电镀光亮锌和高锡CuSn合金组合镀层工艺

实验15 光亮镀锌及化学镀镍1.实验目的１.1．学习和实践碱性光亮光亮镀锌的实验室操作流程，了解电镀的基本原理和工艺．1.２．学习并掌握化学镀镍的原理以及实验室的操作方法．2.实验原理2.１．电镀和化学镀的概念电镀就是利用电化学方法在金属制品表面上沉积出一层其它金属或合金的过程．电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层．为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变．电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等，电镀能增强金属制品的耐腐蚀性、增加硬度和耐磨性、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观等性能．通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件．镀层大多是单一金属或合金，如锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层，如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等．电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外，还有非铁金属，如ABS 塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活化和敏化处理．化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上，获得金属合金的方法，用于提高抗蚀性和耐磨性，增加光泽和美观．管状或外形复杂的小零件的光亮镀镍，不必再经抛光，一般将被镀制件浸入以硫酸镍、次亚磷酸钠、乙酸钠和硼酸所配成的混合溶液内，在一定酸度和温度下发生变化，溶液中的镍离子被次亚磷酸钠还原为原子而沉积于制件表面上，形成细致光亮的镍磷合金镀层．钢铁制件可直接镀镍．锡、铜和铜合金制件要先用铝片接触于其表面上1-3分钟，以加速化学镀镍．化学镀镍的反应可简单地表示为：NiSO4 + 3NaH2PO2+3H2O = Ni + 3NaH2PO3 + H2SO4 + 2H2反应还生成磷，形成镍磷合金．2.２．镀液的组成电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电盐、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成．通电后，电镀液中的金属离子，在电场作用下移动到阴极上还原形成镀层．阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度．在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用，电镀液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持．镀液的性能：分散能力：镀液使零件表面镀层厚度均匀分布的能力；覆盖能力：镀液使零件深凹处沉积出金属镀层的能力．2.３．电镀的工艺控制电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制．2.４．电镀的工艺过程镀前处理（机械整平，抛光，除油，酸洗除锈，水洗）→电镀（挂镀或滚镀）→镀后处理（除氢，钝化，封闭，老化）→质量检验2.５．镀层的性能测定外观（表面粗糙度，光泽），镀层厚度，孔隙率，镀层机械性能，耐腐蚀性，结合力，钎焊性，金相结构，其他特殊性能（电学，光学，磁学性能）．3.实验仪器和药品仪器：直流稳压电源1台，级500mA电流表1台，水浴锅1台，电子分析天平1台（共用），秒表（手机）；药品：．碱性光亮镀锌镀液配方及操作条件：成分或条件范围标准氧化锌 8～15g/L 12 g/L氢氧化钠 80～120 g/L 100 g/LBH-332 走位剂（开缸时用） 6～8 ml/L 8 ml/LBH-336 光亮剂 3～5 ml/L 4 ml/LDk（阴极电流密度） 1～4 A/dm2 3 A/dm2温度 15～40 ℃ 25 ℃．退锌溶液：稀盐酸．锌镀层钝化液：铬酐 200 g／L硫酸 10 g／L硝酸 10 g／L温度室温时间 2-5秒．化学镀镍溶液：硫酸镍 30 g/L次亚磷酸钠 10 g/L醋酸钠 10 g/L硼酸 5 g/L温度 90℃．镍镀层孔隙率的测定溶液：铁氰化钾 20 g/L氯化钠 20 g/L贴滤纸 10分钟孔隙率=孔隙斑点数/被测表面积（个/cm2）．点滴法测定镀锌层厚度溶液：KI 200g/LI2 200g/L尖端内径毫米滴管，溶液在镀层表面停留60秒，每一滴溶液溶解镀层厚度μm（30℃）。

镀锌、镀铬等8种电镀工艺原理与特点我们都知道如今电镀技术在现代应用非常广泛，电镀可以让产品增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观等。

下面我们就来分享一下：镀锌、镀镉、镀铬、镀镍到底有什么不同以及8种电镀工艺原理与特点汇总。

首先我们来了解下什么是电镀，电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性（硫酸铜等）及增进美观等作用。

电镀中又分为镀铜、镀金、镀银、镀铬、镀镍和镀锌等具体工艺，在制造业领域尤其对镀锌、镀镉、镀铬、镀镍应用最广。

而这四者之间一定有什么区别的吧？镀锌：锌在干燥空气中比较稳定,不易变色,在水中及潮湿大气中则与氧或二氧化碳作用生成氧化物或碱性碳酸锌薄膜,可以防止锌继续镀氧化,起保护作用。

