电镀新技术与新工艺.doc

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1、电镀技术与工艺环境与化学工程学院专业：应用化学班级：07832学号：姓名： 成绩电镀技术与工艺一概述社会现实中的需要始终是技术开发的原动力，现代企业更是以市场的需求为开发产品的依据。因此，电镀工艺的争辩和开发也是以现实的需要为依据的，同时要考虑到科技进步的趋势或将来的潜在需求。在这些需求的刺激下，20 世纪产生了很多工艺、技术。所谓工艺，是相对老的、旧的、传统的工艺而言的。比方现在已经流行开来的碱性锌酸盐镀锌，在20 世纪七八十年月是工艺，现在已经不算工艺。工艺是指从工艺配方到操作条件、工艺流程等整个工艺都有所创的不同于原有工艺的的工艺体系。而对添加剂、光亮剂的改进，在老工艺中应用一个的光亮剂

2、，都只能说是一个产品，不能说是一个工艺。对电镀工艺来说，是以主盐和配位体为特征的体系。一个的工艺，往往是承受了一种的主盐，或者的络合物。以镀铜为例，传统是氰化物镀铜，是以络合物为特征的。有了酸性光亮镀铜后，用的是硫酸铜和硫酸体系，加上光亮剂这种产品，还要加上阴极移动装置，这就是酸性光亮镀铜工艺。还有焦磷酸盐镀铜、HEDP 镀铜等，相对氰化物镀铜就都是工艺。假设开发出用硫酸铜作主盐的碱性高分散力量的镀铜，也是一种工艺。由于科技和工业的进展，对工艺的需求也是动态的，因此即使是在传统工业领域，电镀工艺也有更的时机。至于的世纪，被人们称为高信息化的世纪，也有人说是纳米世纪， 绿色世纪，这些的根底工业的

3、产生和进展，给电镀技术的进展供给了宽阔的空间。二 电镀技术与工艺介绍一脉冲镀脉冲电镀是 60 年月进展起来的一种技术，70 年月得到较快的进展，它与直流电镀相比具有优异的特性，镀层光亮均匀致密，孔隙率低、结合力好、硬度高、耐磨性好，能承受大 电流密度，生产效率高，有些镀层能在同样功能下，降低镀层厚度。脉冲电镀应用范围很广， 但当前主要的是在贵金属方面，如脉冲镀金，比直流镀金层孔隙率低、均匀光亮、耐磨性、 可焊性得到改善，在满足同样的功能状况下，能节约黄金 2030%。近来脉冲的应用有了的进展，如夭津大学用硫酸和草酸混合电解液，室温下，在脉冲叠加直流的状况下，进展铝及 铝合金阳极化处理，所得到氧

4、化膜比直流得到氧化膜外观均匀、致密性好，硬度及击穿电压 高，且氧化膜无烧焦和粉化现象。脉冲技术在电解抛光方面也有争辩，据介绍脉冲电解抛光， 能去除零件毛刺，降低粗糙度，可把握精度在士0.5mm 以内。脉冲电镀在国内进展与国外大致一样，成熟的用于生产，还仅限于贵金属的某些镀种，当前关键问题是脉冲电源、对功率 大、效率高、价格低的电源仍是一个争辩课题。脉冲电镀无论在理论上还是应用上潜力都是 很大的。1 脉冲镀机理V.V.Lomanov 首先争辩了脉冲电镀工艺，K.I.Popov 等人则对脉冲电镀的原理与工艺进展了深入的争辩；N.Ib 提出的双集中层模型则是广泛承受的脉冲电镀能够抑制集中把握的不利影

5、响的模型。A.R.Despic 认为：在电位脉冲下集中层厚度与脉冲频率成反比。假设集中层厚度与电极外表的微观起伏相比小得多时，集中层就紧贴着电极外表的微观轮廓延长，且厚度均 匀。从而产生两方面的作用：其一是消退了微观不平坦处的电力线分布不均匀现象，也就消 除了凸处生长速率快、凹处生长速率慢的现象，即起到了“整平”的作用；另一方面，集中 层沿着电极外表的微观轮廓延长，使得有效集中面积增加，集中通量幅度提高，这样就使得 集中速度明显增加，相对而言，电子得失的速率变得较慢，从而使得电化学反响的可逆性降 低，增加了极化作用。众所周知，镀层质量的好坏取决于晶核形成速率与晶粒生长速率。晶 核形成速率越快，

6、晶粒生长速率越慢，从而结晶越细，镀层就越致密。反之，镀层就越粗糙； 而阴极电化学极化过电位越大，则越易形成晶核，从而结晶越细，镀层就越致密。电镀过程 就是围绕如何提高电化学极化过电位而开放的。2 脉冲镀的应用（1） 脉冲复合镀金刚石截齿截齿是采掘机械的切割头，在切割矿物岩石过程中需承受高压应力、剪切应力和冲击力。其失效形式主要是刀头脱落、崩刃和磨损，属易耗零部件。采万吨煤耗截齿4001300 个，而在巷道掘进中耗量更大。因此，研制型截齿的抗磨材料及制造工艺，对降低截齿耗量，提高劳动生产率，减轻劳动强度，提高经济效益和社会效益将具有重要意义。脉冲复合镀金刚石截齿的原理国内外大量科学试验已说明，脉

