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電鍍基本知識介紹陳懷超（2001-10-20）1 電鍍基本原理電鍍是一種電化學(xué)過程也是一種氧化還原過程。電鍍的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極金屬板作為陽極接直流電源后在零件上沉積出所需的鍍層。 例如鍍鎳時陰極為待鍍零件陽極為純鎳板在陰陽極分別發(fā)生如下反應(yīng)陰極(鍍件)Ni2+2eNi (主反應(yīng)) 2H+eH2 (副反應(yīng))陽極(鎳板)Ni 2eNi2+ (主反應(yīng)) 4OH-4e2H2O+O2+4e (副反應(yīng)) 不是所有的金屬離子都能從水溶液中沉積出來如果陰極上氫離子還原為氫的副反應(yīng)占主要地位則金屬離子難以在陰極上析出。根據(jù)實驗金屬離子自水溶液中電沉積的可能性可從元素周期表中得到一定的規(guī)律如表1.1所示 陽極分為可溶性陽極和不溶性陽極大多數(shù)陽極為與鍍層相對應(yīng)的可溶性陽極如鍍鋅為鋅陽極鍍銀為銀陽極鍍錫-鉛合金使用錫-鉛合金陽極。但是少數(shù)電鍍由于陽極溶解困難使用不溶性陽極如酸性鍍金使用的是多為鉑或鈦陽極。鍍液主鹽離子靠添加配制好的標準含金溶液來補充。鍍鉻陽極使用純鉛鉛-錫合金鉛-銻合金等不溶性陽極。2 電鍍基本工藝及各工序的作用21 基本工序(磨光拋光)上掛脫脂除油水洗(電解拋光或化學(xué)拋光)酸洗活化(預(yù)鍍)電鍍水洗(后處理)水洗干燥下掛檢驗包裝22 各工序的作用2.2.1 前處理施鍍前的所有工序稱為前處理其目的是修整工件表面除掉工件表面的油脂銹皮氧化膜等為后續(xù)鍍層的沉積提供所需的電鍍表面。前處理主要影響到外觀，結(jié)合力據(jù)統(tǒng)計60%的電鍍不良品是由前處理不良造成所以前處理在電鍍工藝中占有相當重要的地位。在電鍍技朮發(fā)達的國家非常重視前處理工序前處理工序占整個電鍍工藝的一半或以上因而能得到表面狀況很好的鍍層和極大地降低不良率。 噴砂 除去零件表面的銹蝕焊渣積碳舊油漆層和其它干燥的油污除去鑄件鍛件或熱處理后零件表面的型砂和氧化皮除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕降低零件表明的粗糙度以提高油漆和其它涂層的附著力使零件呈漫反射的消光狀態(tài)磨光 除掉零件表明的毛刺銹蝕劃痕焊縫焊瘤砂眼氧化皮等各種宏觀缺陷以提高零件的平整度和電鍍質(zhì)量。拋光 拋光的目的是進一步降低零件表面的粗糙度獲得光亮的外觀。有機械拋光化學(xué)拋光電化學(xué)拋光等方式。脫脂除油 除掉工件表面油脂。有有機溶劑除油化學(xué)除油電化學(xué)除油擦拭除油滾筒除油等手段。酸洗 除掉工件表面銹和氧化膜。有化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗。2.2.2 電鍍 在工件表面得到所需鍍層是電鍍加工的核心工序此工序工藝的優(yōu)劣直接影響到鍍層的各種性能。此工序中對鍍層有重要影響的因素主要有以下幾個方面2.2.2.1主鹽體系 每一鍍種都會發(fā)展出多種主鹽體系及與之相配套的添加劑體系。如鍍鋅有氰化鍍鋅鋅酸鹽鍍鋅氯化物鍍鋅(或稱為鉀鹽鍍鋅)氨鹽鍍鋅硫酸鹽鍍鋅等體系。每一體系都有自己的優(yōu)缺點如氰化鍍鋅液分散能力和深度能力好鍍層結(jié)晶細致與基體結(jié)合力好耐蝕性好工藝范圍寬鍍液穩(wěn)定易操作對雜質(zhì)不太敏感等優(yōu)點。但是劇毒嚴重污染環(huán)境。氯化物鍍鋅液是不含絡(luò)合劑的單鹽鍍液廢水極易處理鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其它體系電流效率高沉積速度快氫過電位低的鋼材如高碳鋼鑄件鍛件等容易施鍍。