最新电镀培训教材课件.ppt
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1、 青岛市海拓表面工程有限公司青岛市海拓表面工程有限公司 第一章 电镀基础知识 一一.电镀的原理:电镀的原理: 电镀是用电解的方法对零件表面进行加工的一种工艺。电镀时电镀是用电解的方法对零件表面进行加工的一种工艺。电镀时零件为负极,镀液中金属离子在直流电的作用下沉积在零件表面形零件为负极,镀液中金属离子在直流电的作用下沉积在零件表面形成均匀,致密的金属层。成均匀,致密的金属层。 1.1.电镀的必须条件电镀的必须条件: :外加的直流电源,镀液,镀件及阳极组成的电外加的直流电源,镀液,镀件及阳极组成的电解装置。解装置。 2.2.电解的目的:改变零件表面的外观和物理化学性能,达到装饰性,电解的目的:改
2、变零件表面的外观和物理化学性能,达到装饰性,耐腐蚀,耐磨性等各种技术性能。耐腐蚀,耐磨性等各种技术性能。 3.3.电解的结晶过程:电解液中的金属离子或络离子在阴极还原沉积电解的结晶过程:电解液中的金属离子或络离子在阴极还原沉积出金属镀层的过程叫电解晶。出金属镀层的过程叫电解晶。 说明:电解晶是一个电化学反应过程,金属离子是否能还原决说明:电解晶是一个电化学反应过程,金属离子是否能还原决定于阴极点位。只有在阴极电位偏离于平衡状态,即产生一定的过定于阴极点位。只有在阴极电位偏离于平衡状态,即产生一定的过电位时才能在阴极上沉积出金属金体。电位时才能在阴极上沉积出金属金体。 4. 4.金属电沉积是一个
3、复杂的过程,它一般有几个连续的或同金属电沉积是一个复杂的过程,它一般有几个连续的或同 时的界面反应步骤:时的界面反应步骤: A.A.溶液中的金属离子(如水化金属离子或络和离子)通过溶液中的金属离子(如水化金属离子或络和离子)通过电迁移,对流,扩散等形式到达阴极表面附近。电迁移,对流,扩散等形式到达阴极表面附近。 B.B.金属离子在还原之前在阴极附近或表面发生化学转换。金属离子在还原之前在阴极附近或表面发生化学转换。 C.C.金属离子从阴极表面得到电子还原成金属原子。金属离子从阴极表面得到电子还原成金属原子。 D.D.金属原子沿表面扩散到达生长点进行晶格生长,或金属原子沿表面扩散到达生长点进行晶
4、格生长,或 与其与其他离子相遇形成经晶核长大成晶体。他离子相遇形成经晶核长大成晶体。 说明:形成金属晶体的两个步骤:结晶核的生成与成长。说明:形成金属晶体的两个步骤:结晶核的生成与成长。 二二. .影响电镀结晶的因数:影响电镀结晶的因数: 晶核的生成速度快,晶核生长后的成长速度就较慢,则晶核的生成速度快,晶核生长后的成长速度就较慢,则生成的晶核数目较多,则晶粒就较细,反之就较粗。晶核的生成的晶核数目较多,则晶粒就较细,反之就较粗。晶核的生长速度愈大于晶核的成长速度,镀层结晶就愈细致,紧密。生长速度愈大于晶核的成长速度,镀层结晶就愈细致,紧密。提高电结晶时的阴极极化作用可以加速晶核的生长速度,便
5、提高电结晶时的阴极极化作用可以加速晶核的生长速度,便于形成微小的晶体。于形成微小的晶体。 1.1.提高金属电结晶时的阴极极化方法:提高金属电结晶时的阴极极化方法: A.A.提高阴极电流密度:一般情况下,阴极极化作用随阴极电提高阴极电流密度:一般情况下,阴极极化作用随阴极电流密度的增大而增大,镀层结晶也随之变得细致紧密。在阴流密度的增大而增大,镀层结晶也随之变得细致紧密。在阴极极化作用随电流密度的提高而增大的情况下,适当提高电极极化作用随电流密度的提高而增大的情况下,适当提高电流密度的方法提高阴极极化作用。流密度的方法提高阴极极化作用。 2.2.适当降低电解液的温度:降低温度能减慢阴极反应速度或
