电镀铬及表面处理.ppt

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1、08 2005 FH,电镀工艺学0455,1,电镀铬,Plating technology,Plating technology,内容,2.电镀前处理知识,3.电镀铬,1.电镀基础知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,3,电镀层的作用是什么？提高金属零件在使用环境中的抗蚀性能；装饰零件的外表，使其光亮美观；提高零件的工作性能，如硬度、耐磨性、导电性、电磁性、耐热性等等。,1 电镀基础知识,电镀是指通过电化学方法在固体表面上沉积一层金属或合金的过程。,08 2005 FH,电镀工艺学0455,4,对电镀层有哪些要求？镀层与基体，包括镀层与基体之间，应有良好的结合力；镀层在零件的主要表面

2、上，应有比较均匀 的厚度和细致的结构；镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔 隙；镀层应具有规定的各项指标，例如表面粗 糙度、硬度、色彩以及盐雾试验耐试性。,1 电镀基础知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,5,金属零件镀前表面准备的重要性 机械表面处理 粗糙表面的整平 包括：磨光、抛光、滚光、震动、离心、刷光、喷砂处理等。化学表面处理 除油、侵蚀、抛光、活化,1.1 金属零件电镀前的表面准备,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,6,机械表面处理 1 磨光：磨光机 通常采用磨光机带动磨光轮进行磨光,轮式磨光机,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学

3、0455,7,磨光轮 通常采用柔软材料缝制成轮状，再在轮外侧粘合磨料一般用皮革、粗毛毡、棉布、各种纤维织品及高强度纸等制成磨光轮。硬质磨光轮软质磨光轮,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,8,磨料 常用的磨料有天然金刚砂、人造金钢砂、人造钢玉（含氧化铝9095）、石英砂、硅藻土、铁丹和浮石等。人造金钢砂的硬度较高，但是脆性大、易碎；人造刚玉的硬度较高，而且韧性较好；天然金钢砂和石英砂的硬度稍低一些。应该根据零件的加工要求选择。,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,9,氧化铝磨料,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,1

4、0,磨料粒度通常是按筛子的号码来划分的，筛子的号码则用单位面积（平方厘米）上的孔数来表示，筛子的号码越大，筛孔越小。人们以磨料能通过筛子的号码来表示该磨料的粒度。用骨胶、牛皮胶、明胶作为粘结剂 通常将磨料分为三组：即粗磨：（2040）中磨（50150）精磨（180360）。,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,11,其计算式为：v圆周速度（m/s）；圆周率d磨光轮直径（m）；n磨光轮转速（转/分）由上式可知，圆周速度取决于磨轮的直径和转速。在生产中，可以改变其中的任一数值来调控磨光轮的圆周速度，例如，当磨光机轴的转数不变时，可以更换不同直径的轮子，当磨轮的直径固定时，

5、可以改变轴的转数。,磨光不同材料磨光轮的圆周速度,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,12,2 抛光：抛光机 通常采用抛光机带动抛光轮进行抛光 与磨光机同 抛光与磨光的区别：磨光为粗加工：明显有磨削，硬轮磨料 抛光为精加工：无明显磨削，软轮抛光膏,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,13,3 滚光、震动、离心：滚光机 通常采用电机带动滚桶进行滚光,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,14,震动机 采用带弹簧的偏轴机构产生震动、旋转离心,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,15,刷光 用钢丝或

6、铜丝刷光轮刷光工件表面喷砂、喷丸 干喷是利用射吸原理以气流协带磨料高速喷向工件，湿喷则以含砂液流高速喷向工件,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,16,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,17,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,18,化学表面处理除油 包括有机溶剂除油，化学除油及电化学除油 以及超声波除油。浸蚀 包括强浸蚀、电化学浸蚀及弱浸蚀。抛光 化学抛光、电化学抛光4 活化 化学活化、电化学活化,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,19,钢铁零件镀前表面化学处理,概述 通常要根据工件的

7、情况以及关键的要求制定表面处理流程,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,20,钢铁零件的除油有机溶剂除油 烃 类：汽油、煤油、苯类、丙酮等 氯代烃类：三氯乙烯、三氯乙烷、四氯化碳等,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,21,化学除油,皂化反应：与动、植物中的硬脂酸皂化反应(C17H35COO)3C3H5+3NaOH3 C17H35COONa C3H5(OH)3,硬脂 碱 硬脂酸钠 甘油,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,22,加入乳化剂可除去非皂化油（矿物油）常用的乳化剂有：辛基酚聚氧乙烯醚(OP10)三乙醇胺油酸

