1概述

電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中,以被鍍基體金屬為陰極,通過電解作用,使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來,形成鍍層的一種表面加工方法。鍍層性能不同於基體金屬,具有新的特徵。根據鍍層的功能分為防護性鍍層,裝飾性鍍層及其它功能性鍍層。
電鍍基本原理圖

  電鍍基本原理圖

2電鍍的基本原理

電鍍是一種電化學過程,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,在陰陽極分別發生如下反應:
陰極(鍍件):Ni2++2e→Ni (主反應)
2H++2e→H2↑ (副反應)
陽極(鎳板):Ni -2e→Ni2+ (主反應)
4OH--4e→2H2O+O2+4e (副反應)
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佔主要地位,則金屬離子難以在陰極上析出.根據實驗,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,大多數陽極為與鍍層相對應的可溶性陽極,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.但是少數電鍍由於陽極溶解困難,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製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。

3工藝過程

一般包括電鍍前預處理,電鍍及鍍后處理三個階段。
完整過程:  1、浸酸→全板電鍍
銅→圖形轉移→酸性除油→二級逆流漂洗→微蝕→二級 →浸酸→鍍錫→二級逆流漂洗   2、逆流漂洗→浸酸→圖形電鍍銅→二級逆流漂洗 →鍍鎳→二級水洗→浸檸檬酸→鍍金→回收→2-3級純水洗→烘乾
技術問題解決
在以上流程中.最易出現故障的是光亮硫酸鹽鍍銅.其現象是深鍍能力差及毛剌、粗糙等.對深鍍能力差,應區別對待.如果低電流區不亮,而高龜流區很亮且偏於白亮,則可考慮N(乙撐硫脲)是否過多.調整辦法逛加入適量M(2—巰基苯駢'眯脞)及SP(聚二硫二丙烷磺酸鈉),如仍不行,可加入50〜100ml雙氧水攪拌10分鐘試鍍.如果低電流區不亮.高電流區很亮且偏於桔紅色亮,測可考慮M是否過多.調整辦法是加適量N及P(聚乙二醇),如仍不行,可加入50~100ml雙氧.水攪拌10分鐘試鍍,如果低電流區不亮,而高電流K亮度亦差,則可考慮N或M是否過少.調整辦法是加入適量M或N(亦可同時加入適量SP).如果高電流區長毛刺,通常加入適當SP即可消除.如果鈹層表面無論軔上還是朝下均有細麻砂,則M過多,可添加適量P來消除.但若鍍層表面軔上有麻砂,則應考慮是否有銅粉的緣故,可加入50ml雙氧水來消除.一般說來,光亮鍍銅液在每天下班時應加入50ml雙氧水。
  除了光亮鍍銅易出現上述故障外,粗化也易出現故障,通常為家電產品外殼粗化后表面發黃或呈白粉狀。此時應從以下三個方面來考慮,一、粗化溫度是否過高、時間過長,二、粗化液中硫酸含量是否過K.。三、粗化前使用的有機溶劑濃度、溫度是否過高,時間嫌長.另外,返工的家電產品外殼若再次粗化時.易粗化過度,造成鍍不亮,對此要適當降低粗化溫度及縮短粗化時間,粗化前,一般不再授丙酮·
  化學鐐鋼時,防止瘠液發渾(即產生大ft銅粉)很重要若溶液發渾,則該槽所的塑膠外殼必須全部返工,同時要立即過濾化學鍍鐧溶液.化學鍍銅后的家電產品外殼,一般應當立即施鍍.但遇到特殊情況,需要長時間放置,則應將家電產品外殼烘乾並豎於乾燥處保存.保存期為2天,
  掛具問題也很重要.用包紮法絕緣的掛具不適於塑料電鍍.因塑膠外殼鍍鉻后,領料包紮的梓R.中滲入了大量鍍鉻液.由於我們電鍍ABS塑料而環時,從粗化至化學鍍銅不使用掛具,而只在亮銅—亮鎳—亮鉻—亮銅-亮鎳—亮鉻—……的電鏇循環過程中使用,而鈹鉻后(接下來便進入鍍銅液),掛具上攜帶的鍍鉻液會導致光亮鍍銅液惡化.同樣,這種包紮法絕緣的掛具亦會污染鍍錁液及掩鉻液.如果受條件限制,只能採用包紮法,掛具須在清洗后再在淸水中浸泡十幾分鐘,以便使滲入包紮中的鍍鉻液全部滲出,光亮鍍銅液一旦被輕微污染用小電流處理1〜2天即可。

4工藝要求

1. 鍍層與基體金屬、鍍層與鍍層之間,應有良好的結合力。
2. 鍍層應結晶細緻、平整、厚度均勻。
3. 鍍層應具有規定的厚度和儘可能少的孔隙。
4. 鍍層應具有規定的各項指標,如光亮度、硬度、導電性等。 5. 電鍍時間及電鍍過程的溫度,決定鍍層厚度的大小。
5.環境溫度為-10℃~60℃;
6.輸入電壓為220V±22V或380V±38V;
7.水處理設備最大工作雜訊應不大於80dB(A)。
8.相對濕度(RH)應不大於95%;
9.原水COD含量為100mg/L~150000mg/L。

