1电镀工艺

电镀基础知识培训讲义一电镀简介1.什么叫电镀？电镀：溶液中的金属阳离子在通直流电的条件下，得到电子而沉积在工件（阴极）上的一个氧化还原过程。以电镀镍为例：阴极反应：Ni2++2e→Ni↓正2H++2e→H2↑副阳极反应：Ni-2e→Ni2+正4OH--4e→2H2O+O2↑副在电镀过程中希望没有副反应发生，即提高电流效率到百分之百。电流效率：电极上通过单位电量时，某一反应所形成之产物的实际质量与其电化当量之比。η=m1/m×100%=m1/I·t·×100%R表示电化当量为什么电镀镍槽内PH电镀时会有上升的趋势？？？电镀的作用电镀层可分为三大类：⑴装饰性镀层⑵功能性镀层（防护、耐磨、可焊性能、电性能、磁性能等等）例：化学镀镍层硬度可达500-600D.P.H经热处理后（400℃）可达到900-1000D.P.H⑶功能-装饰性镀层一般电镀层都是为了防护。这要求⑴镀层与基体金属结合牢固，附着力好。⑵镀层完整，结晶致密，孔隙率小。⑶具有良好的物理、化学及机械性能。⑷镀层厚度符合标准，分布要均匀。分类按照电镀工件的装载方式可分为：⑴滚镀⑵挂镀一般数目大、体积小的工件，采用滚镀，大的工件采用挂镀。电镀的结晶过程电结晶：电镀时，溶液中的简单金属离子或其络离子，在电极与溶液界面间获得电子，被还原成为具有一定结构的金属晶体。工艺参数有：①阴极电流密度②温度③搅拌④PH值⑴阴极电流密度小，阴极极化作用小，镀层结晶晶粒较粗。阴极电流密度大，阴极极化作用大，镀层结晶晶粒较细。阴极上的电流密度过大，超过允许的上限值，阴极附近严重缺乏金属离子导致阴极的尖端和凸出处产生树枝状的金属镀层，或者在整个阴极表面上产生海绵的疏松镀层，生产中的烧焦现象就是此原因。⑵温度负面作用：提高温度加快电镀速度，降低阴极极化作用，使镀层结晶变粗。正面作用：提高温度可以提高允许电流密度的上限值，还可以提高溶液的导电性，促进阳极溶解。⑶搅拌搅拌降低阴极的浓差极化作用，但可以提高允许电流密度上限值，增大阴极极化。采用搅拌可以在较高电流密度下得到紧密细致的镀层。采用搅拌的电镀液必须进行定期或连续过滤以除去溶液中的各种固体杂质，否则会降低镀层的结合力并使镀层粗糙、疏松、多孔。⑷PH值PH值高：镀液有较好覆盖能力和较高阴极电流效率。但是PH值过高，镀层中有可能夹杂碱式镍盐，使镀层结晶变粗。PH值低：阳极溶解好，可以提高操作电流密度，但H2析出多降低阴极电流效率，镀层容易产生针孔。镀液中各成份的作用⑴主盐：指能在阴极上沉积出所要求的镀层金属的盐。主盐浓度高：可采用较高的阴极电流密度→溶液的导电性和阴极电流效率高。主盐浓度低：中采用阴极电流密度低→分散能力和覆盖能力较好。⑵阳极肋溶剂：CL-可以提高镍块的溶解速度。⑶缓冲剂、H3BO3控制PH值稳定在一定的范围之内。⑷添加剂：改善镀液的性能，提高阴极极化，改善镀层的外观。主要有：光亮剂②整平剂③润湿剂④应力消除剂⑤镀层细化剂电镀层性能测试方法（一）外观检验检验时间用眼睛观察。按照外观，将镀件分为合格、缺陷和废品三类。所有镀层外观不允许有黄点、黄斑、发黑、水印等问题。（二）结合力结合力：指镀层与基体金属的结合强度，即单位表面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。结合力不好多数是因为镀前处理不良所致，镀液不干净也会造成结合力不良。检验方法：弯曲试验工件在处力作用下弯曲180℃，检查弯曲部分，镀层不起皮，不脱落为合格。此法适用于薄形零件、线材、弹簧等产品。锉刀试验划痕试验热震试验（三）厚度的测量1、破坏检测法电解测厚（阳极溶解）DJH测厚仪非破坏检测法X射线光谱测定、光切显微法。（四）孔隙率的测定孔隙：是指镀表面直至基体金属的细小孔道。孔隙率：单位面积镀层上孔隙的数目。检验方法：贴滤纸法、涂膏法、浸渍法。