8、皂(FM)十二烷基二乙醇酰胺(6501)等常温除油：清洗剂等,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,23,电化学除油,超声波除油,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,24,钢铁的浸蚀,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,25,（1）侵蚀有三个作用1 化学溶解作用,2 产生气体对氧化皮的机械剥离作用,3 产生的氢气对高价氧化物还原作用，有利于氧化物的溶解,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,26,（2）酸度和温度的影响 通常硫酸质量分数为2025，提高硫酸浓度不能增强浸蚀能力，超过40时由于硫酸

9、的强氧化性，对氧化皮几乎不溶解。提高温度可以加快反应速度，对氧化皮有较大的剥离作用，温度过高会腐蚀零件，一般不进行加热。适当加入缓蚀剂可保护基体金属。HCl 中 用 六次甲基四胺又称乌洛托品（阳离子型）H2SO4中用 二邻甲苯基硫脲（阴离子型）（可适当加入Cl）溶解产物铁盐累积到一定程度会降低硫酸侵蚀速度。通常控制铁含量60g/L,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,27,电化学侵蚀1 阳极侵蚀 硫酸或盐酸，主要靠阳极溶解2 阴极侵蚀 硫酸，主要靠氢气冲击3 弱侵蚀 通常为化学侵蚀，510盐酸或硫酸,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,28,

10、钢铁零件的化学和电化学抛光化学抛光 很少使用电化学抛光,配方1 通用配方2 一般钢铁配方3 不锈钢配方4 精密不锈钢,2 电镀前处理知识,08 2005 FH,电镀工艺学0455,29,电镀铬镀层 1 电 镀 铬 概述 镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位，并被列为三大镀种之一。电镀铬属于单金属电镀，与其它单金属电镀相比，有许多共同之处。但是，它又有一些其它单金属电镀所没有的特点，故镀铬是电镀单金属中较为特殊的镀层。随着科学技术的发展及对环境保护的重视，在传统镀铬的基础上，相继发展了微裂纹和微孔铬、乳白铬、松孔镀铬、镀黑铬、低浓度镀铬、稀土镀铬、高效率镀硬铬及三价铬镀铬等新工艺，使镀铬层的应用范

11、围进一步扩大。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,30,1.镀铬层的性质 铬(Cr)是一种略带蓝的银白色金属，相对原子质量 51.994，密 度 6.98cm37.219cm3，熔 点 18751920，标准电极电位 0Cr3+/Cr=0.74V 0Cr3+/Cr2+=0.41V 0Cr2O72-/Cr2+=1.33V 铬是一种较活泼的金属，但由于它在空气中极易钝化，其表面形成一层极薄的钝化膜，从而显示了贵金属性质,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,31,镀铬层具有很高的硬度，根据镀铬液成分及操作条件的不同，其硬度可在很大范围(HV4001200)内调整

12、。加热温度在500以下，对镀铬层的硬度没有明显影响。铬镀层的摩擦系数低，特别是干摩擦系数在所有金属中是最低的，因此，铬镀层具有很好的耐磨性。铬镀层在一般大气条件下能长久地保持其原有的光泽而不变色，只有当温度在400 500时，才开始在表面呈现氧化色。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,32,铬镀层具有良好的化学稳定性，碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸对其均不发生作用，但能溶于氢卤酸(如盐酸)和热的硫酸中。在可见光范围内，铬的反射能力约为65介于银(88)和镍(55)之间，因铬不易变色，使用时能长久地保持其反射能力而优于银和镍。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学04

13、55,33,2 镀铬层的分类及应用 镀铬可按其工艺及溶液不同来分类，所得到的铬层可应用于不同的场合。(1)防护装饰性镀铬 利用铬镀层的钝化能力、良好的化学稳定性和反射能力，铬层与铜、镍及铜锡合金等组成防护装饰性体系，广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件，既保持产品表面的光亮和美观，又达到防护目的。这类铬层的厚度一般为0.25m1m,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,34,(2)镀硬铬(耐磨铬)铬层具有高的硬度和低的摩擦系数，机械零部件镀硬铬后可以提高其抗磨损能力，延长使用寿命。硬铬可用于切削及拉拔工具，各种材料的模具、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用

