电镀工艺件镀镍最后.pptx
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1、一、电镀镍的发展历史与瓦特型镀镍液1843年班特格尔镀镍1861年瓦特镀镍二战后光亮、半光亮镀镍双层镀镍三层镀镍复合镀镍再镀铬第1页/共159页二、镀镍层的性质和用途颜色:银白色略带米黄色密度:8.9g/cm3原子量:58.71熔点:1453晶型结构:面心立方具有铁磁性第2页/共159页耐蚀性镍与空气中的氧作用可形成保护性钝化膜而使镍具有良好的抗大气腐蚀性能镍容易钝化,钝化后化学稳定性更高常温下与空气、水都不发生反应,耐稀酸、稀碱、有机酸,但会受浓盐酸、稀硝酸、氨水、铵盐、氰化物的腐蚀第3页/共159页电化学性能标准电极电位:-0.25V相对于铁基金属为阴极性镀层 镍镀层往往多孔,常作中间层或
2、底层40-50微米复合镀SiCBNAl2O3ZrO2多层组合镀层Cu/Ni/Cr降低孔隙率提高硬度提高耐磨性第4页/共159页腐蚀第5页/共159页镀镍层的用途作为防护-装饰性镀层的底层或中间镀层镀镍层具有良好的抛光性硬度高,用于需要硬度和耐磨性的场合也用于电铸塑料成型模具热放射镀层第6页/共159页(一)、黑镍:常用于照相机零件、附件、建筑五金,镀层内含有硫化镍,镀后涂漆(二)、中间镀层及底镀层第7页/共159页缎面第8页/共159页绒面第9页/共159页(三)、用于制造电阻体常用的是在陶瓷基体上进行的化学镀镍而获得的电阻体(四)、用于制造金属镜(五)、用于电子和半导体元件的表面加工(六)、
3、电铸镍:例如唱片模板的制造第10页/共159页(凸版)第11页/共159页(七)、用于耐磨性的复合电镀:分散微粒有氧化物(氧化铝、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、三氧化钨)碳化物(碳化硅、碳化铬、碳化钨、碳化硼)第12页/共159页(八)、用于其他作用的复合电镀可作为自润滑的分散粒子有二硫化铝、石墨、氮化硼、氟化石墨、高分子氟化合物作为非粘接性的分散粒子有氟化石墨、聚四氟乙烯第13页/共159页镀镍液种类多,最多的为瓦特镍电解液大部分为弱酸性电解液碱性电解液主要有焦磷酸盐体系碱性含氨的镀镍液三、镀镍液种类第14页/共159页按镀液类型分:瓦特型(硫酸盐氯化物型)氯化物型氯化铵型氨基磺酸型-成本高氟
4、硼酸盐镀镍-镀厚镍中性柠檬酸盐镀镍-锌压铸件镀镍液分类第15页/共159页焦磷酸盐镀镍碱性含氨的镀镍镀黑镍闪镀镍型醋酸镍型全硫酸盐镀镍第16页/共159页按镀液酸碱性分:酸性镀液碱性镀液第17页/共159页按镀镍层的装饰性:普通镀镍(暗镍)半光亮镀镍全光亮镀镍第18页/共159页按结构特征分:单层镍双层镍多层镍第19页/共159页按电镀工艺分:一般镀镍复合镀镍高硫镍高应力镍第20页/共159页按用途分类:一般装饰镀镍硬镍黑镍消光镀镍第21页/共159页按镀镍沉积速度分:一般镀镍快速镀镍第22页/共159页镍和其它金属的合金Ni-CoNi-SnNi-PNi-AuNi-AgNi-Pd第23页/共1
5、59页光半亮镀镍 光亮镀镍 镍封闭(复合镀镍)高应力镍高硫镍黑镍电铸镍常见的电镀镍溶液种类普通镀镍(暗镍)缎面镍第24页/共159页6.3.2 瓦特镀镍工艺特点电极反应工艺规范溶液的配制工艺维护第25页/共159页一、工艺特点 瓦特镀镍使用硫酸镍,少量氯化物和硼酸为基础的溶液,用这种溶液镀出的镍镀层结晶细致,易于抛光,韧性好,耐蚀性比亮镍好,沉积速度高,镀层脆性小,与钢铁基体结合力好。镀液维护容易,操作简便,对厂房和设备的腐蚀小。在这种溶液中加入添加剂可以直接镀出半光亮或光亮镍,溶液还具有相当好的整平能力,较少毛坯磨光和省去工序间抛光。第26页/共159页二、电极反应阴极阳极Ni2+2e-Ni