锌在酸及碱、硫化物中极易遭受腐蚀。

镀锌层一般都要经钝化处理,在铬酸或在铬酸盐液中钝化后,由于形成的钝化膜不易与潮湿空气作用,防腐能力大大加强。

对弹簧零件、薄壁零件(壁厚<0.5m)和要求机械强度较高的钢铁零件,必须进行除氢,铜及铜合金零件可不除氢。

镀锌成本低、加工方便、效果良好锌的标准电位较负,所以锌镀层对很多金属均为阳极性镀层。

应用：在大气条件和其他良好环境中使普遍使用镀锌。

但不宜作摩擦零件。

镀镉：与海洋性的大气或海水接触的零件及在70℃以上的热水中,镉镀层比较稳定,耐蚀性强,润滑性好,在稀盐酸中溶解很慢,但在硝酸里却极易溶解,不溶于碱,它的氧化物也不溶于水。

镉镀层比锌镀层质软,镀层的氢脆性小,附着力强,而且在一定电解条件下,所得到的镉镀层比锌镀层美观。

但镉在熔化时所产生的气体有毒,可溶性镉盐也有毒。

在一般条件下,镉对钢铁为阴极性镀层,在海洋性和高温大气中为阳极性镀层。

应用：它主要用来保护零件免受海水或类似的盐溶液以及饱和海水蒸气的大气腐蚀作用，航空、航海及电子工业零件、弹簧、螺纹零件很多都用镀镉。

高速光亮纯锡电镀添加剂哪家好？TinEX 468是高速光亮纯锡电镀工艺。

本工艺添加剂体系先进独特，镀液在很宽的操作范围内都可以得到形态均匀、稳定的光亮镀层。

镀层可焊性极好，且有机物成分很低，特别适用于电子元件电镀。

TinEX 468符合并超过有关电子工业领域内的测试标准（MID-STD-202F,208F测试方法，及 MID-STD-883C,2003测试方法）。

➢TinEX 468高速光亮纯锡电镀工艺所需设备镀槽聚丙烯或衬橡皮的钢槽。

使用前先用10% TinEX ACID 冲洗8-10小时。

如新镀槽或之前用于其它工艺，请按以下方式清洗：1）碱洗普通情况：磷酸钠（Na3PO4）22.5 ~ 52.5 g/L氢氧化钠（NaOH）7.5 ~ 2.5 g/L重油污：磷酸钠(Na3PO4) 60 g/L氢氧化钠(NaOH) 60 g/L将以上化学品用水溶解于槽中，必须遵循强碱性化学品的安全操作规程。

将溶液升温至52℃，并持续6小时（大多数电镀的加热器都耐碱，可以在此条件下使用）；6小时后，将溶液泵出至槽底剩下约2.5cm 深。

用剩下的溶液刷洗槽壁。

2）冷水冲洗将第一步中的碱溶液彻底冲洗干净。

将水注满镀槽，再倒掉，重复两次后，再冲洗5分钟。

3）酸洗TinEX ACID酸浓缩液：10% v/v在槽中将TinEX ACID酸浓缩液用水混合好，必须遵循强酸性化学品的安全操作规程。

加热至55℃，在电镀系统中循环8小时。

4）冷水冲洗：同第2步。

5) 去离子水冲洗最后，用活性炭过滤的去离子水或蒸馏水冲洗干净，即可使用。

如暂时不用槽子，一定要将镀槽盖好，以免再次污染。

除镀槽外，也必须排除其它污染源，确保无污染物带入镀液。

阳极袋、过滤袋和滤芯需在沸水中浸泡30分钟，洗去上面的胶料。

新阳极需除脂及碱洗。

用离子交换树脂制成的去离子水还需经活性炭过滤，除去其中的有机物。

总之，任何与镀液接触的物件均可能对镀液造成污染，必须进行适当的处理。

详解：锌合金电镀工艺流程及镀液配方与退镀方法摘要：归纳了锌合金前处理的一般工序，包括研磨/抛光、除油、超声波除蜡等。

介绍了常见的锌合金电镀铜–镍–铬及镀金的工艺，以及某公司在锌合金件上电镀仿金、铬、古铜、黄古铜、红古铜、珍珠镍等工艺的流程及镀液配方。

给出了锌合金上铜、镍、铬镀层的退除方法。

1·前言锌铝压铸件是一种以锌为主要成分的压铸零件。

这种零件表面有一层很致密的表层，里面则是疏散多孔结构，又是活泼的两性金属。

所以，只有采用适当的前处理方法和电镀工艺，才能确保锌合金上的电镀层有良好的附着力，达到合格品的要求。

2·电镀用锌合金材料[1]电镀常用的锌合金材料为ZA4–1，其主要成分为：铝3.5%~4.5%，铜0.75%~1.25%，镁0.03%~0.08%，余量为锌，杂质总和≤0.2%。

