电镀：赋予工件美丽外观与特定功能的神奇工艺

电镀：赋予工件美丽外观与特定功能的神奇工艺

1. 概念

电镀是用电沉积的方法在工件表面镀上一层或多层金属镀层，使工件具有优美的外观或特定的功能要求。电镀时，镀层金属或其他不溶性材料作为阳极，被镀金属产品作为阴极。镀层金属的阳离子在金属表面被还原而形成镀层。为了消除其它阳离子的干扰，使镀层均匀牢固，需要用含有镀层金属阳离子的溶液作为镀液，保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基体上镀上一层金属镀层，改变基体的表面性质或尺寸。电镀可以增强金属的抗腐蚀能力（镀层金属多为耐蚀金属）、增加硬度、防止磨损、提高导电性、润滑性、耐热性、表面美观性等。

2. 原理

在盛有电镀液的镀槽中，将清洗干净并经过特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀层金属制成阳极，两极分别接直流电源的负极和正极。电镀液是由含有镀层金属的化合物、导电盐、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。接通电源后，电镀液中的金属离子在电位差的作用下向阴极移动形成镀层。由阳极形成的金属离子进入电镀液，维持镀层金属离子的浓度。有些情况下，如镀铬，要用铅或铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、传导电流的作用。电解液中铬离子的浓度需要通过定期向镀液中加入铬化合物来维持。 电镀过程中，阳极材料的质量、电镀液的组分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层质量，需及时控制。