6、Ni-2e-Ni2+2H+2e-H22H2O-4e-4H+O2第27页/共159页阳极材料阳极用可溶性镍阳极防止镍阳极钝化加入一定量的氯化物铸造镍阳极轧制镍阳极普通电解镍板含硫电解镍阳极第28页/共159页溶液的组成及操作条件溶液的组成及操作条件瓦特型瓦特型硫酸镍/(g/L)250-300氯化镍/(g/L)30-60氯化钠氯化钠/(g/L)硼酸/(g/L)35-40硫酸钠/(g/L)硫酸镁/(g/L)12烷基硫酸钠/(g/L)0.05-0.1pH3-4温度温度/45-60阴极电流密度阴极电流密度/(A/dm2)1-2.5三、工艺规范:P120预镀预镀180-22010-1230-3520-30
7、30-405-5.520-350.8-1.5第29页/共159页硫酸镍主盐 氯化镍或氯化钠阳极活化剂硼酸pH缓冲剂 硫酸钠、硫酸镁导电盐12烷基硫酸钠防针孔剂Ni(OH)2胶体第30页/共159页四、溶液配制氰化钠温水溶解1温度光亮镍的稳定电势第51页/共159页溶液的组成及操作条件溶液的组成及操作条件半光亮镍半光亮镍1硫酸镍/(g/L)240-280氯化镍/(g/L)45-60硼酸/(g/L)30-40冰醋酸冰醋酸/(mL/L)1-31、4丁炔二醇/(g/L)0.2-0.3香豆素香豆素/(g/L)甲醛甲醛/(mL/L)12烷基硫酸钠/(g/L)0.01-0.02pH4.0-4.5温度温度/4
8、5-50阴极电流密度阴极电流密度/(A/dm2)3-4半光亮镀镍工艺规范半光亮镍半光亮镍2280-30030-4035-400.6-1.00.3-0.50.15-0.300.15-0.200.13.8-4.255-603-4冰醋酸的作用主要是抑制零件表面出现的点状腐蚀,并使表面光泽均匀细致。第52页/共159页单层镍:基体铜层镍层铬层4 多层镍技术及其耐蚀性孔隙率大内应力大第53页/共159页大阴极小阳极普通组合镀层容易出现直达基体金属的黄色锈蚀物第54页/共159页多层镍的组合形式多层镍的耐蚀性多层镍中不同镍层的电镀工艺第55页/共159页(1)多层镍的组合形式电镀两层镍:铜/半光亮镍/亮镍
9、/铬第56页/共159页两层镍:基体半光亮镍层光亮镍层铬层铜层含S量0.0030.005%;稳定电势-60mV含S量0.040.08%;稳定电势-220mV第57页/共159页注意:镀层含硫量越高,稳定电势(腐蚀电势)越低或者说:“镍层的稳定电位随硫含量的增加而变负”。第58页/共159页 对铁基体来说,半光亮镍与亮镍间的厚度比例为4:1;对锌铸件基体来说,半光亮镍与亮镍间厚度比例为3:2;实际生产时,双层镍的总厚度一般为20-40微米,半亮镍的厚度,通常是总镍层厚度的60-80,双层镍表面镀覆的光亮铬层一般控制在0.25微米左右;防护性能取决于半光亮镍与光亮镍层之间的层间电势差,电势差125
10、毫伏,才能使腐蚀集中于亮镍层横向发展而保护钢铁基体,一般通过降低半光亮镍层含硫量的方法来增大层间电势差;电镀双层镍注意事项:第59页/共159页 为了保证两层镍间的结合力,在生产时,应注意以下几点:(1)镀液要定期进行净化处理。这是因为镀液中添加剂不均匀,有有机杂质、金属杂质积累等因素,会助长镀层表面钝化或内应力增大,所以会使镀层结合力变坏。(2)镀镍层表面在空气中和水洗时容易钝化使电镀双层镍层间的结合力下降,故在两次电镀之间应尽量减少镀件在空气中停留时间,并简化中间水洗过程,零件可直接从半光亮镍槽进入亮镍槽。第60页/共159页(3)零件在空中移送时要极力防止镍层表面钝化,应尽量使周围操作环
11、境净化。(4)在自动线上镀双层镍,在半光亮镍进入亮镍槽时,应带电入槽,以防产生双极性电极现象。手工操作时,在挂具进出槽时,应减小电流,这样可减轻双极性电极现象。(5)绝对不能将含硫的镀镍初级光亮剂带入半亮镍槽中,否则会降低镍层之间的电位差。第61页/共159页+电镀三层镍:铜/半光亮镍/高硫镍/亮镍/铬铜/半光亮镍/亮镍/镍封/微孔铬铜/半光亮镍/亮镍/高应力镍/微裂纹铬第62页/共159页铜/半光亮镍/高硫镍/亮镍/铬:基体半光亮镍层光亮镍层铬层高硫镍层铜层含S量0.0030.005%;稳定电势-60mV含S量0.040.08%;稳定电势-220mV含S量0.10.2%;稳定电势-300mV