5影響工藝質量的因素

添加劑
添加劑包括光澤劑,穩定劑,柔軟劑,潤濕劑,低區走位劑等.光澤劑又分為主光澤劑,載體光亮劑和輔助光澤劑等.對於同一主鹽體系,使用不同廠商製作的添加劑,所得鍍層在質量上有很大差別.總體而言歐美和日本等發達國家的添加劑最好,台灣次之,大陸產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合決定了使用的鍍液的整體性能.優秀的添加劑能彌補主鹽某些性能的不足.如優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 。
前處理-化學清洗
根據油脂的種類和性質,除油劑包含兩種主體成分,鹼類助洗劑和表面活性劑。
  1,鹼類物質
  鹼類助洗劑常用的為氫氧化鈉、純鹼、硅酸鈉和三聚磷酸鈉。氫氧化鈉和純鹼作為鹼劑,價格最為便宜,廢水較難處理,有時因為鹼性偏強導致清洗物體受到損傷,另一方面氫氧化鈉和純鹼沒有乳化作用對於礦物油清洗沒有任何效果;
  硅酸鈉與三聚磷酸鈉既能提供鹼性,又能提供一定的乳化力,廣泛的用於各種除油清洗劑中特別是對鹼敏感的除油工藝。使用硅酸鈉最大的缺陷是除油后若不用熱水先洗一道,直接冷水洗很難將殘留的硅酸鈉完全洗凈,殘留的硅酸鈉會與下一道工序的酸反應生成附著牢固的硅膠,從而影響鍍層的結合力;三聚磷酸鈉則主要存在磷污染破壞環境的擔憂。
  2,表面活性劑
  表面活性劑是除油劑的最核心成分,早期的除油劑是以乳化劑的乳化作用為主,如脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)系列、烷基酚聚氧乙烯醚(TX、NP)系列等。過多的使用乳化劑會將脫落的油脂乳化增溶於工作液中,導致工作液除油能力逐漸下降,需要頻繁更換工作液。
  但是隨著表面活性劑價格的上升,越來越要求降低表面活性劑的使用量,提高除油的速率,這就要求除油劑具有很好的分散和抗二次沉積性能,將脫落的油脂從金屬表面剝離,在溶液中不乳化、不皂化,只是漂浮在溶液表面,保持槽液的清澈與持續的除油能力。
  另一方面,適合除油的表面活性劑一般為非離子類型的產品,非離子產品普遍價位較高,為了降低除油劑成本,陰離子的產品也會出現在除油劑的配方中,特別是同時具有非離子性質的陰離子型表面活性劑脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸鹽(FMES),具有優異的「分散卷離」特點,有助於油脂的非乳化式剝離去除。
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,鍍錫,鍍仿金等。
提高可焊性處理:如鍍錫 因此後處理工藝的優劣直接影響到鍍層這些功能的好壞。

6電鍍分類

按獲取鍍層方式分
掛鍍(Rack Plating)
常規電鍍
滾鍍(Barrel Plating)
電刷鍍
脈衝電鍍
電鑄
裝飾性電鍍,如鍍金,鍍銀,銅╱鎳/裝飾鉻電鍍
防護性電鍍,如鍍鋅
耐磨性電鍍,如鍍硬鉻
功能性電鍍 提高可焊性電鍍,如鍍錫
增強導電性,如鍍銀,鍍金
評價電鍍工藝一般有哪些指標
評價任何電鍍工藝都要用到若干通用指標,通常分為與鍍液性能有關的指標和與鍍層性能有關的指標。鍍液指標是電鍍工藝的主要指標,包括鍍液的電流效率(與沉積速度有關)、分散能力、深鍍能力、鍍層結晶狀態、鍍液穩定性和可操作性(包括工藝條件的控制、對設備有無特別要求)、對環境的影響程度、經濟效益(電鍍加工成本)等。
鍍層性能指標是電鍍工藝所保證的鍍層性能和質量的指標,是直觀地評價電鍍工藝水平的重要指標,比如鍍層的裝飾性能、光亮程度、抗腐蝕性能、鍍層脆性、鍍層孔隙率等。功能性鍍層則要加上功能性能指標,比如電導率、反射光係數、可焊性、耐磨性等。
這兩類指標都屬於水平較高的先進工藝,有時鍍液性能指標好的工藝,不一定有好的鍍層指標;而有些鍍層指標好的工藝,鍍液指標卻並不好。人們通常以鍍層指標為主來判斷和選擇電鍍工藝,也就是說為了獲得好的鍍層有時不得不採用鍍液性能差的鍍種,比如裝飾鍍鉻就是典型的例子。許多氰化物電鍍也是鍍層性能好但對環境影響大的鍍種。
其他
電鍍單金屬方面還有鍍鉛、鍍鐵、鍍銀、鍍金等。電鍍合金方面有:電鍍銅基合金,電鍍鋅基合金,電鍍鎘基、銦基合金,電鍍鉛基、錫基合金,電鍍鎳基、鈷基合金、電鍍鈀鎳合金等。複合電鍍方面有:鎳基複合電鍍,鋅基複合電鍍,銀基複合電鍍,金剛石鑲嵌複合電鍍。

7陽極泥

陽極泥

  陽極泥

電解精練時落於電解槽底的泥狀細粒物質。主要由陽極粗金屬中不溶於電解液的雜質和待精練的金屬組成。往往含有貴重和有價值的金屬,可以回收作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。
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8電鍍工藝常用語

一些電鍍的工藝常用語:
閃鍍flash/falsh plate
光亮電鍍bright plating
合金電鍍alloy plating
多層電鍍multilayer plating
金屬噴鍍metal spraying
刷鍍brush plating
掛鍍rack plating
脈衝電鍍pulse plating
真空鍍vacuum deposition
熱浸鍍hot dipping
離子鍍ionplating
滾鍍barrel plating
裝飾性鍍鉻electro plating adom-chrome
鍍硬鉻electroplating hard chrome
鋼鐵發藍/鋼鐵化學氧化blueing(chemical oxide)
退鍍stripping
預鍍strike
化學拋光chemical polishing
浸亮bright dipping
活化activation
機械拋光mechanical polishing
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