3.目的

为了获得具有一定性能的金属层，如硬度、亮度、耐腐蚀性以及复制相同的形状，在电铸过程中。

4. 电镀液

溶液中的导电介质，允许金属离子在阳极和阴极之间移动。

电镀液该如何保养？

持续化学分析、赫希电池电镀测试、化学添加、污染物去除、定期清洁、缺陷/拒收的例行检查、物理测试

5. pH值

酸度和碱度的测量单位；pH 值范围在 0-14 之间；小于 7 为酸性，大于 7 且小于或等于 14 为碱性，7.0 为中性。

二

基础电化学

1.电镀槽

2. 阴极反应

离子还原反应

从外部电路吸收电子

典型反应：

Ni++ + 2e-→Ni（金属）

2H++2e→H2

4H2O + 4e- →2H2 + 4(OH)-

3.阳极反应

金属氧化成阳离子

向外部电路释放电子

典型反应：

镍 → 镍+++ 2e-

4OH-→O2 + 2H2O + 4e-

2H2O →O2 + 4H+ + 4e-

3. 清洁

1. 清洗目的

保证后续涂层的结合强度；

获得高品质的完美涂层；

该涂层具有多种所需的特性。

2. 清洁不当的影响

与母材（材料）结合强度差、镀层剥落、漏镀、微观粗糙、起泡、耐腐蚀性差、镀液污染

3. 预清洁选项

机械清洁

干喷砂/喷丸

溶剂清洗

脱脂、乳化、固液相分离。

碱洗

喷涂、浸泡、电解、超声波

酸洗

浸泡、电解

4. 清洁剂如何起作用？

1）分散

分散是利用清洗剂中的表面活性剂等成分的作用，将固体粒子分散成小粒子的方法。该原理对于清洗抛光后留下的残渣非常有效。

2）皂化

皂化是将脂肪酸/脂肪油或其他活性污物转化为水溶性混合物（肥皂）的过程。增加温度、浓度和pH值将加速反应的速度和完成度。

3）乳化

乳化是一种化学过程，其中表面活性剂渗透油和污垢，将它们分散成溶液中微小的、水溶性的液滴和悬浮液。

4）清洁类型

溶剂脱脂

合适的溶剂和表面活性剂的混合物；在蒸汽脱脂过程中使用；出于健康和环境考虑，尽量少用。

碱洗

主体：氢氧化钠（或氢氧化钾）、硅酸盐、碳酸盐、浓磷酸盐

添加剂：螯合物可以消除硬水和金属离子的影响。

表面活性剂：取代、分散污垢，降低​​清洗剂在金属表面的表面张力，使金属表面完全被清洗液覆盖。

电解脱脂

阴极释放出氢气，氢气量是阳极释放氧气量的两倍，表面被激活，部分氧化膜被还原，缺点是金属离子会以松散的污垢形式沉积在工件表面。

阳极电解脱脂

阳极释放氧气，这种清洗形式可以去除污垢和金属污染物，而不会沉积在工件表面，形成氧化膜，使表面钝化。

超声波除油

超声波发生器用于产生声波，声波在溶液中转化为机械能。超声波可以选择性地压缩和膨胀液体，同时产生多种效应。高频引起的空化现象导致污垢的物理去除。

喷射清洗

根据基材不同，溶液中往往含有弱碱性溶液，清洗剂通常由泵通过一系列管道和喷雾装置输送，通过物理冲击和化学反应去除灰尘、金属粉尘、碳化物和其他残留物。

过酸

为什么要用酸浸泡？

去除金属表面的氧化膜，保证后续金属涂装的良好结合；中和表面残存的碱膜。

三

镀铜

1.镀铜的优点

光亮、填充性佳、延展性佳、无应力、镀层结晶细密、易控制、电镀速度快、易抛光、延展性佳、微镀性佳、机加工性佳、导电性佳

2.镀铜效果

具有良好的填充效果，抛光/研磨后具有良好的附着力；

为后工序涂装提供良好的涂装平台。

3. 填充

1. 从宏观上看，全镀

能够在很宽的电流密度范围内相对均匀地沉积

2. 微观合金镀层

能够在凹槽、孔隙、裂纹和其他表面微缺陷上沉积涂层。

四

镀镍和镀铬

1. 镍溶液的种类

预镀镍、半光亮镍、高硫镍、光亮镍、微孔镍（镍封）、带正电位镍层、氨基磺酸镍、化学镀镍

预镀镍：

初始镍层可提高附着力，在不锈钢上进行电镀和再电镀的活化，低 pH 值，pH < 1.0

半光亮镍：

耐腐蚀、高填充、延展性好、柱状结构、正涂层电位、硫含量低至<0.005%

高硫镍：

牺牲腐蚀保护层，横向腐蚀，不是垂直腐蚀

氨基磺酸镍

电铸，延展性极佳，应力低

化学镍：

铝电镀、塑料电镀，防腐蚀，硬度及厚度分布均匀，耐磨。

铬合金：

在装饰性电镀中，铬因其抗锈蚀、硬度高、厚度在 0.1 – 0.5 u 之间以及耐用性而被用作最终涂层。

五

涂层测试

1. 类型

附着力、弯曲性、耐腐蚀性、硬度、孔隙率、残余应力、表面粗糙度、热冲击、光学特性、外观、接触电阻、延展性、热阻、纯度、可焊性、厚度、耐磨性

2. 测试方法

弯曲、锯切、锉削、冲击、剥离强度、摩擦、凿刻、劈开、刮削

3. 典型盐雾试验

中性盐雾试验、醋酸盐雾试验、铜加速醋酸试验CASS、腐蚀膏试验

盐雾试验箱

中性盐雾测试：

在密闭箱内，在要求的温度和喷淋速度下喷洒5%氯化钠，控制pH值在6.5-7.2之间。

醋酸盐雾测试：

该试验与中性盐雾试验（B-117）类似，但pH值在3.1-3.3之间呈酸性。适用于黑色和有色金属涂层，以及有机和无机涂层。

铜加速醋酸盐雾试验：

在密闭室中，在受控的温度、喷淋速率和 pH 条件下评估了不锈钢、铝、塑料和锌合金上铜/镍/铬涂层的防腐性能。溶液含有氯化钠、氯化铜和乙酸，pH 值在 3.1-3.3 之间。

4.延展性试验

材料保持塑性而不开裂的能力

弯曲试验、膨胀试验、拉伸试验、轴试验、千分尺试验

弯曲试验

ASTM – B-489 弯曲试验，用于测定金属上电沉积和自催化沉积涂层的延展性

ASTM B-490 电镀材料延展性的微米弯曲试验（延展性试验）

要定量测试延展性，请将镀层样品条放在夹具的钳口之间，来回弯曲 90 度，直到其断裂。弯曲次数表示其延展性的质量。

千分尺测试

轴测试

将镀镍工件的一部分弯曲到轴上，逐渐减小直径，直到涂层中出现裂纹。

扩展测试

该测试还可用于测试涂层在拉伸和从基材上剥离时的延展性。

表面粗糙度

即表面形状的缺陷和不完美。粗糙度可能是由基材处理或电镀引起的。可以通过在样品表面上移动触针并记录垂直移动量来测量。

内部应力

内部（残余）应力是电镀层晶格的扭曲，原子之间的距离比正常情况下更近，产生拉应力；原子之间的距离比正常情况下更松散，产生压应力。内部应力可用钢筋或螺旋应力计测量。

螺旋应力计

厚度

厚度是耐腐蚀和耐磨性的重要因素。厚度可以采用破坏性或非破坏性测试。

厚度测试

剥离再称重、库仑法、涡流探伤、磁力探伤、千分尺探伤、显微镜探伤、X射线探伤

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1.什么是紧固件？

紧固件是用于将两个或两个以上的零件（或部件）紧固连接成一个整体的一类机械零件的统称，市场上也称之为标准件。

2.通常包括以下12种部分：

螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、垫圈、固定环、销钉、铆钉、组件和连接器、焊接。