但是由于氯離子的弱酸性對設(shè)備有一定的腐蝕性一方面會對設(shè)備造成一定的腐蝕另一方面此類鍍液不適應(yīng)需加輔助陽極的深孔或管狀零件。2.2.2.2添加劑 添加劑包括光澤劑，穩(wěn)定劑，柔軟劑，潤濕劑低區(qū)走位劑等。光澤劑又分為主光澤劑載體光亮劑和輔助光澤劑等。對于同一主鹽體系使用不同廠商制作的添加劑所得鍍層在質(zhì)量上有很大差別?？傮w而言歐美和日本等發(fā)達國家的添加劑最好臺灣次之大陸產(chǎn)的相對而言比前兩類都遜色。 主鹽與具體某一廠商的添加劑的聯(lián)合決定了使用的鍍液的整體性能。優(yōu)秀的添加劑能彌補主鹽某些性能的不足。如優(yōu)秀的氯化物鍍鋅添加劑與氯化物主鹽配合得到的鍍液深鍍能力比許多氰化鍍鋅鍍液的深度能力好。2.2.2.3 電鍍設(shè)備（1） 掛具方形掛具與方形鍍槽配合使用圓形掛具與圓形鍍槽配合使用。 圓 形鍍槽和掛具更有利于保證電流分布均勻方形掛具則需在掛具周圍加設(shè)諸如鐵絲網(wǎng)之類的分散電流裝置或縮短兩側(cè)陽極板的長度使用如圖所示的橢圓形陽極排布。（2） 攪拌裝置促進溶液流動使溶液狀態(tài)分布均勻消除氣泡在工件表面的 停留。（3） 電源 直流穩(wěn)定性好波紋系數(shù)小。2.2.3 后處理 電鍍后對鍍層進行各種處理以增強鍍層的各種性能如耐蝕性抗變色能力可焊性等。 脫水處理 水中添加脫水劑如鍍亮鎳后處理 鈍化處理 提高鍍層耐蝕性如鍍鋅 防變色處理水中添加防變色藥劑如鍍銀 提高可焊性處理如鍍錫因此后處理工藝的優(yōu)劣直接影響到鍍層這些功能的好壞。3. 電鍍的分類3.1按鍍層組成分單金屬電鍍(應(yīng)用較廣的鍍層有鋅鎘銅鉻錫鎳金銀等) 二元合金電鍍(常用的有錫-鉛合金鋅-鎳鋅-鈷銅-錫等)合金電鍍 三元合金電鍍(常用的有銅-錫-鋅鋅-鎳-鐵等) 多元合金電鍍(基本處于研究階段)復(fù)合電沉積 (電鍍層中嵌入固體顆粒形成復(fù)合鍍層)3.2 按獲取鍍層方式分 掛鍍(Rack Plating) 常規(guī)電鍍 滾鍍(Barrel Plating) 電刷鍍 脈沖電鍍 電鑄 裝飾性電鍍?nèi)珏兘疱冦y銅鎳裝飾鉻電鍍 防護性電鍍?nèi)珏冧\ 耐磨性電鍍?nèi)珏冇层t 功能性電鍍 提高可焊性電鍍?nèi)珏冨a 增強導(dǎo)電性如鍍銀鍍金 .4 電鍍在表面處理技術(shù)領(lǐng)域的地位4.1 表面處理的方式和手段 電鍍(電沉積) 陽極氧化(鋁鎂鈦及它們的合金) 化學(xué)氧化(鋁及其合金鋼鐵) 電化學(xué)及化學(xué)轉(zhuǎn)化 鉻酸鹽處理(鋼鐵上的鋅鉻鍍層鋁鎂銅) 磷酸鹽處理(磷化) 熱浸鍍(常用的有熱浸鋅錫鋁鉛) 火焰噴涂 氣噴涂 爆炸噴涂 熱噴涂 電弧噴涂 電噴涂 等離子噴涂 高頻感應(yīng)噴涂 橡膠涂層 非金屬涂覆 塑料涂層 油漆涂層 滲鍍 化學(xué)氣象沉積 擴散涂鍍 真空鍍膜 包鍍 達克羅(Dacromet浸入鋅鋁鋅鉻漿液中形成涂層然后烘烤干燥)4.2 電鍍的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 電鍍由于工藝和技朮成熟在金屬精飾中按噸位計占加工的首位。電鍍的發(fā)展分三個時期第一時期為改善光澤或耐蝕性第二時期為因勞力不足而邁向勝利化自動化第三時期為減輕公害問題。電鍍不可避免帶來環(huán)境污染問題隨著其它污染小的新技朮的發(fā)展電鍍使用范圍正面臨著逐漸被壓縮的威協(xié)。另一方面電鍍本身也正在大力開發(fā)污染小新工藝同時開發(fā)能獲取新功能鍍層的工藝以拓展自身的生存空間。