贴滤纸法基体金属镀层种类溶液成份浓度时间斑点特征钢镍铁氧化钾氯化钠10g/l20g/l5min蓝色点方法：⑴清洗试样表面，如镀后立即检验，可不必除油。⑵将浸润相应检测液的滤纸紧贴在被测试样表面上。至规定时间后，揭下滤纸，用去离子水小心冲洗，置于干净的玻璃板上晾干。⑶计算孔隙率=η/S其中η表示斑点总数，S表示所测试样面积。浸渍法镀层基体金属溶液成分斑点特征镍钢铁氰化钾10g/l氯化钠20g/l蓝色点检验方法：将预处理净化过后试样放入相应检测液中静止30s，取出并用布吸去水分，干燥后观察零件表面的有色斑点数。（五）镀层耐蚀性能盐雾试验公司目前使用腐蚀液NaCl:25g/lNa2SO4:4g/lCaCl2:1.2g/lMgCl2:11g/l生产中所用光剂根据公司对电池盖帽各项要求（①点焊性能好②致密度好③防腐性好④外观好），车间选用了华美公司的BTL半亮镍光剂。该光亮剂有四种：BTL开缸剂、TL-2整平剂、B补充剂、62A润湿剂。开缸时各光剂添加如下：BTL开缸剂：10ml/lB补充剂：0.15ml/l62A:2.5ml/l开缸剂这个光亮剂在镀液开缸剂时加入，是一稳定的添加剂，它能保持镀层极佳的延展力及整平力。B补充剂B与TL-2配合使用可以在很宽的电流密度范围内产生均匀半光亮的镀层。该光剂消耗率为0.4L/10000Ah，但在实际生产中要根据实际情况调节。62A润湿剂62A能减少溶液的表面张力，防止产生针孔，一般情况下浓度为2.5ml/l，但是如果溶液被油脂污染，需要浓度大于2.5ml/l。可以通过测量表面张力，可以进行必要的添加。正常情况下为45dgnes/cm。第2页Cl-离子质量浓度对镀层内应力的影响众所周知，Cl-离子是保证电沉积镍电解液中阳极正常溶解的必不可少的组分，但是Cl-离子的引入会使镀层产生拉应力，在本文介绍的新型电解液的测量中也证实了这个结论。由图示出的Cl-离子质量浓度对镀层内应力影响的曲线看出，随着Cl-离子质量浓度的增加，镀层拉应力增大，Cl-离子的质量浓度维持在9-12g/L时，可获得较小内应力的镀层。-20-15-10-50612182126••••CCl-/g•L-1Cl-离子质量浓度与内应力的关系曲线5•σ/MPa电解液PH值对镀层内应力的影响给出了电解液的PH值与镀层内应力的关系曲线。由曲线可以看出，当电解液的PH值维持在3-4时，镀层的内应力最小（极小的压应力）。当PH值小于3或者大于4时，镀层内均产生拉应力，而且随着电解液PH值降低或增加，镀层的拉应力也跟着增加。σ/MPa32456-10010203040PHPH值与内应力的关系曲线••••••第1页图为电解液中Ni2+离子质量浓度与镀层内应力之间的关系曲线。由图曲线可以看出，当Ni2+离子质量浓度较低时，随着Ni2+离子质量浓度的增加镀层的压应力逐渐减小；当Ni2+离子质量浓度为70g/L左右时，镀层内应力为零；随后则出现拉应力，Ni2+离子质量浓度越高，拉应力越大。-0.500.51.01.56570758085••••CNi2+/g•L-1σ/MPa图中表示Ni2+离子质量浓度与内应力的关系曲线镍盐质量浓度对镀层内应力的影响第4页电解液温度对镀层内应力的影响电解液温度对电沉积镍层内应力的影响示于图。由图中曲线可以看出，随着电解液温度升高，镀层压就历程减小，达零应力后，随着温度升高，镀层拉应逐渐增大在55-60℃时镀层内应力近似为零。σ/MPa4035455055-40-30-20-100θ/℃PH值与内应力的关系曲线•••••60第5页阴极电流密度对镀层内应力的影响图为阴极电流密度与镀层内应力之间的关系曲线。由图曲线可以看出，在电流密度较低的范围内，随着电流密度的增加，镀层的拉应力逐渐减小，达到零应力后，随电流密度的增加，镀层的拉应力增大。欲获得接近零应力的镀层，阴极电流密度可以控制在3-6A/dm2的范围内。20468-100102030JK/A/dm-2阴极电流密度与内应力的关系曲线••••••σ/MPa