| 词条 | 电镀工艺 |
| 释义 | 复制搜索 概述电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。镀层性能不同于基体金属，具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层，装饰性镀层及其它功能性镀层。 电镀的基本原理电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。 例如：镀镍时，阴极为待镀零件，阳极为纯镍板，在阴阳极分别发生如下反应： 阴极(镀件)：Ni2++2e→Ni (主反应) 2H++e→H2↑ (副反应) 阳极(镍板)：Ni －2e→Ni2+ (主反应) 4OH-－4e→2H2O+O2+4e (副反应) 不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来，如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出.根据实验，金属离子自水溶液中电沉积的可能性，可从元素周期表中得到一定的规律，如表1.1所示。 阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极，大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极，如：镀锌为锌阳极，镀银为银阳极，镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难，使用不溶性阳极，如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅，铅-锡合金，铅-锑合金等不溶性阳极。 工艺过程一般包括电镀前预处理，电镀及镀后处理三个阶段。 完整过程： 1、浸酸→全板电镀 铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级 →浸酸→镀锡→二级逆流漂洗 2、逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗 →镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干工艺要求 1. 镀层与基体金属、镀层与镀层之间，应有良好的结合力。 2. 镀层应结晶细致、平整、厚度均匀。 3. 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。 4. 镀层应具有规定的各项指标，如光亮度、硬度、导电性等。 5. 电镀时间及电镀过程的温度，决定镀层厚度的大小。 影响电镀工艺质量的因素主盐体系每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系.如镀锌有氰化镀锌，锌酸盐镀锌，氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌)，氨盐镀锌，硫酸盐镀锌等体系。 每一体系都有自己的优缺点，如氰化镀锌液分散能力和深度能力好，镀层结晶细致，与基体结合力好，耐蚀性好，工艺范围宽，镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点.但是剧毒，严重污染环境.氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；镀层的光亮性和整平性优于其它体系；电流效率高，沉积速度快；氢过电位低的钢材如高碳钢，铸件，锻件等容易施镀.但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性，一方面会对设备造成一定的腐蚀，另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件。 添加剂添加剂包括光泽剂,稳定剂,柔软剂,润湿剂，低区走位剂等.光泽剂又分为主光泽剂，载体光亮剂和辅助光泽剂等.对于同一主盐体系，使用不同厂商制作的添加剂，所得镀层在质量上有很大差别.总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好，台湾次之，大陆产的相对而言比前两类都逊色。 主盐与具体某一厂商的添加剂的联合决定了使用的镀液的整体性能.优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足.如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多氰化镀锌镀液的深度能力好 。 电镀设备挂具：方形挂具与方形镀槽配合使用，圆形挂具与圆形镀槽配合使用. 圆形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀，方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度，使用如图所示的椭圆形阳极排布。 搅拌装置：促进溶液流动，使溶液状态分布均匀，消除气泡在工件表面的停留. 电源： 直流，稳定性好，波纹系数小.。 后处理电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能，如耐蚀性，抗变色能力，可焊性等。 