第六章 电镀和化学镀ppt课件.ppt

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1、材料表面工程第六章电镀和化学镀装饰性镀层Before-dullAfter-shiny装饰-防护性镀层几乎所有的软盘和大多数硬盘的磁记录介质均采用电镀或化学镀来获得磁性镀层。磁记录镀层改善材料外观；提高材料的各种物理化学性能；赋予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、焊接性及电、磁、光学性能等。目的：第一节电镀的定义及分类导入3电镀是一种用电化学方法在工件表面上沉积所需形态的金属覆层工艺。一、电镀的定义电镀：在含有欲镀金属的离子的盐类溶液中，将待镀零件作为阴极，欲镀金属或其他惰性导体为阳极，电解液中的金属离子在直流电的作用下，在零件表面上发生还原反应，

2、沉积出金属、合金、复合镀层的技术。二、镀层分类防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。装饰性镀层：例如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。防护-装饰性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，亦有防护性。功能性镀层：赐予材料表面某些特殊性能，如耐磨镀层、磁性镀层、吸热镀层、可焊性镀层等。镀层种类很多，按用途可分为：功能性镀层耐磨和减磨性镀层抗高温氧化镀层修复性镀层热处理用镀层磁性镀层导电性镀层其他可焊性镀层提高制品表面硬度,增加其抗磨能力(Sn-Pb)磁环`磁盘`磁膜(Ni-Fe`Co-

3、Ni)保护制品在热处理时不改变性能(Cu`Sn)修复损坏部位(Fe`Cu`Cr)改善焊接性能(Sn)改善光学性能镀层等(Cr,黑铬)防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-rh)提高表面导电性能(Au-Co)阳极性镀层：凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。（机械+电化学保护作用）阴极性镀层：而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称阴极性镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。（机械保护作用+电化学腐蚀危险）若按镀层与基体金属之间的电化学关系，可分为：若按镀层成分分类，可分为：单一金属镀层；合金镀层；复合镀层。

4、若按镀层的组合形式分，可分为：单层镀层，如Zn或Cu层；多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，Cu／Ni／Cr镀层等；复合镀层，如Ni-Al2O3，Co-SiC等。如何合理选用镀层不同成分及不同组合方式的镀层具有不同的性能。如何合理选用镀层，其基本原则与通常的选材原则大致相似：首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配的镀层。另外，要依据零件加工工艺选用适当的镀层。此外，要考虑镀覆工艺的经济性。第二节电镀的基本原理及工艺一、电镀的基本原理电镀原理：在直流电的作

5、用下的氧化还原过程，是金属离子向阴极移动，在阴极表面获得电子被还原成金属原子，并以电结晶的形式沉积于阴极表面形成镀层。eCuSO4工件阴极阳极阴极反应：Cu2++2e=Cu2H++2e=H2↑＋Cu2+－SO42-OH—阳极反应：Cu-2e=Cu2+4OH--4e=2H2O+O2↑H+以镀镍为例：将零件浸在NiSO4溶液中作为阴极，金属Ni板作为阳极，接通电源后，在零件表面就会沉积出金属Ni层。在阴极上发生还原的反应：Ni2++2e-→Ni副反应：2H++2e-→H2↑镍阳极上发生金属镍失去电子变为镍离子的氧化反应：Ni→Ni2++2e-副反

6、应：4OH-→2H2O+O2+4e-二、电镀溶液的基本组成主盐：沉积金属的盐类，用于提供金属离子。有单盐，如硫酸铜、硫酸镍等；有能与金属离子形成络盐的成分，如锌酸钠、氰锌酸钠等。络合剂：络合剂与沉积金属离子形成络合物，改变镀液的电化学性质和金属离子沉积的电极过程，对镀层质量有很大影响，是镀液的重要成分。常用络合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。导电盐：其作用是提高镀液的导电能力，降低槽端电压提高工艺电流密度。导电盐不参加电极反应，酸或碱类也可作为导电物质。例如镀镍液中加人Na2SO4。缓冲剂：缓冲剂的加入，使镀液具

7、有自行调节pH值能力，以便在施镀过程中保持pH值稳定。例如氯化钾镀锌溶液中的硼酸。阳极活化剂：电镀过程中金属离子被不断消耗，多数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的阴极析出量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平衡。加人活性剂能维持阳极活性状态，不会发生钝化，保持正常溶解反应。例如镀镍液中必须加人Cl-，以防止镍阳极钝化。镀液稳定剂：用来防止镀液中主盐水解或金属离子的氧化，保持溶液的清澈稳定。许多金属盐容易发生水解，而许多金属的氢氧化物是不溶性的。生成金属的氢氧化物沉淀，使溶液中的金属离子大量减少，电镀过程电流无法增大，镀层易烧焦。特殊添加剂：为改善

8、镀液性能和提高镀层质量，需加入某种特殊添加剂。按其作用可分为：光亮剂——提高镀层的光亮度。整平剂——改善镀液微观分散能力，使基体显微粗糙表面变平整。润湿剂——降低金