6、适当降低电解液的温度:降低温度能减慢阴极反应速度或离子扩散速度,提高阴极极化作用。当在实际操作中对于提离子扩散速度,提高阴极极化作用。当在实际操作中对于提高温度带来的负面影响可通过增大电流密度而获得弥补。在高温度带来的负面影响可通过增大电流密度而获得弥补。在生产具体操作中,根据实际情况调节电解液的温度。生产具体操作中,根据实际情况调节电解液的温度。 3. 3.加入络化剂加入络化剂 在电镀生产中能够络合主盐中金属离子在电镀生产中能够络合主盐中金属离子的物质称络合剂。络离子较简单离子难以在阴极上还原,的物质称络合剂。络离子较简单离子难以在阴极上还原,从而提高阴极极化值。从而提高阴极极化值。 4.4
7、.加入添加剂加入添加剂 添加剂吸附在电极的表面上阻碍了金属添加剂吸附在电极的表面上阻碍了金属的析出,提高阴极极化作用。的析出,提高阴极极化作用。 阴极极化作用并非愈大愈好,极化作用超过一定范围,阴极极化作用并非愈大愈好,极化作用超过一定范围,会导致氢气的大量析出,从而使镀层变得多孔,粗糙。在会导致氢气的大量析出,从而使镀层变得多孔,粗糙。在生产中,更具实际情况,采取具体措施适当提高金属结晶生产中,更具实际情况,采取具体措施适当提高金属结晶时的阴极极化作用。时的阴极极化作用。三三. .影响镀液分散能力和覆盖能力的因素:影响镀液分散能力和覆盖能力的因素: 镀液的优劣用分散能力和覆盖能力表示。镀液的
8、优劣用分散能力和覆盖能力表示。 分散能力指镀液所具有的镀层厚度的均匀分布能力分散能力指镀液所具有的镀层厚度的均匀分布能力. .只说明镀件表面的均匀程度。只说明镀件表面的均匀程度。 覆盖能力指镀液能使零件深孔,凹洼的表面沉积出覆盖能力指镀液能使零件深孔,凹洼的表面沉积出镀层的能力,也叫深度能力。只说明镀件表面凹入处或镀层的能力,也叫深度能力。只说明镀件表面凹入处或深孔处有无镀层沉积。深孔处有无镀层沉积。 1.1.电流分布电流分布 电流通过电解质溶液时,在阴极上析出物质电流通过电解质溶液时,在阴极上析出物质的量与通过的电量成正比。电流密度愈大,镀层也就愈的量与通过的电量成正比。电流密度愈大,镀层也
9、就愈厚。金属在阴极表面上的沉积取决于电量在阴极上的分厚。金属在阴极表面上的沉积取决于电量在阴极上的分布。电解液的阻力与阴极电化学反应的阻力,是影响电布。电解液的阻力与阴极电化学反应的阻力,是影响电流在阴极分布的两个重要因素,其中一个起主导作用。流在阴极分布的两个重要因素,其中一个起主导作用。 2.电流效率:镀层金属的分布取决于电流的分布,但并电流效率:镀层金属的分布取决于电流的分布,但并不等于电流的分布。通过一级的电流不单是消耗于金属不等于电流的分布。通过一级的电流不单是消耗于金属离子的沉积,而且消耗于析氢和其他副反应。电流离子的沉积,而且消耗于析氢和其他副反应。电流 效效率随电流的密度改变而
10、改变。率随电流的密度改变而改变。 影响金属在不同部位的分布:影响金属在不同部位的分布: A.阴极电流效率随电流密度的改变而几乎没有变化。阴极电流效率随电流密度的改变而几乎没有变化。阴极不同部位上镀出的金属多少直接取决于该处的电流阴极不同部位上镀出的金属多少直接取决于该处的电流的大小。的大小。 B.阴极的电流效率随电流密度的升高而下降的则能提阴极的电流效率随电流密度的升高而下降的则能提高分散能力。电流密度大的地方电流效率低,而电流密高分散能力。电流密度大的地方电流效率低,而电流密度小的地方电流效率高。要使各处的电流密度分布均匀,度小的地方电流效率高。要使各处的电流密度分布均匀,则要改变电解液的分