脱水处理： 水中添加脱水剂，如镀亮镍后处理。 钝化处理： 提高镀层耐蚀性，如镀锌。 防变色处理：水中添加防变色药剂，如镀银，镀锡，镀仿金等。 提高可焊性处理：如镀锡 因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。 电镀分类按照镀层组成分类镀铬 铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽位很负，但它有很强的钝化性能，大气中很快钝化，显示出具有贵金属的性质，所以铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定，但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。 铬层硬度高，耐磨性好，反光能力强，有较好的耐热性。在500°C以下光泽和硬度均无明显变化；温度大于500°C开始氧化变色；大于700°C才开始变软。 由于镀铬层的优良性能，广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。 镀铜 镀铜层呈粉红色，质柔软，具有良好的延展性、导电性和导热性，易于抛光，经过适当的化学处理可得古铜色、铜绿色、黑色和本色等装饰色彩。镀铜易在空气中失去光泽，与二氧化碳或氯化物作用，表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层，受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜，因此，做为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层。 镀镉 镉是银白色有光泽的软质金属，其硬度比锡硬，比锌软，可塑性好，易于锻造和辗压。镉的化学性质与锌相似，但不溶解于碱液中，溶于硝酸和硝酸铵中，在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒，必须严格防止镉的污染。因为镉污染后的危害很大，价格昂贵，所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有：氨羧络合物镀镉、酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉、碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等。 镀锡 锡具有银白色的外观，原子量为118.7，密度为7.3g/cm^3，熔点为2320℃，原子价为二价和四价，故电化当量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h。锡具有抗腐蚀、无毒、易铁焊、柔软和延展性好等优点。锡镀层有如下特点和用途：1、化学稳定性高；2、在电化序中锡的标准电位纰铁正，对钢铁来说是阴极性镀层，只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体；3、锡导电性好，易焊；4、锡从-130℃起结晶开始开始发生变异，到-300℃将完全转变为一种晶型的同素异构体，俗称”锡瘟”，此时已完全失去锡的性质；5、锡同锌、镉镀层一样，在高温、潮湿和密闭条件下能长成晶须，称为长毛；6、镀锡后在2320℃以上的热油中重溶处理，可获得有光泽的花纹锡层，可作日用品的装饰镀层。 镀锌 锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化。在潮湿的空气中，锌表面会生成碱式碳酸锌膜。在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛中，锌的耐蚀性较差，尤其在高温高湿含有机酸的气氛里，锌镀层极易被腐蚀。 锌的标准电极电位为-0.76V，对钢铁基体来说，锌镀层属于阳极性镀层，它主要用于防止钢铁的腐蚀，其防护性能的优劣与镀层厚度关系甚大。 锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后，能显著提高其防护性和装饰性。近年来，随着镀锌工艺的发展，高性能镀锌光亮剂的采用，镀锌已从单纯的防护目的进入防护-装饰性应用。 镀锌溶液有氰化物镀液和无氰镀液两类。氰化物镀液中分微氰、低氰、中氰、和高氰几类。无氰镀液有碱性锌酸盐镀液、铵盐镀液、硫酸盐镀液及无氨氯化物镀液等。氰化镀锌溶液均镀能力好，得到的镀层光滑细致，在生产中被长期采用。但由于氰化物剧毒，对环境污染严重，近年来已趋向于采用低氰、微氰、无氰镀锌溶液。 按获取镀层方式分挂镀(Rack Plating) 常规电镀 滚镀(Barrel Plating) 电刷镀 脉冲电镀 电铸 装饰性电镀，如镀金，镀银，铜╱镍/装饰铬电镀 防护性电镀，如镀锌 耐磨性电镀，如镀硬铬 功能性电镀 提高可焊性电镀，如镀锡 增强导电性，如镀银，镀金 电镀工艺的分类与流程说明目前电镀工艺广泛应用在国民生产的各个领域,只有认真操作才能有效节约能源、保护环境。在以下简单介绍一下有关电镀工艺的一些基本知识。电镀工艺的分类:酸性光亮铜电镀电镀镍/金电镀锡。 