電鍍原理[共32頁]

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1、 電 鍍 L.H產(chǎn)品設(shè)計中心 目 錄 第一章 電鍍的定義 3 第二章 電鍍的基本知識 3 第一節(jié) 電鍍液 3 第二節(jié) 電鍍反應(yīng) 4 第三節(jié) 電極與反應(yīng)原理

2、 5 第四節(jié) 金屬的電沉積過程 5 第五節(jié) 影響電鍍質(zhì)量的因素 6 第三章 電鍍工藝 7 第一節(jié) 鍍前預(yù)處理 7 第二節(jié) 鍍后處理

3、 7 第四章 鍍鋅 8 第一節(jié) 鋅酸鹽鍍鋅 9 第二節(jié) 氰化鍍鋅 9 第三節(jié) 銨鹽鍍鋅 9 第四節(jié) 氯化物鍍鋅 9 第五節(jié) 硫酸鹽鍍鋅

4、 9 第六節(jié) 鍍鋅常見故障及糾正方法 10 第七節(jié) 鍍鋅后除氫處理 10 第八節(jié) 鋅鍍層的鈍化處理 11 第五章 鍍鎳 11 第一節(jié) 普通鍍鎳(暗鍍)

5、 11 第二節(jié) 光亮鎳 12 第三節(jié) 高硫鎳 12 第四節(jié) 鎳封 12 第五節(jié) 緞面鎳 12 第六節(jié) 高應(yīng)力鎳 13 第七節(jié) 鍍多層

6、鎳 13 第八節(jié) 氨基磺酸鹽鍍鎳 13 第九節(jié) 檸檬酸鹽鍍鎳 14 第六章 鍍鉻 14 第一節(jié) 鍍鉻層的種類 14 第二節(jié) 鍍鉻的陽極

7、 15 第三節(jié) 鍍鉻工藝 15 第七章 其它電鍍 17 第八章 鍍層性能測試 18 第一節(jié) 電鍍層外觀檢驗 18 第二節(jié) 結(jié)合力試驗

8、 18 第三節(jié) 電鍍層厚度的測量 19 第四節(jié) 孔隙率的測定 19 第五節(jié) 鍍層顯微硬度的測定 19 第六節(jié) 鍍層內(nèi)應(yīng)力的測試 19 第七節(jié) 電鍍層脆性測試 19 第八節(jié) 氫脆性的測試

9、 20 第九節(jié) 鍍層焊接性能的測試 20 第九章 電鍍層的選擇及標記 21 第一節(jié) 對電鍍層的要求 21 第二節(jié) 鍍層使用條件的分類 21 第三節(jié) 電鍍層的選擇 21 第四節(jié) 金屬鍍層的表示方式

10、(GB-1238-76) 25 第五節(jié) 金屬鍍層的表示方式(JIS H 0404) 25 第十章 參考文獻 29 31 電 鍍 第一章 電鍍的定義 電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中﹐以被鍍基體金屬為陰極﹐通過電解作用﹐使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來﹐形成鍍層的一種表面加工方法。鍍層性能不同于基體金屬﹐具有新的特征。根據(jù)鍍層的功能分為防護性鍍層﹐裝飾性鍍層及其它功能

11、性鍍層。 第二章 電鍍的基本知識 第一節(jié) 電鍍液 1. 主鹽 主鹽是指鍍液中能在陰極上沉積出所要求鍍層金屬的鹽﹐用于提供金屬離子。鍍液中主鹽濃度必須在一個適當(dāng)?shù)姆秶o主鹽濃度增加或減少﹐在其它條件不變時﹐都會對電沉積過程及最后的鍍層組織有影響。比如﹐主鹽濃度升高﹐電流效率提高﹐金屬沉積速度加快﹐鍍層晶粒較粗﹐溶液分散能力下降。 2. 絡(luò)合劑 有些情況下﹐若鍍液中主鹽的金屬離子為簡單離子時﹐則鍍層晶粒粗大﹐因此﹐要采用絡(luò)合離子的鍍液。獲得絡(luò)合離子的方法是加入絡(luò)合劑﹐即能絡(luò)合主鹽的金屬離子形成絡(luò)合物的物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡單化合物相互作用而形成的“分子化合物”。在含絡(luò)合物的鍍液中

12、﹐影響電鍍效果的主要是主鹽與絡(luò)合劑的相對含量﹐即絡(luò)合劑的游離量﹐而不是絕對含量。 3. 附加鹽 附加鹽是電鍍中除主要鹽外的某些堿金屬或堿土金屬鹽類﹐主要用于提高電鍍液的導(dǎo)電性﹐對主鹽中的金屬離子不起絡(luò)合作用。有些附加鹽還能改善鍍液的深鍍能力﹐分散能力﹐產(chǎn)生細致的鍍層。 4. 緩沖劑 緩沖劑是指用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。這類物質(zhì)一般是由弱酸和弱酸鹽或弱堿和弱堿鹽組成的﹐能使溶液遇到堿或酸時﹐溶液的pH值變化幅度縮少。 5. 陽極活化劑 3 鍍液中能促進陽極活化的物質(zhì)稱陽極活化劑。陽極活化劑的作用是提高陽極開始鈍化的電流密度﹐從而保證陽極處于活化狀態(tài)而能正常地溶解。陽極活化劑含量不足

