电镀工艺危害识别与控制：原理、流程及应用详解

电镀工艺危害识别与控制：原理、流程及应用详解

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焊接、电镀工艺在现代工业中应用十分广泛，职业健康监督员在现场执法中也经常会碰到。上周我们讲解了“电镀工艺危害识别与控制”，今天我们再来讲解一下电镀工艺中的危害识别与控制。

镀锌 镀镍 镀铬

有关六价铬的危害，请参阅

电镀

化学镀（）是利用电解的原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其他材料零件表面附着一层金属膜的过程，从而达到防止金属氧化（如生锈）、提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性及增强美观性等目的。

电解原理在电镀中的应用

典型的电镀工艺流程：

（打磨→抛光）→挂具→除油脱脂→水洗→（电解抛光或化学抛光）→酸洗活化→（预浸）→电镀→水洗→（后处理）→水洗→烘干→挂具→检验包装

一、铝电镀溶液配方工艺流程：

高温弱碱蚀刻→清洗→酸洗→清洗→浸锌→清洗→二次浸锌→清洗→预镀铜→清​​洗→预镀银→氰化光亮镀银→恢复水洗→清洗→银保护→清洗→烘干

塑料电镀工艺

塑件→除油脱脂→水洗→酸洗→水洗→粗化→析钯→水洗→​​镀铜→水洗→化学镀镍→水洗→化学镀铜→水洗→电镀酸铜、酸镍→水洗→镀铬→成品

汽车工业中的电镀工艺

电镀工艺

典型的电镀工艺

无氰碱性光亮铜

在铜合金上预镀加厚一次性完成，镀层厚度可达10μm以上，光亮度与酸性光亮镀铜相近，若进行发黑处理可达到漆黑的效果，可完全取代传统氰化物镀铜工艺和光亮镀铜工艺，适用于任何金属底材：纯铜、铜合金、铁、不锈钢、锌合金压铸、铝、铝合金工件等底材，挂镀、滚镀均可。

无氰光亮镀银

普通型以硫代硫酸盐为主要络合剂，高级型以无硫有机物为主要络合剂，全光亮镀层厚度可达40μm以上，镀层表面电阻~41μΩ·cm，硬度~HV101.4，298K（25℃）热冲击试验合格，与氰化物镀银性能十分接近。

无氰镀金

无氰自催化化学镀金主盐为Na3[Au(SO3)2]，金层厚度可达1.5μm，已用于高密度柔性电路板、电子陶瓷上的镀金。

无甲醛镀铜

无甲醛自催化化学镀铜用于电路板通孔电镀及非导体表面金属化，用廉价无毒的次磷酸盐代替有毒的甲醛，国内外尚无商品化产品，实验室研究基本完成，沉积速率3~4μm/h，使用寿命大于10次循环（MTO），镀层致密、光亮。

纯钯镀层

镍会引起皮炎，欧盟早已拒绝进口含镍珠宝，钯是镍的最佳替代品。该项目于1997年完成，包括两个过程：

薄镀钯：厚度0.1~0.2μm，用于白铜锡上作为防腐装饰镀层和防银变色层；

厚钯电镀：厚度达到3μm无裂纹（国际水平）。由于钯成本较高，目前还未进入国内市场。

三价铬镀锌蓝白及彩色钝化剂

蓝白钝化颜色如同镀铬层，能通过中性盐雾试验24小时以上，有些特殊处理能达到中性盐雾试验96小时以上，上市已有十年，彩色钝化相较于蓝白钝化，颜色更加鲜艳，中性盐雾试验时间也远高于蓝白钝化，能达到48~120小时。

纯金电镀

主盐为K[Au(CN)2]，为微氰化工艺，镀金纯度99.99%，金线(30μm)键合强度>5g，锡球(25μm)剪切强度>1.2Kg，努普硬度H

不锈钢电镀

有两种类型：Pd（60）Ni（40）和Pd（80）Ni（20），已在电子产品中用作镀金替代品和防银变色层。

纳米镍

采用纳米技术研制的环保产品，可完全取代传统氰化物预镀铜和传统化学镍，适用于铁件、不锈钢、铜、铜合金、铝、铝合金、锌、锌合金、钛等，可挂镀，也可滚镀。

高速镀铬

节省成本，镀速快，耐磨性好，耐腐蚀性好。不但能提高电流效率，还能增强耐磨性、耐腐蚀性。适用于任何镀硬铬处理，包括；微裂纹镀铬、乳白镀铬，也可做光亮镀铬等。品质优良，工艺稳定，生产效率高，节约能源，经济效益显著。

