电镀和化学镀原理和要求

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• ⑤电性能镀层：例如Au，Ag镀层等，既有高的导 电率，又可防氧化，避免增加接触电阻。
• ⑥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。
• ⑦可焊性镀层：例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等镀层。 可改善可焊性，在电子工业中广泛应用。
• 非水溶液、熔融盐电镀虽已部分获得工业化 应用，但不普遍。
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电沉积的基本条件
• 金属离子以一定的电流密度进行阴极还原时，原则 上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在 阴极上还原，实现电沉积。
• 但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子， 使得一些还原电位很负的金属离子实际上不可能实 现沉积过程。
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• 2. 配合剂。配合剂与沉积金属离子形成配合物， 改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极 过程，对镀层质量有很大影响，是镀液的重要 成分。常用配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷 酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。
• 3. 导电盐。其作用是提高镀液的导电能力，降 低槽端电压，提高工艺电流密度.
• 复合镀层，如 Ni-Al2O3，Co-SiC等。 • 若按镀层成分分类，可分为：单一金属
镀层、合金镀层及复合镀层。
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如何合理选用镀层
• 不同成分及不同组合方式的镀层具有不同的性能。如何合理
选用镀层，其基本原则与通常的选材原则大致相似。 • 首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能.
• 5. 阳极活化剂。在电镀过程中金属离子被不断消 耗，多数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的 阴极析出量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平 衡。加入活性剂能维持阳极活性状态，不会发生 钝化，保持正常溶解反应。例如镀镍液中必须加 入Cl-，以防止镍阳极钝化。
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• 6. 镀液稳定剂。许多金属盐容易发生水 解，而许多金属的氢氧化物是不溶性的。 生成金属的氢氧化物沉淀，使溶液中的 金属离子大量减少，电镀过程电流无法 增大，镀层容易烧焦。
• 所以金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其 本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢 还原电位的相对大小。
• 若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电 极上大量析氢，金属沉积极少。
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金属还原的可能性
金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要的镀液组成和合理的工
• 此外，要考虑镀覆工艺的经济性。
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3.2 电镀的基本原理
• 电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。从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电 镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀。
例应如，镀酸镍或液碱中类加也入可Na作2S为O4导。电导物电质盐。不参加电极反
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• 4. 缓冲剂。在弱酸或弱碱性镀液中，pH值是重要
的工艺参量。加入缓冲剂，使镀液具有自行调节 pH值能力，以便在施镀过程中保持pH值稳定。缓 冲剂要有足够量才有较好的效果，一般加入30～ 40g／L，例如氯化钾镀锌溶液中的硼酸。
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• 目的：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蚀 性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、 光学性能等。
• 镀层厚度：一般为几微米到几十微米。
• 特点：电镀工艺设备较简单，操作条件易 于控制，镀层材料广泛，成本较低，因而 在工业中广泛应用，是材料表面处理的重 要方法。
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镀层分类
• 镀层种类很多，按使用性能可分为
• ①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。
• ②防护-装饰性镀层：例如 Cu-Ni-Cr镀层等， 既有装饰性，亦有防护性。
• ③装饰性镀层：例如Au及Cu—Zn仿金镀层、 黑铬、黑镍镀层等。
• ④耐磨和减摩镀层：例如硬铬，松孔镀， Ni—SiC，Ni-石墨，Ni-PTFE复合镀层等。
• ⑧ 耐热镀层：例如Ni-W，Ni，Cr镀层，熔点高， 耐高温。
• ⑨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。
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镀层分类
• 若按镀层与基体金属之间的电化学性质可 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，称阳极性镀层，如钢上的镀锌 层。
而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀 层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、 镀锡层等。
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镀层分类
• 若按镀层的组合形式分，镀层可分为：
• 单层镀层，如Zn或Cu层；
• 多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／ Cr镀层等；
艺控制。
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3．2．1电镀溶液
• 一种电镀溶液有固定的成分和含量要求， 使之达到一定的化学平衡，具有所要求的电 化学性能，才能获得良好的镀层。通常镀液 由如下成分构成。
• 1. 主盐。沉积金属的盐类，有单盐，如硫酸 铜、硫酸镍等；有络盐，如锌酸钠、氰锌酸 钠等。
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• 7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高 镀层质量，常需加入某种特殊添加剂。 其加入量较少，一般只有几克每升，但 效果显著。这类添加剂种类繁多，按其 作用可分为：
按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当 的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配的 镀层。
例如阳极性或阴极性镀层，特别是当镀层与不同金属零 件接触时，更要考虑镀层与接触金属的电极电位差对耐蚀性 的影响，或摩擦副是否匹配。
• 另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。
例如铝合金镀镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，若是 时效强化铝合金，镀后热处理将会造成过时效。
电镀和化学镀原理和要求
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3．1 电镀
电镀是一种用电化学方法在镀件表面 上沉积所需形态的金属覆层工艺。
• 电镀原理：是指在含有欲镀金属的盐类 溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过 电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子 在基体金属表面沉积出来，形成镀层的 一种表面加工方法。
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