5 新產(chǎn)品開發(fā)段表面處理的工作內(nèi)容5.1根據(jù)產(chǎn)品的用途和功能確定合適的表面處理方式。進行表面處理前需弄清使用材料，材料金屬學(xué)狀態(tài)，材料的表面狀態(tài)鍍層厚度耐蝕性要求外觀要求每個電鍍面的等級鍍層檢驗規(guī)范等。以上內(nèi)容確定后才能確定合適表面處理方式和具體工藝。同為一種電鍍由于材料的種類表面狀態(tài)金屬學(xué)狀態(tài)不同所采取的工藝會有很大的不同如鈦材上鍍銀與普通鋼材鍍銀工藝上的區(qū)別對鋼材除油活化(鹽酸)鍍銅鍍鎳預(yù)鍍銀鍍銀對鈦材除油浸蝕(含氟化物的溶液)活化預(yù)鍍銀鍍銀5.2 尋找合適的供貨商(針對NWE現(xiàn)有狀況而言)基于NWE沒有自己的表面處理部門尋找到合適供貨商對NWE產(chǎn)品的表面處理至關(guān)重要是現(xiàn)階段所有表面處理工作重心和核心。5.3 供貨商的管控和輔導(dǎo)(針對NWE現(xiàn)有狀況而言) 由委外加工單位組織產(chǎn)工和品保派相關(guān)技朮工程師參與。6表面處理外協(xié)商的尋找和管控61 部分表面處理外協(xié)商介紹公司名稱年總產(chǎn)值硬件設(shè)施加工產(chǎn)品來源廠房及設(shè)備配置使用工藝人員構(gòu)成管理規(guī)范宏升電鍍廠2千萬租用廠房有專門的工藝管控室和質(zhì)量管控室電鍍加工為手工進行上掛后運輸?shù)郊庸ぞ€和產(chǎn)品加工完成后輸送到下掛和檢驗室為自動線日本和香港產(chǎn)的藥劑總經(jīng)理有豐富的表面處理經(jīng)驗各部門經(jīng)理主要負責業(yè)務(wù)對工藝和質(zhì)量管控參與不多未見到成文管理規(guī)范大陸中有氧化廠租用廠房無專門的工藝管控室和質(zhì)量管控室所有工序皆為手工進行大陸產(chǎn)的藥劑有一來自航空工業(yè)的老專家負責技朮指導(dǎo)其余人員在技朮方面皆不專業(yè)無成文的管理規(guī)范大陸恒基3億租用廠房有專門的工藝管控室和質(zhì)量管控室電鍍加工為手工進行上掛后運輸?shù)郊庸ぞ€和產(chǎn)品加工完成后輸送到下掛和檢驗室為自動線大部分為香港產(chǎn)的藥劑每個生產(chǎn)部門經(jīng)理皆為技朮工程師工藝管控也由有經(jīng)驗的工程師主導(dǎo)工作有成文的管理規(guī)范香港和東南亞62 常見工藝和質(zhì)量管控手段管控手段管控內(nèi)容常用儀器工藝管控*化學(xué)分析鍍液主鹽濃度酸堿度滴定管滴定架標準液指示劑*安時計荷氏槽添加劑安時計荷氏槽電導(dǎo)率測試雜質(zhì)濃度電導(dǎo)率測試儀*pH值測試酸堿度pH值測試儀pH試紙波美度測試鍍金鍍鉻酸性鍍銅主鹽濃度波美度測試*溫度測試鍍液溫度溫度計品質(zhì)管控*厚度測試鍍層厚度X-RAY 厚度測試儀電解式測厚儀金相顯微鏡渦流測厚儀磁性測厚儀計時液流測厚儀射線反向散射測厚儀 耐蝕性測試鍍層耐蝕性鹽霧試驗箱(中性鹽霧試驗醋酸鹽霧試驗銅加速鹽霧試驗等)潮濕試驗箱戶外暴曬實驗場電解腐蝕試驗儀二氧化硫腐蝕實驗箱硫化氫腐蝕試驗箱腐蝕膏。*結(jié)合力檢驗鍍層與基體鍍層與鍍層之間的集合力刃口為30度銳角的硬質(zhì)劃刀粗齒扁銼高溫烘箱?？珊感詸z驗鍍層可焊性松香異丙醇焊料顯微硬度檢驗鍍層硬度顯微硬度計脆性測試鍍層柔韌性杯突試驗機靜壓彎曲試驗機心軸氫脆性測試鍍層氫脆性持久強度試驗機蠕變試驗機緩慢彎曲試驗機應(yīng)力環(huán)63 對供貨商的尋找和管控的幾點建議（1） 供貨商引入競爭促使供貨商改良質(zhì)量降低加工價格。尋找到合適供貨商對NWE產(chǎn)品的表面處理至關(guān)重要是現(xiàn)階段所有表面處理工作重心和核心。（2） 購進常用儀器進行質(zhì)量管