12、第63页/共159页注意:l腐蚀最先集中在高硫镍层l半光亮镍层:光亮镍层1:1第64页/共159页浸泡时间对瓦特型镀镍和光亮镀镍开路电极电势的影响条件:空气搅拌,pH=2的硫酸盐电解液第65页/共159页种类种类含硫量含硫量稳定电势稳定电势半光亮镍半光亮镍0.0030.005%-60mV光亮镍光亮镍0.040.08%-220mV高硫镍高硫镍0.10.3%-300mV半光亮镍、光亮镍、高硫镍含硫量及稳定电势比较第66页/共159页50-80mV220-240mV第67页/共159页-60mV-220mV-300mV第68页/共159页电位差厚度调节第69页/共159页(2)多层镍的耐蚀性牺牲阳极
13、型腐蚀分散型双层镍高硫镍组合镍封高应力镍第70页/共159页 是指通过牺牲多层镍组合镀层中电势较负的镀层来延缓电势较正的镀层的腐蚀,从而使整个镀层的耐蚀性能得到提高。牺牲阳极型:第71页/共159页S,Br,Ni半光亮镍Br,Ni 全光亮镍Tri,Ni 高硫镍第72页/共159页双层镍耐蚀机理示意图层状柱状第73页/共159页第74页/共159页亮镍第75页/共159页第76页/共159页三层镍耐蚀机理示意图第77页/共159页第78页/共159页 腐蚀分散型:微间断铬 是以适当的工艺,在铬层上形成大量数目的微孔隙或微裂纹,从而使腐蚀电流大大分散,以达到延缓腐蚀,使整个镀层体系的耐蚀性提高的目
14、的。第79页/共159页微孔铬微裂纹铬第80页/共159页获得微孔铬的方法镍封微孔数稳定,控制可靠、操作简单镍封之后镀铬微孔铬第81页/共159页获得微裂纹铬的方法在镀铬溶液中添加硒的化合物(SeO42-)镀铬后用热水处理镀双层铬:第一层普通镀铬0.25-0.35微米 第二层复合镀铬0.8-1.2微米在光亮镍层上闪镀高应力的薄镍层后,再镀普通光亮铬第82页/共159页微裂纹铬单层式双层式PNS式改变镀铬工艺 高应力镍(冲击镍)普通光亮铬层上有1-20条/cm2裂纹微裂纹铬层上有300-800条/cm2裂纹第83页/共159页镀液种类镀液种类 孔隙孔隙腐蚀电流腐蚀电流 穿透速度穿透速度常规铬常规
15、铬少、粗少、粗集中集中快快常规铬与微孔铬微裂纹铬的比较微孔铬微孔铬微裂纹铬微裂纹铬多、细多、细分散分散慢慢第84页/共159页全半高硫第85页/共159页铜加速醋酸盐雾试验TT三层镍-微孔铬三层镍-微裂纹铬双层镍-铬单层镍-铬三层镍-微裂纹铬三层镍-微孔铬双层镍-铬单层镍-铬第86页/共159页第87页/共159页第88页/共159页第89页/共159页第90页/共159页电镀四层镍:铜/半光亮镍/高硫镍/亮镍/镍封/微孔铬第91页/共159页高硫镍镍封高应力镍(3)多层镍中不同镍层的电镀工艺第92页/共159页 高硫镍(含硫量为0.1-0.3,其厚度为0.25-l m)在普通镀镍槽中加入适当
16、的含硫添加剂来实现高硫镍第93页/共159页溶液的组成及操作条件溶液的组成及操作条件高硫镍高硫镍硫酸镍/(g/L)280-320氯化镍/(g/L)40-50硼酸/(g/L)35-45苯亚磺酸钠苯亚磺酸钠/(g/L)0.5-1.0糖精糖精/(g/L)0.8-1.01、4丁炔二醇/(g/L)0.3-0.512烷基硫酸钠/(g/L)0.05-0.15高硫镍的工艺规范:P135第94页/共159页溶液的组成及操作条件溶液的组成及操作条件高硫镍高硫镍pH3-3.5温度温度/40-50阴极电流密度阴极电流密度/(A/dm2)3-4电镀时间电镀时间/min2-3搅拌方式搅拌方式空气搅拌或空气搅拌或阴极移动阴
17、极移动过滤方式过滤方式连续连续镍层总厚度25微米高硫镍0.25-1微米半光亮镍层占总厚度的50%以上第95页/共159页高硫镍的工艺流程前处理(除油、除锈)阴极电解除油阳极电解除油二次水洗稀酸活化镀半光亮镍镀高硫镍镀光亮镍水洗换挂具镀铬两次水洗干燥第96页/共159页高硫镍注意事项:在电镀三层镍时,要严防高硫镍镀液及光亮镍镀液进入半光亮镍槽中,否则将引起镀层耐蚀性降低,失去镀三层镍的意义。添加剂应使镀层具有足够的延性,内应力小,添加剂不会被活性炭吸附。镀液具有足够的稳定性。镀层表面要保持一定活性。高硫镍不能镀得太厚,否则表面镀亮镍时表面容易发雾。第97页/共159页第98页/共159页 也称复
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