而925牌号的锌合金含铜量高，也易于电镀。

通常，锌合金的密度为6.4~6.5g/cm3，若密度<6.4g/cm3，电镀后易发生起泡和麻点。

总之，选材时务必严格把关。

另外，压铸时模具必须设计合理，避免给电镀带来难以克服的缺陷(如麻点)。

3·镀前处理3.1研磨、抛光切勿破坏致密表层，若暴露出内层多孔疏松结构，则无法获得结合力良好的镀层。

3.2除油锌合金对酸、碱敏感，选择去油剂时应有所要求。

常用E88锌合金电解除油粉或SS浸洗除油粉(安美特公司产品)。

3.3超声波除蜡高档产品常选用“开宁”公司的锌合金除蜡水。

3.4阴极电解除油常用E88或ES锌铸件电解除油粉。

自配的除油剂必须加入适量的金属配位剂，防止金属沉积到零件表面，从而避免发花。

阴极电解除油时要采用循环过滤。

3.5工艺流程化学除油─超声波除油─电解除油─浸蚀活化(硫酸5~10mL/L+氢氟酸10~20mL/L，pH控制在0.5~1.5，视工件外形复杂性而定;室温，10~30s至刚开始全面反应产生气泡后立即取出零件，然后彻底清洗干净)。

