 作 用 實 例 金 屬 鹽 提 供 被 沉 積 的 金 屬 離 子 還 原 劑 還 原 金 屬 離 子 ， 化 學 鍍 的 驅 動 力 絡 合 劑 防 止 產 生 金 屬 氫 氧 化 物 沉 淀 ， 在 酸 性溶 液 中 控 制 反 應 速 度 和 防 止

16、 自 然 分 解pH值 調 節(jié) 劑 調 節(jié) pH值 ， 控 制 反 應 速 度 NH4OH、 KOH、 NaOH、 無 機 酸 、有 機 酸 緩 沖 劑 防 止 溶 液 工 作 中 pH值 波 動 穩(wěn) 定 劑 防 止 自 然 分 解 ， 延 長 使 用 壽 命 改 善 劑 改 善 鍍 層 性 質 ， 增 加 光 澤 防 止 針 孔等化 學 鍍 溶 液 ： 化 學 鍍 銀 、 錫 、 鎳 、 銅 、 鈷 、 鎳 合 金 液 等 。 5.2.1 化 學 鍍 液 組 成 College of Materials Science and Engineering, BJUT5.2.2 化 學 鍍 的 特 點 College of Materials Science and Engineering, BJUT純 金 屬 、 合 金 及 復 合 鍍 層 ， 可 分 為 以 下 幾 種 ：5.2.3 化 學 鍍 的 分 類 College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT College of Materials Science and Engineering, BJUT思 考 題