其他技术

贵金属金、银、钯回收技术；钻石镶嵌电镀技术；不锈钢电化学、化学抛光技术；纺织品镀铜、镀镍技术；硬金（Au-Co、Au-Ni）电镀；钯钴合金电镀；枪黑色锡镍电镀；化学镀金；纯金沉镀；化学镀银；化学镀锡。

电镀工艺讲解

真空电镀

有真空蒸镀、溅射镀、离子镀等几种，属于物理沉积现象，即在真空状态下，向靶材内通入氩气，氩气撞击靶材，靶材分离成分子，被导电材料吸附，形成一层均匀光滑的表面层。

电子束蒸发光学镀膜机是真空蒸发镀膜机的一种，其原理是在真空条件下，通过电磁场的配合，用高能电子轰击坩埚内的靶材（蒸发材料），使其蒸发气化，然后向基片扩散输送、凝结到基片上形成薄膜的一种方法。

20世纪80年代电子束卷绕真空镀膜技术主要用于高质量录像带、数字录音带的磁性材料镀膜，由于电子束镀膜技术具有较高的工艺灵活性和可靠性，几乎任何材料都可以利用电子束技术进行高速蒸发（比溅射约高100倍）。在各种卷涂中，电子束卷涂真空镀膜的镀膜速度最高，除了典型的铝镀膜外，还可以镀膜各种高熔点、高蒸发温度的材料，包括Cr、CO、Ni、Ta、W、Au、Ag、Ti、合金NiCr、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、ZnS等。对于反应蒸发（如Al+O2→Al2O3），电子束技术可提供均匀的蒸发速率。

卷对卷真空镀膜设备的真空室

扫描电子束枪的工作原理

真空电镀应用范围很广，比如ABS、ABS+PC、PC产品等，同时由于其工艺复杂，对环境、设备要求高，所以单价比水镀要贵一些。

基本流程：

产品表面清洁→防静电→底漆喷涂→底漆烘烤→真空镀膜→面漆喷涂→面漆烘烤→包装

真空电镀工艺

电镀废水处理工艺

电镀过程产生大量有毒有害废水，污水处理工艺复杂，污水处理厂操作人员需做好职业危害防护。

不同的电镀工艺以及所使用的镀液、清洗剂、脱脂除油剂，其废水处理工艺也有所不同。

一种含铬废水的处理方法

一种塑料电镀废水处理工艺

典型的化学法电镀废水处理工艺

膜技术典型电镀废水处理工艺

典型电镀废水生物法处理工艺

轮毂电镀

热镀锌工艺

化学镀液

电镀液是由含有镀层金属的化合物、导电盐、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等组成的水溶液。通电后，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。阳极的金属形成金属离子进入镀液中，维持被镀金属离子的浓度。

在某些情况下，例如镀铬，会使用由铅或铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起到传递电子和传导电流的作用。电解液中铬离子的浓度取决于定期向镀液中添加铬。铬化合物来维持。

电镀过程中，阳极材料的质量、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的质量，需要及时控制。

根据主盐性质不同，电镀液可分为简单盐电镀液和复合电镀液两大类。

简单盐电镀溶液中，主要金属离子以简单离子形式存在（如Cu2+、Ni2+、Zn2+等），其溶液呈酸性。

复合镀液中含有络合剂，主要金属离子以络合离子形式存在（如[Cu(CN)3]2-、[Zn(CN)4]2-、[Ag(CN)2]-等），其溶液多数呈碱性，也有部分呈酸性。