11、散能力。则要改变电解液的分散能力。 C.机体的表面状态机体的表面状态 金属在不洁净的阴极表面上很难金属在不洁净的阴极表面上很难沉积出均匀的镀层,甚至不能沉积。由于氢在粗糙表面沉积出均匀的镀层,甚至不能沉积。由于氢在粗糙表面上的过电位小于光洁表面,所以在粗糙表面上氢容易析上的过电位小于光洁表面,所以在粗糙表面上氢容易析出,镀层就难以沉积。出,镀层就难以沉积。 D. D.阴极电流效率随电流密度的升高而增大的则会降低阴极电流效率随电流密度的升高而增大的则会降低分散能力。由于阴极上的电流密度大的地方电流效率高,分散能力。由于阴极上的电流密度大的地方电流效率高,电流小的地方电流密度低,这样各处的实际电流
12、密度更电流小的地方电流密度低,这样各处的实际电流密度更加不均匀,造成分散能力低下。加不均匀,造成分散能力低下。 E.E.几何因素几何因素 电镀槽的几何形状,阴阳极的形状,电镀槽的几何形状,阴阳极的形状,两个电极在电镀槽中的排布形式等几何因素直接影响镀两个电极在电镀槽中的排布形式等几何因素直接影响镀层的分布。层的分布。 所有这些与电解液分散能力和覆盖能力有关的因素,所有这些与电解液分散能力和覆盖能力有关的因素,彼此不是孤立的,而又作实际的联系。彼此不是孤立的,而又作实际的联系。 四四. .改善电解液分散能力和覆盖能力的途径:改善电解液分散能力和覆盖能力的途径: 1.1.阴极极化度阴极极化度 对于
13、阴极极化较小的电解液,力求增大阴极极化对于阴极极化较小的电解液,力求增大阴极极化的因素。直接或间接促成阴极极化度增大的因素,如选择适当的因素。直接或间接促成阴极极化度增大的因素,如选择适当的络化剂及添加剂,均能改善镀层的分散能力和覆盖能力。的络化剂及添加剂,均能改善镀层的分散能力和覆盖能力。 2.2.镀液电导率镀液电导率 对电阻较大的电解液,可适当加入导电能力较对电阻较大的电解液,可适当加入导电能力较强的电解质。当镀液的阴极极化度较大时,提高电导率能明显强的电解质。当镀液的阴极极化度较大时,提高电导率能明显地提高分散能力和覆盖能力。如果极化度极小那么对分散能力地提高分散能力和覆盖能力。如果极化
14、度极小那么对分散能力影响就不大。影响就不大。 3.3.阴极电流效率阴极电流效率 改善阴极电流效率,提高电解液的分散能力和改善阴极电流效率,提高电解液的分散能力和覆能盖能力。覆能盖能力。 4.4.机体的表面状况机体的表面状况 提高机体表面光洁度,采用短时间冲击电波,提高机体表面光洁度,采用短时间冲击电波,提高氢在机体上的过电位等,可以消除机体对分散能力和覆盖提高氢在机体上的过电位等,可以消除机体对分散能力和覆盖能力的不良影响。能力的不良影响。 5. 5.几何因素的影响几何因素的影响 在实际生产中采用辅助阴极和象在实际生产中采用辅助阴极和象形阳极,合理调节阴阳极之间的距离等方法尽可能消除形阳极,合
15、理调节阴阳极之间的距离等方法尽可能消除对几何因素对电解液分散能力的影响。镀铬电解液是一对几何因素对电解液分散能力的影响。镀铬电解液是一个特殊,它是一种强氧化性的酸性电解液,在所应用的个特殊,它是一种强氧化性的酸性电解液,在所应用的电解液中分散能力最差的一种,在镀铬时为了提高电解电解液中分散能力最差的一种,在镀铬时为了提高电解液的分散能力往往从电化学性能以外的角度出发,采用液的分散能力往往从电化学性能以外的角度出发,采用防护阴极,是用辅助阳极和非金属屏蔽以及合理调节电防护阴极,是用辅助阳极和非金属屏蔽以及合理调节电极之间的距离等方法,使其处于最佳的电流分布状态。极之间的距离等方法,使其处于最佳的
