电化学原理在金属表面处理中应用课件.ppt

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1、电化学原理在金属表面处理的应用制作人：经管创新王畅（网络技术小组）金属表面处理金属的表面处理有两方面,一方面是表面防护,是为防止金属腐蚀而采用各种防护方法,常用的表面防护的方法有表面涂层和表面转化膜工艺.另一方面是金属的表面改性,也称表面优化,就是借助离子束、激光、等离子体等新技术手段，改变材料表面及近表面的组分、结构与性质，从而获得用传统的冶金和表面处理技术无法得到的新薄层材料，或者使传统材料具有更好的性能。现代先进的表面改性技术主要有物理气相沉积（简称PVD）、化学气相沉积（简称CVD）、等离子体化学气相沉积（简称PCVD）、离子注入和离

2、子束沉积。金属表面处理阳极氧化电镀微弧氧化电抛光及电解加工电镀定义利用电解工艺，将金属或合金沉积在镀件表面，形成金属镀层的表面处理技术。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层改变基材表面性质或尺寸.电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。电镀的目的电镀电镀的要素1.阴极：被镀物，指各种接插件端子。2.阳极：若是可溶性阳极，则为欲镀金属。若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白金，氧化铱）。3.电镀药水：含有欲镀金属离子的电镀药水。4.电镀槽：可承受，储存电镀药水的槽体，一般考虑强

3、度，耐蚀，耐温等因素。5.整流器：提供直流电源的设备。电镀在盛有电镀液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时，阳

4、极材料的质量、电镀液的成分、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，需要适时进行控制。电镀的原理电镀设备电镀成品电抛光及电解加工电抛光电解加工电抛光电抛光是电解抛光的简称。工件放入特定溶液中进行阳极电解，使金属表面平滑并产生金属光泽的过程称为电抛光。电抛光的定义电抛光原理电抛光时，工件接阳极。通电时工件表面会产生电阻率高的稠性黏膜，其厚度在工件表面不均匀。表面微观凸出部分较薄，电流密度较大，金属溶解较快；表面微观下凹处较厚，电流密度较小，金属溶解较慢。由于稠性黏膜和电流密度分布的不均匀性，微观凸起部分尺寸减

5、少较快，微观下凹处尺寸减少较慢，使工件表面粗糙度降低，从而达到抛光的目的。电抛光电抛光优点电抛光后工件性能变化：1）工件表面光洁度增加，提高了反光能力；2）摩擦系数及表面硬度，金属的电子冷发射能力均下降；3）工件耐腐蚀性及磁导率提高；4）对工件疲劳强度有影响。电抛光优点：1）表面无冷作硬化层；2）形状复杂，线材、薄板及细小工件均适用电抛光；3）生产效率高，易操作。缺点：1）应用范围受限制：2）无法除去工件表面的宏观划痕、麻点等表面缺陷。电抛光主要理论电抛光时,电流在作为阳极的金属制品表面流过,将会在表面上形成氧化膜、盐膜或氧的吸附层等，使阳极的

6、金属溶解速率急剧下降，即处于钝化状态。但这种钝化膜层又有可能在电解液中溶解，而使阳极重新活化。在某一电流密度下，金属钝化与金属溶解在交替地进行着。金属表面上凸起部分钝化的稳定性低于凹陷部分，溶解速率较高。于是凹陷部分受到保护，而凸起部分优先溶解，遂对金属制品表面起到了整平与出光的作用。不过电抛光理论仍然是不够成熟的。电抛光用的阴极只起传递电流的作用。对阴极材料的主要要求是它们在电解液中的化学稳定性好，使用寿命长和导电能力强。常用铅、铜、不锈钢等作阴极。电抛光条件：电解时，一般说来，电解中的金属阳极溶解常常会使金属表面变得更粗糙。尽管有时表面能变

7、得比较平整些，但也不会出现光泽。因此，电抛光需要在一定成分的电解液中和特定的工艺条件（电流密度、温度、抛光时间、对电解液的搅拌条件等）下进行。而且对不同金属材料的电抛光，所要求的电解液成分与工艺条件也明显不同。电抛光电解液要求：电抛光的电解液通常都是以磷酸为主要成分，同时也需要加入一定的氧化剂(如硫酸、铬酸酐等)。在不通电的情况下，电解液应当对被抛光的金属没有明显的腐蚀作用。并要求电解液对阳极溶解产物的溶解度大，且容易被清除。此外要求电解液的稳定性好、价廉和毒性低。根据需要也可向电解液中添加少量有机物（如甘油、甲基纤维素等）作为缓蚀剂。使用高氯

8、酸－乙酸电解液进行电抛光，可获得高光洁度的表面。但这种电解液不太稳定，且有爆炸危险，使用不便。这种电解液主要用于制备金相磨片。电抛光的持续时间对抛光质