电镀液中除主盐和络合剂外，还常常添加导电盐、缓冲剂、阳极去极化剂和添加剂等，它们各自具有不同的作用。

1.主盐：

含有沉积金属的盐类提供电沉积金属的离子，这些离子以络合离子或水合离子的形式存在于不同的电镀液中。

主盐是构成镀层组分的金属盐，是必需的组分，它们大多是强电解质，在水中几乎100%电离成金属离子和酸根。单一金属电镀只需一种主盐，二元合金电镀则需两种主盐（如镀青铜需铜盐和锡盐），而三元合金则需三种主盐（如三元仿金电镀需铜盐、锌盐、锡盐）。

六羟基铂酸钾（碱性镀铂的主要盐化合物）

以镀锌为例，当用硫酸锌为主盐配制镀锌溶液时，称为硫酸盐镀锌；当用氯化锌为主盐配制镀锌溶液时，称为氯化物镀锌；当用氧化锌和氢氧化钠配制碱性镀锌溶液时，称为锌酸盐镀锌。

由于溶液中不同盐类的稳定性与pH值有关，因此，根据主盐的不同，镀液可分为酸性镀液或碱性镀液。

2.导电盐：

能增加溶液电导率，而又不与所放出的金属离子发生络合作用的物质。这类物质包括酸、碱和盐。由于它们的主要作用是增加溶液的电导率，所以通常被称为导电盐。如酸性镀铜溶液中的H2SO4，氯化物镀锌溶液中的KCL和NaCI，氰化物镀铜溶液中的NaOH和NaCO3。

3.络合剂：

能和溶液中其它金属离子形成络合离子的物质称为络合剂，例如氰化物镀液中的NaCN，焦磷酸盐镀液中的KCN。

氰化物在电镀过程中起络合作用，即络合镀液中的金属离子（目标金属离子），使之获得电子，沉积在阴极上。氰化物的络合可使镀层细腻，成品质量好。氰化物与目标金属离子形成的络合物聚集在阴极附近，形成阴极极化效应。阴极极化程度越高，电镀速度越慢，但电镀质量越高。反之，阴极极化程度越低，电镀速度越慢。速度越低，电镀速度越快，但电镀质量越差，可能会出现孔洞，或者粗糙。所以电镀时应及时加入络合剂。由于氰化物有毒性，现在正在提倡无氰电镀。效果并不理想，所以有些电镀工艺仍继续采用氰化物电镀，如镀金、镀银等。

典型酸性镀金溶液配方及操作条件

4.缓冲区：

用于稳定溶液的pH值，特别是阴极表面附近的pH值。缓冲剂一般是弱酸或弱酸的酸盐，例如镀镍溶液中的H3BO3和焦磷酸盐镀液。

5.电镀稳定剂：

用于防止电镀液中主盐的水解或金属离子的氧化，保持溶液的澄清和稳定。如酸性镀锡、镀铜溶液中的硫酸，酸性镀锡溶液中的抗氧化剂。

6.阳极活化剂：

电镀过程中能消除或减轻阳极极化的物质，能促使阳极的正常溶解，提高阳极电流密度，如镀银溶液中的氯化物，氰化物镀铜溶液中的酒石酸盐等。

7.添加剂：

是指镀液中含量极低，但对镀液及镀层性能有重大影响的物质。根据其在电镀液中的作用，大致可分为以下几类：

（1）光亮剂

它的加入可使镀层变得光亮，如镀镍时加入糖精和1，4-丁炔二醇，氯化物镀锌时加入苄基丙酮等。

（2）流平剂

能使镀层填补基体表面细微不平整的物质，如镀镍液中的香豆素，酸性光亮镀铜液中的四氢噻唑硫酮、甲基紫等。

（3）润湿剂

它们的主要作用是降低溶液与阴极之间的界面张力，使氢气泡更容易脱离阴极表面，从而防止镀层产生针孔。这类物质大部分是表面活性剂，其添加量很少，对镀液和镀层的影响很小。对其他性能也没有明显的影响，例如镀镍液中的十二烷基硫酸钠、铵盐镀锌中的海鸥清洗剂等。