14、于修复磨损零件的尺寸。这类铬层的厚度根据需要而变，从1 m到几个mm。(3)乳白铬 镀层韧性好，孔隙率低、颜色乳白，光泽性差，硬度较硬铬镀层及光亮镀层都低，但其耐蚀性较高，主要用于各种量具上。为了获得既耐磨又耐蚀的表面，目前常采取双层铬镀层，即在工件表面先镀乳白铬，然后再镀硬铬，这种配合综合了乳白铬镀层及硬铬镀层的优点。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,35,(4)松孔镀铬 是在镀硬铬后进行松孔处理，使铬层的网状裂纹加深加宽。这种镀层具有贮存润滑油的能力，可以提高零部件表面抗摩擦和磨损的性能，常用于承受较高压力的滑动摩擦，如内燃发动机汽缸筒内壁、活塞环等。(5)黑铬 与其

15、它上黑色镀层(如黑镍镀层)相比，有较高的硬度，耐磨损及耐热性能好，而且有极好的消光性能。常用于光学仪器、航空仪表等零件的镀覆。此外，黑铬镀层也可用于装饰。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,36,3 镀铬过程的特点 与其它单金属相比，镀铬液的成分虽然简单，但镀铬过程相当复杂，并具有许多特点。(1)在镀铬过程中，是由铬的含氧酸即铬酸来提供获得镀层所需的含铬离子(其它单金属电镀都是由其自身盐来提供金属离子)，属强酸性镀液。在铬酸镀液中，阴极过程相当复杂，阴极电流大部分都消耗在析出氢气及六价铬还原为三价铬两个副反应上，故镀铬过程阴极电流效率极低，一般818。,3 电镀铬,08 2

16、005 FH,电镀工艺学0455,37,(2)在镀铬液中，必须添加一定量的局外阴离子，如SO42、SiF62、F等和必需有一定量的Cr3+，离子才能实现金属铬的电沉积过程。(3)镀铬需采用较高的阴极电流密度，又由于阴极及阳极之间存在大量的氢气及氧气，尽管铬酸的导电性较好，仍需要采用大于12V的电源，而其他镀种使用8V以下的电源即可。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,38,(4)阳极不能用金属铬而是采用不溶性的铅或铅合金(PbSb、PbSn)。镀液内由于沉积出铬及其它消耗，故铬的补充要依赖于添加铬酸来解决。(5)镀铬液的分散能力及覆盖能力都极差。欲获得均匀的铬层，必须采用人

17、工措施，根据零件的几何形状而设计不同的象形阳极、防护阴极及辅助阳极。(6)镀铬的操作温度和阴极电流密度有一定的依赖关系，改变二者的关系可获得不同性能的铬镀层。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,39,镀铬过程还有三个特殊的现象：阴极电流效率随铬酸浓度的升高而下降，随温度升高而下降，随阴极电流密度的提高而增加。这些现象与镀铬的机理有关。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,40,硬度和耐磨性 铬镀层的特殊结构赋予它非常高的硬度。一般光亮镀铬的硬度大致为HV900 1000，最硬的镀铬层能达到刚玉的硬度，是其他金属-镍、钴硬度的两倍，超过氮化钢和渗氢钢的硬度。

18、显微硬度的数值在某种程度上取决于所采用的载荷大小，以及镀层必须有足够的厚度以便经受住载荷。在软基上的薄铬镀层上，所测量的仅显示了基体金属的硬度，在淬火钢上使用50g100g 载荷时，要求铬层厚度大于30m较为合适。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,41,腐蚀防护性能 金属铬在空气中很易被钝化，表面钝化的铬层其电极电势向正的方向移动，与基体金属相比较，显示贵金属性能，又由于薄的镀铬层表面孔隙率高及布满裂纹。在组成腐蚀电池时铬层成为阴极性镀层，如单独采用镀铬层作为防护镀层是不可取的。由此可知。抑制孔隙和减少裂纹形成的一切条件均有利于提高镀铬层的耐蚀性。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,42,镀铬层的孔隙率随着厚度的增加而减少，但裂纹依然存在，为提高镀铬层耐蚀性，不希望裂纹垂直到基体金属。一般情况下，单一的镀铬层厚度在30m以上，就能防止大气腐蚀，在较恶劣的环境下，必须有底镀层(如镀铜、镀镍等)或采用双层铬工艺才较为可靠。,3 电镀铬,08 2005 FH,电镀工艺学0455,43,谢 谢！,