7、冲电源电镀由于脉冲波形可调，脉冲的频率、宽度、间隔和峰值电流等参数可依据工艺要求而设定，脉冲复合镀层比直流复合镀层应力更小，结合力更强，结晶晶粒更致密，外表光滑度更高，进展电化学过程更优越。复合电镀是在镀液中参加功能固体微粒并使其沉积在母体上的一种涂复技术，所获得的镀层称为复合镀层。可依据需要设计出具有抗磨、耐蚀、自润滑、装饰、导电等功能的复合镀层。金刚石是自然界中硬度最高的物质，摩氏硬度为 10，抗磨性最好。但由于其抗拉强度低，不易加工成型利用。运用复合电镀原理，将金刚石施镀于截齿刀头工作层，可充分发挥其硬度高、抗磨性能优越的优点。（2） 脉冲镀非晶态镍磷合金高硬度、耐磨耐蚀的非晶态镍磷合金

8、已受到广泛重视并有了深入争辩。目前，镀覆非晶态镍磷合金的工艺主要是化学镀和电镀。化学镀的应用较为广泛，它工艺简便，适于大面积的外表处理，但其镀速慢、镀液易分解且无法回收，因而本钱高。电镀可大大提高镀速，降低本钱。但直流镀由于镀液浓差极化的影响，电流密度过大，不仅不能提高镀速，反而会引起电流效率降低和镀层质量劣化。而脉冲镀则可通过高频率的通断电来抑制浓差极化的影响，提高镀速、电流效率和镀层质量。与直流镀工艺相比，脉冲电镀抑制了直流镀存在的镀液浓差极化的影响，明显地提高了非晶态镍磷合金镀层的镀速，改善了镀层的质量.脉冲镀层具有良好的结合力、光亮度、耐蚀性及硬度。镀层的磷含量对镀层的耐蚀性有明显影响

9、，磷含量高可提高非晶度，使镀层构造细密，增加耐蚀性。磷含量对镀层硬度有肯定的影响。与直流镀相比，脉冲镀可使镀层构造细化致密，提高硬度。脉冲镀层的硬度大致与ton成正比，与磷含量均成反比。可以通过把握脉冲参数，获得硬度和磷含量(即耐蚀性)都较高的非晶态镍磷合金镀层。二 流镀流镀是在电刷镀根底上进展起来的一种的快速电镀技术。流镀的工艺原理是：镀液以高速流过阳极与工件(阴极)之间的窄小间隙或直接喷射于工件外表，在强大的电场力作用下实现快速沉积。1 流镀技术的主要工艺特征，(l)大电流电源以供给高电流密度；(2) 高浓度金属离子镀液可以经受快速电沉积消耗；(3) 工件(阴极)与阳极之间保持窄小间隙并相

10、对运动，镀液快速流过间隙或直接喷射于工件外表；(4) 无需浩大镀槽，设备占地面积小，并可移动式作业； (5)封闭循环式供液，不污染环境；(6)可实现机械化操作，批量生产。一般的电刷镀工艺是由石墨作阳极，外有棉花包套，通过蘸取镀液、阳极与工件(阴极)接触并作相对运动、电化学反响，使镀液中的金属离子不断地沉积到被镀金属的外表。这种工艺方法对于小面积、薄镀层(镀层在 00.15 mm)效果较好，而对大面积、厚镀层来说，此种方法劳动强度大，供液不充分，质量难以保证。为了解决上述问题，承受了流镀技术。流镀的工艺特点是：阳极可由石墨、不锈钢等材料制成，不需用棉花包贮存镀液，流镀时将阳极与工件保持肯定的距离

11、(一般为 1.52.5 mm)即可。镀液通过镀液泵以肯定流量循环流淌，使阳极和镀件外表之间始终布满镀液，从而避开了因镀液不充分造成工件外表的“干斑”，使镀层剥离的问题得以解决，同时大大降低了劳动强度。2 优点同传统的槽镀相比，流镀具有以下优点：(l)电流密度大，一般为槽镀的几到几十倍，因而沉积速度快。(2) 镀液可循环流淌使用，不需要浩大的镀槽，废液少，设备占地面积小。(3) 可实现局部沉积，因而应用一机械零件修理格外便利，可节约大量遮挡材料。(4)可封闭作业，且镀液内不含氰化物等剧毒物质，有利于环保和操作人.员安康。同电刷镀相比，流镀具有以下特点：（1） 阳极与工件不相互接触，可节约火量包套