（4）缓解压力

能降低镀层内应力，提高镀层韧性的物质，如碱性镀锌溶液中的香豆素等。

（5）镀层精炼剂

碱性镀锌溶液中的DE、DPE等能使镀层结晶、有光泽的添加剂。

（6）抑雾剂

这是表面活性剂的一类，具有起泡作用，在气体或机械搅拌作用下，能在液面产生浓厚而稳定的泡沫，以抑制气体析出时带出的酸雾、碱雾或溶液。如镀铬液中使用的F53。

（7）无机添加剂

这些添加剂大多是硫、硒、碲和一些其它能与镀层金属共沉淀的金属盐的化合物。例如在镀镍溶液中加入镉盐可产生光亮的镀层，在硫酸盐镀锡溶液中加入铅盐可产生光亮的镀层，并可防止镀层长出锡须，在镀银或镀金溶液中加入锑或钴盐可增加镀层的硬度等。但这些金属的含量必须很低，否则镀层就会变质，如变黑、变脆、产生条纹等。

8. 阳极

电镀时发生氧化反应的电极为阳极，可分为不溶性阳极和可溶性阳极。

不溶性阳极的作用是导电和控制阴极表面电流的分布。

可溶性阳极除了上述两种作用外，还具有将放电的金属离子补充到镀液中的作用。后者在向镀液中补充金属离子时，最好是阳极上溶解到溶液中的金属离子的价数与阴极上相同。例如酸性镀锡时，阴极上消耗的是Sn2+，阳极上要求溶解到溶液中的也是Sn2+；碱性镀锡时，阴极上消耗的是Sn4+，阳极上要求溶解到溶液中的也是Sn4+，阳极上要求溶解到溶液中的也是Sn4+。同时，也希望阳极上溶解到溶液中的金属离子的量与阴极上消耗的量基本相同，以保持电镀过程中主盐浓度的稳定。溶液中的阳极的纯度、形状、位置、电镀时在管内的悬挂位置及其表面状况等都对电镀层的质量有影响。

铜镀锡工艺

工业清洁和溶剂

大部分电镀工艺都离不开电镀前后的工件清洁工序。

除了一些无机溶剂去污剂和纯物理去污工艺外，清洗过程都离不开有机溶剂，尤其在电子行业，以电路板、五金电镀最为常见。

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化、加速度和直流作用，直接或间接地作用于液体和污物，使污物层分散、乳化、剥离，达到清洗的目的。在清洗机中，空化和直流使用较多。

全自动超声波清洗

无机溶剂一般有水、液态二氧化碳、液氨、液态二氧化硫、亚硫酰氯(氯化砜)、硫酰氯(氯磺酰)、乙酸(糖)、氢氰酸、水合肼、硫酰氯、铜氨溶液、硫酸、硝酸、氟化氢、多聚磷酸、超强酸等。

有机溶剂的种类很多，按其化学结构可分为10大类：

①芳香烃：

、甲苯、二甲苯等（该类化学品的毒理和临床作用机制与甲苯、二甲苯不同，可引起骨髓造血功能抑制、再生障碍性贫血，诱发白血病，是严格控制的化学品，需要优先采取控制措施，以免产生其职业危害；而甲苯、二甲苯不会造成这些慢性危害，通常不需要。因此，不要用“苯系物”、“三苯基苯”等含糊不清的术语混淆甲苯和二甲苯）；

②脂肪烃：

戊烷、辛烷等；

③脂环烃：

环己烷、环己酮、甲苯、环己酮等；

④ 卤化物：

氯苯、二氯苯、二氯甲烷等（均属剧毒物质，危害较大，须优先采取措施控制其职业危害；而1,1-二氯乙烷属低毒化学品，通常不需要控制。）

⑤酒类：

、乙醇、异丙醇等；

⑥醚类：

乙醚、环氧丙烷等；

⑦ 酯类：

乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等；

⑧酮类：

丙酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮等；

⑨二醇衍生物：

乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等；

⑩其他：

、吡啶、苯酚等

、、、、、、、等企业，必须优先采取措施，控制其职业危害。详情请参见“”。

除电镀/制程清洗外，光学行业、电子行业、机械制造业、汽车制造业、船舶制造业、印刷业、服装、箱包、制鞋业等行业的清洗也大量使用有机溶剂；油漆、喷涂、胶粘剂、油墨、树脂等制程也大量使用有机溶剂，其职业危害也需重点采取措施解决。

职业病危害因素检测中的危险源辨识应当遵循“。”