16、电流分布状态。 五五.电镀层的分类和选择:电镀层的分类和选择: 1.按电化学性质分类按电化学性质分类 分阴极性镀层和阳极性镀层。分阴极性镀层和阳极性镀层。 2.按用途分类按用途分类 分为防护性镀层,防护分为防护性镀层,防护-装饰性镀层,装饰性镀层,修复性镀层,功能性镀层。修复性镀层,功能性镀层。 3.按镀层的组合形式分类按镀层的组合形式分类 分为简单结构,多层组合结构分为简单结构,多层组合结构和符合镀层三类。简单结构指镀单层镀层;多层组合结和符合镀层三类。简单结构指镀单层镀层;多层组合结构可由不同金属组成,如铜构可由不同金属组成,如铜-镍镍-络三层结构;也可由相络三层结构;也可由相同金属层组成
17、,如高耐腐蚀性双层镍同金属层组成,如高耐腐蚀性双层镍-高硫镍高硫镍-光亮镍等。光亮镍等。六六. .镀层的检验项目:镀层的检验项目: 1.1.附着力附着力 镀层与基体,镀层与镀层间的结合强度。镀层与基体,镀层与镀层间的结合强度。 2.2.表面效果表面效果 完整覆盖并均匀分布。完整覆盖并均匀分布。 3.3.镀层厚和尽可能少的孔隙率镀层厚和尽可能少的孔隙率 有效阻止外界介质。有效阻止外界介质。 4.4.光亮度光亮度 5.5.硬度硬度 6.6.色泽色泽 7.7.耐腐蚀性耐腐蚀性 8.8.外观质量外观质量 不允许有明显的针孔,麻点,划伤等。不允许有明显的针孔,麻点,划伤等。七七. .影响镀层质量的主要因
18、素:影响镀层质量的主要因素: 1.1.镀前处理是否良好镀前处理是否良好 镀前处理的每一道工序直接影响镀层的质量,镀前处理的每一道工序直接影响镀层的质量,生产实践中造成镀层质量事故的多数因素是制品镀前处理不当和欠佳生产实践中造成镀层质量事故的多数因素是制品镀前处理不当和欠佳所致。所致。 2.2.电镀溶液本性电镀溶液本性 镀液的性质,组成各成分的含量以及附加盐,添加镀液的性质,组成各成分的含量以及附加盐,添加剂的含量等都会影响镀层质量。剂的含量等都会影响镀层质量。 3.3.基体的本性基体的本性 4.4.电镀过程电镀过程 电流密度,温度,送电方式,移动和搅拌等。电流密度,温度,送电方式,移动和搅拌等
19、。 5.5.析氢反应析氢反应 电镀过程中大多数镀液的阴极反应伴随氢的析出。在不电镀过程中大多数镀液的阴极反应伴随氢的析出。在不少情况下,氢的析出导致镀层表面上针孔,麻点,鼓泡,氢脆等。消少情况下,氢的析出导致镀层表面上针孔,麻点,鼓泡,氢脆等。消除氢脆的不良影响,在镀厚进行高温除氢处理。除氢脆的不良影响,在镀厚进行高温除氢处理。 6.6.镀后处理镀后处理 镀后对制件的清洗,钝化,除氢,抛光,保管方法等。镀后对制件的清洗,钝化,除氢,抛光,保管方法等。 7.7.电源电源 除一般采用直流电外,根据实际情况,可采用换向电镀方除一般采用直流电外,根据实际情况,可采用换向电镀方法,使用周期换向电流。法,
20、使用周期换向电流。 第二章第二章 塑胶电镀塑胶电镀一一. .塑胶电镀对塑胶件的技术要求:塑胶电镀对塑胶件的技术要求: 1.1.要求光度高的部位,制件必须表面平滑。要求光度高的部位,制件必须表面平滑。 2.2.零件表面设计符合电镀要求,即较大平面中间应呈突零件表面设计符合电镀要求,即较大平面中间应呈突起状,一般突起在起状,一般突起在0.10-0.15mm0.10-0.15mm;菱角部位到圆,;菱角部位到圆,v v型型槽的宽度应是深度槽的宽度应是深度3 3倍,盲孔深度为直径的倍,盲孔深度为直径的1/2-1/31/2-1/3。 3.3.零件应有足够的强度,壁厚一般在零件应有足够的强度,壁厚一般在3m