锡镍合金深色电镀工艺流程锡镍合金深色电镀可是个很有趣的工艺呢，今天就来好好唠唠它的流程。

一、镀前处理。

这就像是给要电镀的物件来个大变身的前奏。

首先得把物件表面的脏东西都清理掉，什么油污啊、灰尘啊，一点都不能留。

要是这些东西还在，后面电镀的时候就会出问题，就像盖房子打地基，地基要是不牢，房子肯定盖不好。

我们可以用专门的清洁剂去洗，把物件泡在里面，然后轻轻擦一擦，就像给它洗个舒服的澡。

接着呢，还得把表面那些不平的地方磨平，让它变得光光滑滑的，这样电镀的时候，锡镍合金才能均匀地附着在上面。

二、装挂具。

这个环节就像是给物件找个合适的“座位”。

挂具得选好，要能稳稳地把物件固定住，不能让它在电镀过程中乱动。

而且挂具还不能和物件发生反应，要是它们俩“打架”了，电镀出来的效果肯定不好。

把物件挂上去的时候，也要小心翼翼的，就像把小宝宝放在婴儿车里一样，要确保它很安全。

三、电镀液的准备。

电镀液可是这个工艺的关键呢。

要配置出合适的锡镍合金电镀液。

这里面锡离子和镍离子的比例很重要，就像做菜放盐和糖的比例一样，多一点少一点味道就不一样了。

还要考虑电镀液的酸碱度，要调整到最适合电镀的范围。

这就需要我们像个小化学家一样，拿着各种检测工具，小心翼翼地调配。

而且电镀液要保持干净，不能有杂质，要是有杂质混进去了，就像汤里掉进了沙子，那可不行。

四、电镀过程。

这时候就正式开始电镀啦。

把挂着物件的挂具放到电镀液里，然后通上电。

电流就像一个神奇的小魔法，让锡镍合金慢慢地在物件表面沉积。

这个过程不能着急，就像小火慢炖一样。

而且要时刻注意电流的大小，要是电流太大了，可能会把物件弄坏，或者电镀出来的合金不均匀。

就像你吹气球，吹得太猛了气球就爆了。

在这个过程中，电镀液的温度也很关键，要保持在合适的温度范围内，这样才能让锡镍合金乖乖地附着在物件上。

五、镀后处理。

电镀完成了可还没结束呢。

要把物件从电镀液里拿出来，然后清洗干净。

这时候的清洗就像给刚化完妆的脸蛋洗脸一样，要轻柔又彻底。

电镀合金镀层工艺技术4．电镀合金镀层(1)电镀铜锡合金铜锡合金，俗称青铜。

根据镀层中锡的含量可将其分为三种：镀层中锡的质量分数在15％以下的为低锡青铜；在15％一40％之间的为中锡青铜，大于40％的为高锡青铜。

随铜含量升高，合金颜色由白经黄到红变化。

铜锡合金镀层具有孔隙率低，耐蚀性好，容易抛光及可直接套铬等优点，是目前应用最广泛的合金镀层之一。

电镀铜锡合金主要采用氰化物一锡酸盐镀液，该工艺最成熟，应用最广泛。

表4．10是低、中、高锡青铜的电镀工艺规范。

在低锡青铜镀液中，铜和锡的络合剂分别为NaCN和NaOH，这两种络合剂在镀液中生成铜氰络合物。

铜与锡在阴极上发生如下的析出反应电镀生产中要控制游离络合剂在适当的范围，游离的络合剂越多，络离子越稳定，不利于金属离子在阴极上的沉积。

随着电流密度的提高，镀层中含锡量有所上升。

电流密度过高时，除电流效率相应地降低外，镀层外观变粗，内应力加大。

若电流密度过低，则沉积速度太慢，且镀层颜色偏红。

温度的变化对镀层成分和质量有很大影响。

电镀低锡青铜时，温度升高，镀层中锡含量将随之提高。

若温度过高，则镀液蒸发太快，氰化物的分解加剧，造成镀液组成不稳定，从而影响镀层的成分和质量。

若温度过低，则镀层中含锡量下降，电流效率又降低，镀层光泽度差，阳极溶解不正常。

表4．10 电镀青铜的工艺规范(2)电镀铜锌合金铜锌合金是由铜、锌两种元素组成的二元合金，俗称黄铜。

当铜含量不断升高时，合金颜色亦随之变化(白→黄→红)。

电镀黄铜具有金色的外观，多数用作钢铁件的表面装饰。

此外，电镀黄铜还用作钢丝与橡胶黏结的中间镀层以及其他金属镀层的底层。

应用最广泛的电镀黄铜其铜的质量分数为70％一80％。

目前，工业上使用的电镀黄铜液，基本上都是氰化物镀液，无氰镀液研究的多应用的少。

表4．11是几种电镀黄铜的工艺规范。

氰化亚铜和氰化锌是镀液中的主盐，铜和锌两种离子在镀液中以[cu(cN)3]2-和[Zn(CN)4]2-扣形式存在。

电镀黄铜（Cu-Zn合金）的工艺与原理组员：赵子媛、布阿依谢、孙维、战立杰、龚健概述1841年劳尔兹获得在氰化物溶液中电镀黄铜的专利黄铜镀层具有良好外观和较高的耐腐蚀性镀铜含铜量70% 为黄色黄铜（仿金镀层）含铜量80%为白色黄铜 含铜量90%为高铜黄铜目录一、电极反应与电极材料二、电镀液的组成及作用三、电沉积合金原理四、调整电镀合金成分的方法五、防止阴极析氢，提高电流效率一、电极反应与电极材料电极材料阳极材料是黄铜板，通电后其中铜和锌失去电子变成离子进入溶液并与络合剂进行络合，再向阴极迁移并得到电子同时在阴极析出。

阳极材料要求：包含电镀合金组成。

阴极材料为铁片和钢丝。

电镀液一般为氰化物溶液电极反应阳极反应：2Cu + 6CN-→ 2[Cu(CN)3]2-+ 2e-Zn + 4CN-→ [Zn(CN)4]2-+ 2e-阴极反应：2[Cu(CN)3]2-+2e-→2Cu +6CN-[Zn(CN)4] 2-+2e-→ Zn +4CN-镀液中需要加入氰化钠二、电镀液的组成及作用直接用CuSO4, ZnSO4混合溶液作为电镀液：Cu的标准电极电位：φ⊖Cu2+/Cu= 0.337V，φ⊖Cu+/Cu= 0.52V；Zn的标准电极电位：φ⊖Zn2+/Zn= -0.76V不能共沉积需要加入络离子加入氰化钠原因：在碱性氰化物溶液中铜和锌的电极电位都向负方向移动，导致电位差缩小：φ⊖[Cu(CN)3]2-/Cu-1.165Vφ⊖[Zn(CN)4]2-/Zn-1.26V电位相差很小利于共沉积电镀液的组成(1)主盐：主盐是在镀液中提供放电金属离子的主要来源，氰化镀液中主盐多用氰化亚铜和氰化锌。

(2)氰化钠：可以与Cu+和Zn2+均能形成非常稳定的络离子。

适量的游离量有利于阳极的正常溶解、稳定镀液及保证两金属按比例沉积。

(3)碳酸钠和氢氧化钠调节pH和提高镀液导电性。

(4)氨水或氯化铵利于得到均匀有光泽的黄铜镀层，还有利于阳极合金的正常溶解。