工艺流程:浸酸→全板电镀铜→酸性除油→微蚀→浸酸→镀锡→浸酸→图形电镀铜→镀镍→浸柠檬酸→镀金。 流程说明。 (1)浸酸。 ①作用与目的:除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在5%～10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定。 ②使用C.P级硫酸,酸浸时间不宜太长,防止板面氧化;在使用一段时间后,酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀铜缸和板件表面。 (2)全板电镀铜。 ①作用与目的:保护刚刚沉积的薄薄的化学铜,防止被酸浸蚀掉,通过电镀将其加后到一定程度。 ②全板电镀铜相关工艺参数:槽液主要成分有硫酸铜和硫酸,采用高酸低铜配方,保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔的深镀能力;硫酸含量多在180到240克/升;硫酸铜含量一般在75克/升左右,槽液中可有微量的氯离子,作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果;铜光剂的添加量在3～5ml/L,铜光剂的添加一般按照千安小时的方法或者根据实际生产板效果来补充;全板电镀的电流一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积计算;铜缸温度一般控制在22～32度。 ③工艺维护:每日根据千安小时来及时补充铜光剂;检查过滤泵是否工作正常;每隔2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析并通过霍尔槽试验来调整光剂含量及时补充;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头,及时补充钛篮中的阳极铜球;每月应检查阳极的钛篮袋有无破损并及时更换;并检查阳极钛篮底部是否堆积有阳极泥;每半年左右具体根据槽液污染状况决定是否需要大处理;每两周要更换滤泵的滤芯。 ④阳极铜球内含有少量的磷,目的是降低阳极溶解效率,减少铜粉产生。 ⑤补充药品时,如添加量较大量硫酸铜或硫酸时,应分几次缓慢补加;否则会造成槽液温度过高,光剂分解加快,污染槽液。 (3)酸性除油。 ①目的与作用:除去线路铜面上的氧化物,保证一次铜与图形电镀铜或镍之间的结合力。 ②使用酸性除油剂,生产时只需控制除油剂浓度和时间即可。 (4)微蚀。 ①目的与作用:清洁粗化线路铜面,确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力。 ②微蚀剂采用过硫酸钠。 (5)浸酸。 ①作用与目的:除去板面氧化物,防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定。 ②使用C.P级硫酸酸浸,时间不宜太长,防止氧化。 (6)图形电镀铜,又叫二次铜。 目的与作用:为满足各线路额定的电流负载,各线路和孔铜需要达到一定的厚度,线路镀铜就是将孔铜和线路铜加厚到一定的厚度。 (7)电镀锡。 ①目的与作用:图形电镀纯锡目的是用纯锡单纯作为金属抗蚀层,保护线路蚀刻。 ②槽液主要由硫酸亚锡,硫酸和添加剂组成;硫酸亚锡含量控制在35克/升左右,硫酸控制在10%左右;镀锡添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果;电镀锡的电流计算一般按1.5安/平方分米乘以板上可电镀面积;锡缸温度维持在室温状态,一般控制在22～30度,因此在夏季因温度太高可加装冷却温控系统。 ③工艺维护:每日根据千安小时来及时补充镀锡添加剂剂;检查过滤泵是否工作正常;每个2～3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析并通过霍尔槽试验来调整镀锡添加剂含量;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头;每月检查阳极袋有无破损并及时更换;并检查阳极袋底部阳极泥;每两周要更换过滤泵的滤芯。 ④补充药品时过程同上,不再详述。 (8)镀镍。 ①目的与作用:镀镍层主要作为铜层和金层之间的阻隔层,防止金铜互相渗透,影响板子的可焊性和使用寿命;同时有镍层打底也大大增加了金层的机械强度。 ②全板电镀铜相关工艺参数:镀镍添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果,添加量大约200ml/KAH;图形电镀镍的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积;镍缸温度维持在40～55度之间。 ③工艺维护:每日根据千安小时来及时补充镀镍添加剂;检查过滤泵是否工作正常;每个2～3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析并通过霍尔槽试验来调整镀镍添加剂含量及时补充;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头,及时补充钛篮中的阳极镍角,用低电流电解6～8小时;每月应检查阳极的钛篮袋有无破损并及时更换;并检查阳极钛篮底部是否堆积有阳极泥;每两周药更换过滤泵的滤芯。 ⑤补充药品时过程同上,不再详述。 (9)电镀金:分为电镀硬金和水金工艺,槽液组成基本一致,硬金槽内多了一些微量金属镍、钴、铁等元素。 ①目的与作用:金是贵金属,具有可焊性、耐氧化性、抗蚀性、接触电阻小、合金耐磨性好等特点。 ②目前线路板电镀金主要为柠檬酸金槽浴,维护简单,操作方便。 ③水金金含量控制在1克/升左右,pH值4.5左右,温度35°左右。 ④主要添加药品有酸式调整盐、碱式调整盐、导电盐、镀金补充添加剂以及金盐等。 ⑤金板电镀后应用纯水洗作为回收水洗,同时也可用来补充金缸蒸发变化的液位。 ⑥金缸应采用镀铂钛网做阳极。 ⑦金缸有机污染应用碳芯连续过滤,并补充适量镀金添加剂。 评价电镀工艺一般有哪些指标评价任何电镀工艺都要用到若干通用指标，通常分为与镀液性能有关的指标和与镀层性能有关的指标。镀液指标是电镀工艺的主要指标，包括镀液的电流效率(与沉积速度有关)、分散能力、深镀能力、镀层结晶状态、镀液稳定性和可操作性(包括工艺条件的控制、对设备有无特别要求)、对环境的影响程度、经济效益(电镀加工成本)等。 镀层性能指标是电镀工艺所保证的镀层性能和质量的指标，是直观地评价电镀工艺水平的重要指标，比如镀层的装饰性能、光亮程度、抗腐蚀性能、镀层脆性、镀层孔隙率等。功能性镀层则要加上功能性能指标，比如电导率、反射光系数、可焊性、耐磨性等。 这两类指标都属于水平较高的先进工艺，有时镀液性能指标好的工艺，不一定有好的镀层指标；而有些镀层指标好的工艺，镀液指标却并不好。人们通常以镀层指标为主来判断和选择电镀工艺，也就是说为了获得好的镀层有时不得不采用镀液性能差的镀种，比如装饰镀铬就是典型的例子。许多氰化物电镀也是镀层性能好但对环境影响大的镀种。 电镀工艺参数的管理在了解了电镀工艺参数的影响以后，再来谈电镀工艺参数的管理就比较简单了。只有认识到了这些参数的重要性，并且知道参数波动的影响，才能加以合理的管理。 由于工艺管理直接影响到生产的效率和产品的成本。因此，对工艺参数的管理要讲合理性，管得不好，会经常停产调整镀液，这是很大的浪费。但是，管得过头，会增加管理成本，增加资源的额外消耗，也是要不得的。 通过电镀工艺参数的构成可以将这些参数分为两大类，一类是建立生产线过程中，一经设定就相对固定的因素，有如先天性因素，除非出现故障，变动不会很大，比如，整流电源的波形、阴极移动的速度、过滤机的流量、镀槽的大小和结构等，这些参数一定要在设计阶段加以控制，并留有余地；另一类是在电镀生产中经常会发生波动的参数，必须通过监控随时加以调整，我们说的生产中的工艺参数的管理，主要指的是这类可变参数的管理。 不过在电镀生产管理的实践中，对可变工艺参数管得过松是常态。很多镀液和人一样是处于亚健康状态，勉强维持生产，时间长了就会出问题。比如，不少企业的阳极的面积经常是处于不足状态，原因是阳极金属材料的购进不及时，几乎没有库存，且费用较高，成为企业能省就省的对象。 电镀工艺可变参数日常管理的要素主要有以下几项。 (1)温度管理 温度对电镀的影响前面已经有了详细的介绍，温度对电镀表面质量、电镀效率等都有重要影响。因此，凡是需要升温的镀种，都应该有恒温控制的升温设备，并要求员工做镀液的温度记录。当然从能源节约的角度，要尽量采用常温工艺。但是有些镀种目前只能在一定的高温下工作才行。关键是加强管理，防止过热造成的能源和镀液蒸发的浪费。 对温度管理不限于镀槽，热水洗的温度也应该加以管理。很多电镀企业只重视镀槽的温度控制，而不管热水，不是加热不足，就是加热过度，对质量不利也浪费资源。 (2)镀液pH值管理 镀液的pH值是比较隐蔽的变动因素，往往是出了问题时才被发现。因此，经常检测镀液的pH值是完全必要的。对于要求较严格的镀种，最好是能采用由传感器控制的数字式pH显示器。这样就能及时了解镀液的pH值。最简易的办法是用精密试纸在现场进行测量。要让操作者也有试纸可用。不要只有工艺人员才有试纸。这样可以保证镀液pH值处在更多人监控的状态。 (3)镀液成分管理 镀液成分的管理主要要通过化学分析的方法来获取信息。设立有企业或部门自己的化学分析室的组织，这个问题就比较好办。定期按规定抽样测试就行了。 没有自己分析室的电镀企业，因为嫌拿镀液外出分析既麻烦又费钱，将镀液的分析周期定得很长，超过了正常要求的分析时间。镀液成分失调，经常是出了问题才分析补料。 因此，要根据生产的频度和物料消耗的情况，或根据受镀面积等，测算出镀液成分消耗的基本规律，来对镀液进行定期的分析，加工量大的时候，每一两天就要分析一次，加工量小的时候，至少每周要分析一次。同时，工艺人员则要定期对镀液进行霍尔槽试验，以确定镀液是处在最佳工艺范围。霍尔槽试验不仅仅是电镀工艺开发的重要工具，也是电镀现场管理的重要手段。 其他电镀单金属方面还有镀铅、镀铁、镀银、镀金等。电镀合金方面有：电镀铜基合金，电镀锌基合金，电镀镉基、铟基合金，电镀铅基、锡基合金，电镀镍基、钴基合金、电镀钯镍合金等。复合电镀方面有：镍基复合电镀，锌基复合电镀，银基复合电镀，金刚石镶嵌复合电镀。 阳极泥电解精练时落于电解槽底的泥状细粒物质。主要由阳极粗金属中不溶于电解液的杂质和待精练的金属组成。往往含有贵重和有价值的金属，可以回收作为提炼金、银等贵重金属的原料。 复制搜索 |
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