21、m3mm左右,最薄不左右,最薄不应低于应低于1.9mm,1.9mm,最厚不应大于最厚不应大于3.8mm.3.8mm. 4. 4.有镶嵌件的塑胶制品,应为铝制件。有镶嵌件的塑胶制品,应为铝制件。 5.5.应留有电镀装挂位置。装挂位置应设计在不影响外观应留有电镀装挂位置。装挂位置应设计在不影响外观部位。部位。二二.ABS.ABS料电镀:料电镀: ABSABS料的组成部分:丙烯腈料的组成部分:丙烯腈A,A,丁二烯丁二烯B B,苯乙烯,苯乙烯S S三元三元共聚,丙烯腈和苯乙烯形成树脂相,橡胶状的丁二烯共聚,丙烯腈和苯乙烯形成树脂相,橡胶状的丁二烯 组分以球形分散于丙烯腈和苯乙烯树脂组成的混合物中。组分
22、以球形分散于丙烯腈和苯乙烯树脂组成的混合物中。在强碱强氧化性的粗化液中,将制品表面的橡胶离子溶在强碱强氧化性的粗化液中,将制品表面的橡胶离子溶去,形成凹陷,使表面粗化。橡胶离子的多少影响镀层去,形成凹陷,使表面粗化。橡胶离子的多少影响镀层附着力,因此电镀产品对附着力,因此电镀产品对ABSABS料要求丁二烯的含量应控料要求丁二烯的含量应控制在制在18%-23%18%-23%间。间。 1.1.对塑胶成型要求:原料在注塑前应在对塑胶成型要求:原料在注塑前应在80-9080-90下烘干下烘干4h4h,除去原料中的水分。除去原料中的水分。 2.2.注塑不使用脱模剂,尤其是有机硅脱模剂(脱模严重困注塑不使
23、用脱模剂,尤其是有机硅脱模剂(脱模严重困难时可使用滑石粉或肥皂水)。难时可使用滑石粉或肥皂水)。 3.3.注塑采用较高温度,一般在注塑采用较高温度,一般在255-275255-275,模具温度一般,模具温度一般在在45-9545-95间,注塑的压力应低,速度应慢。间,注塑的压力应低,速度应慢。 二二.ABS.ABS料的电镀工艺:料的电镀工艺: 1.ABS1.ABS塑胶电镀工艺塑胶电镀工艺: : 消除应力消除应力 化学脱脂化学脱脂 热水洗热水洗 冷水洗冷水洗 粗化粗化 冷水洗冷水洗 中和中和 冷水洗冷水洗 敏化敏化 冷水洗冷水洗 去离子水洗去离子水洗 活化活化 还原还原 冷水洗冷水洗 化学镀化学
24、镀 冷水洗冷水洗 电镀电镀 2. 2.过程原理与方法:过程原理与方法: A.A.去应力去应力 内应力降低镀层的附着能力。内应力降低镀层的附着能力。 检验方法检验方法: : a.a.冰醋酸浸渍法冰醋酸浸渍法 将制件完全浸入(将制件完全浸入(21-2721-27)的冰醋酸溶的冰醋酸溶液中液中3030秒后,取出后立即清洗,晾干后检查制件表面,若有秒后,取出后立即清洗,晾干后检查制件表面,若有细小致密的裂纹,说明此处有残余不应力,裂纹越大,应力细小致密的裂纹,说明此处有残余不应力,裂纹越大,应力越大。越大。 b.b.溶剂浸渍法溶剂浸渍法 将零件完全浸入(将零件完全浸入(20-2220-22)11:1
25、1的甲乙的甲乙酮和丙酮的混合溶液液中酮和丙酮的混合溶液液中1515秒,取出后立即甩干,检验裂纹秒,取出后立即甩干,检验裂纹状态。状态。 解决办法:解决办法:在在60-7560-75的温度下加热的温度下加热2-4h2-4h,或在,或在25%25%(体积)(体积)的丙酮中浸泡的丙酮中浸泡3030分。分。 常用塑胶热处理温度:常用塑胶热处理温度:ABSABS塑胶塑胶65-75 65-75 ,聚丙烯,聚丙烯80-100 80-100 ,氯化聚醚,氯化聚醚80-120 80-120 ,聚碳酸酯,聚碳酸酯110-130 110-130 ,改性聚苯,改性聚苯烯烯50-60 50-60 ,聚苯醚,聚苯醚100
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