12、材料，关心时间短。（2） 镀液循环供给，不简洁形成工件外表干斑，有利于提高镀层质量和均匀性。（3） 便于实现机械化或自动化操作，操作人员的劳动强度大大降低，目前可实现大批量生产。3 流镀工艺1 流镀液由于流镀是在大电流密度下作业，沉积速度快，因此需要提高一般镀液中金属离子浓度， 以经受电沉积消耗。例如将刷镀中快速镍镀液的镍离子浓度从 559/L 提高到 1209/L 以上，并配以适宜的络合剂和添加剂，制得既稳定又性能牢靠的流镀液。流镀时阴极阳极相对运动而产生的猛烈搅拌作用以及颖镀液不断供给的过程也可以允许较高的电流密度。2 流镀工艺装备(1) 电源可使用刷镀电源或流镀专用电源。对于较大工件或批

13、量件，需要电源能输出几百安培甚至更高的电流。在流镀过程中，要求电源输出电流值稳定，并有把握镀层厚度和安全保护装置。(2) 阳极阳极一般制成仿形阳极，依据镀液供入方式及施镀对象不同，仿形阳极可以有几种形式。由于石墨机械强度差，难以进展简单加工及制成大形阳极，且石墨连接部位易于脱落， 因此，流镀时多承受可溶性金属阳极或某些惰性阳极。泥浆泵缸套在使用中，由于含砂泥 浆的磨损与腐蚀作用，寿命只有 150 一 200h。为了提高泥浆泵缸套的使用寿命，我们用流镀技术在其内壁外表流镀一层多功能合金。(3) 流镀机可利用废旧车床、钻床等改装成卧式或立式流镀机，用于不同的作业对象。也可以依据批量工件特点设计成专

14、用机。流镀机包括由输液泵、流量计、过滤器、储液箱以及各种开关阀及管路组成的循环供液系统。镀液在管中实现强制式封闭循环输送，并可把握流速。三 电镀技术在世纪的展望1 贴近现代工业需要21 世纪对工业有很多苛求，要求高质量、高牢靠、高效率的同时，还要节能节耗和保护环境。因此，开发高效节能而又无或少污染的电镀工艺将是一个长期的任务。随着自动化技术的普及和观念的更，世纪的电镀工艺将更多地着重于设备上的改进，大电流短时间的高速电镀将会普及，温度、浓度、pH 值等的把握和镀液净化等都将渐渐向全自动化进展。无排放的电镀工艺将消灭。这些都是为了更加适合工业各界对电镀的需要，只有贴近现代工业的各种需要开发工艺，

15、电镀加工工业本身在世纪才有立足之地。2 制造型材料电镀技术传统上是用于防护和装饰用途，但随着电镀技术的进步，电镀加工已经不仅仅只用于防护和装饰领域，而且可以成为一个重要的材料生产工具。电镀技术已经成功地用来制作非晶态材料。非晶态材料是相对结晶材料而言的型材料，它在硬度、强度、耐腐蚀性能等方面都比传统材料要好。现在大家经常能听到一个词，就是“纳米”。21 世纪也被称为纳米世纪。所谓纳米是一种物质聚拢状态，当原子或分子处于千万分之一米到 10 亿分之一米的范围时，显示出一些的性质。当材料结晶的大小介于儿个或几十个纳米时，这种材料就有了意想不到的的特性。比方几纳米长的电极，就可以将芯片运行速度提高几

16、万倍;由纳米材料制成的金属强度比一般金属高十几倍，而自身像橡胶一样富有弹性;纳米陶瓷保存了陶瓷的耐高温存高强度的特性却又表现出塑性。还有很多关于纳米的奇特的性能和应用的故事。总之，人们对纳米寄予了很大的期望。目前世界上纳米晶体材料的制作技术可以分为三大类，一是外力合成法，如机械研磨;二是电沉积的方法，如电镀沉积、等离子体沉积;三是相变界面形成法。其中电镀方法与其它方法相比有其自身的特点，一是很多单一金属可以被电镀出来，二是技术难度相对较小。因此，随着对纳米材料争辩和需求的增长，使用电镀技术来研制和生产纳米材料将不会是很远的事情。3 电镀成型说起电镀成型，很简洁让人想到电铸。但这里所说的电镀成型

17、与传统的电铸有其不同之处。电铸需要有一个母型或模胎，再在上面电铸后成型。而电镀成型是指在没有母型的状况下， 在特制的电解液内，由电极进展选择性间歇放电来进展电沉积，当这种放电受电脑把握时， 可以依据电脑内存储的信息镀出所需要的外形。这听起来像科学梦想，但很多制造正是源于科学梦想的。信任在更多富有想象力的电镀技术工作者的努力下，电镀技术还会有更多的用途被开发出来。参考文献：1 向国朴.脉冲电镀的理论与应用M.天津:天津科学技术出版社，1989.10-20.2 扈心坦.镀铁技术在国内的进展J.电镀与环保， 1995， 15(3): 8-12.3 姜晓霞，沈伟.化学镀理论及实践M.北京:国防工业出版社，2022.1871904 杨焕龙.电刷镀技术.1991(1)，20255 陈长兴等，电刷镀技术，1991(钓，朽6 赵景瑞等.电刷镀技术.1985(3)