13、時陽極溶解不正常﹐主鹽的含量下降較快﹐影響鍍液的穩(wěn)定。嚴重時﹐電鍍不能正常進行。 6. 添加劑 添加劑是指不會明顯改變鍍層導(dǎo)電性﹐而能顯著改善鍍層性能的物質(zhì)。根據(jù)在鍍液中所起的作用﹐添加劑可分為﹕光亮劑﹐整平劑﹐和抑霧劑等。 第二節(jié) 電鍍反應(yīng) 1. 電化學(xué)反應(yīng) 下圖是電鍍裝置示意圖﹐被鍍的零件為陰極﹐與直流電源的負極相連﹐金屬陽極與直流電源的正極聯(lián)結(jié)﹐陽極與陰均浸入鍍液中。當(dāng)在陰陽兩極間施加一定電位時﹐則在陰極發(fā)生如下反應(yīng)﹕從鍍液內(nèi)部擴散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個電子﹐還原成金屬M 另一方面﹐在陽極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)﹐即陽極界面上發(fā)生金屬M的溶解﹐

14、釋放n個電子生成金屬離子M n+。 2. 法拉第定律 電流通過鍍液時﹐電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反應(yīng)﹐陰極上不斷有金屬析出﹐陽極金屬不斷溶解。因此﹐金屬的析出(或溶解)量必定與通過的電荷有關(guān)。根據(jù)大量實驗結(jié)果﹐法拉第建立了析出(或溶解)的物質(zhì)與電荷之間的關(guān)系的定律。 法拉第一定律﹕電極上析出(或溶解)物質(zhì)的重量與進行電解反應(yīng)時所通過的電荷成正比﹐即﹕m=kQ=kIt(m為電極上析出或溶解物質(zhì)的質(zhì)量﹔Q為通過的電荷時﹔K為比例常數(shù)﹔I為電流﹔t為通電時間。 法拉第第二定律﹕在不同的電解液中﹐通過相同的電荷量時﹐在電極上析出(或溶解)物的物質(zhì)的量相等﹐并且析出(或溶解)1mol的任何物質(zhì)所需的

15、電荷量都是9.65X104C.這一常數(shù)稱為法拉第常數(shù)﹐用F表示。K=M/F 3. 電流效率 電鍍時﹐陰極上實際析出的物質(zhì)的質(zhì)量并不等于根據(jù)法拉定律得到的計算結(jié)果﹐實際值總小于計算值﹐這是由于電極上的反應(yīng)不只一個﹐例如鍍鎳時﹐在陰極上除發(fā)生這一主反應(yīng)外﹐還會發(fā)生副反應(yīng)。 4. 電鍍液的分散能力 鍍?nèi)芤旱姆稚⒛芰κ侵鸽婂円核哂械氖菇饘賹雍穸染鶆蚍植嫉哪芰Ιo也稱均鍍能力。電鍍液的分散能力越好﹐在不同陰極部位所沉積出的金屬層厚度越均勻。 5. 電鍍液的覆蓋能力 在電鍍生產(chǎn)中﹐常用到的另一個概念是覆蓋能力﹐亦稱深鍍能力﹐它是指電鍍液所具有的使鍍件的深凹處沉積上金屬鍍層的能力。分散能力和覆蓋

16、能力不同﹐前者是說明金屬在陰極表面分布均勻程度的問題﹐它的前提是在陰極表面都有鍍層﹔而后者是指金屬在陰極表面的深凹處有無沉積層的問題. 第三節(jié) 電極及反應(yīng)機理 A. 電極電位 當(dāng)金屬電極浸入含有該金屬離子的溶液中時﹐存在如下的平衡﹐即金屬失電子而溶解于溶液的反應(yīng)和金屬離子得電子而析出金屬的逆反應(yīng)應(yīng)同時存在﹕ Mn++ne M 平衡電位與金屬的本性和溶液的溫度﹐濃度有關(guān)。為了精確比較物質(zhì)本性對平衡電位的影響﹐人們規(guī)定當(dāng)溶液溫度為250C﹐金屬離子的濃度為1mol/L時﹐測得的電位叫標準電極電位。標準電極電位負值較大的金屬都易失掉電子被氧化﹐而

17、標準電極電位正值較大的金屬都易得到電子被還原。 B. 極化 所謂極化就是指有電流通過電極時﹐電極電位偏離平衡電極電位的現(xiàn)象。所以﹐又把電流-電位曲線稱為極化曲線。產(chǎn)生極化作用的原因主要是電化學(xué)極化和濃差極化。 (1) 電化學(xué)極化 由于陰極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于外電源供給電子的速度﹐從而使電極電位向負的方向移動而引起的極化作用。 (2) 濃差極化 由于鄰近電極表液層的濃度與溶液主體的濃度發(fā)生差異而產(chǎn)生的極化稱濃差極化﹐這是由于溶液中離子擴散速度小于電子運動造成的。 第四節(jié) 金屬的電積過程 電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下﹐經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子并在陰極上進行金屬沉積的

18、過程。下圖(1-2)是電沉積過程示意圖﹐完成電沉積過程必須經(jīng)過以下三個步驟﹕ 液相傳質(zhì)﹕鍍液中的水化金屬離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部向極界面遷移﹐到達陰極的雙電層溶液一側(cè)。 電化學(xué)反應(yīng)﹕水化金屬離子或絡(luò)離子通過雙電層﹐并去掉它周圍的水化分子或配位體層﹐從陰極上得電子生成金屬原子。有三種方式﹕電遷移﹐對流和擴散。 電結(jié)晶﹕金屬原子沿金屬表面擴散到結(jié)晶生長點﹐以金屬原子態(tài)排列在晶格內(nèi)﹐形成鍍層。 電鍍時﹐以上三個步驟是同時進行的﹐但進行的速度不同﹐速度最慢的一個被稱為整個沉積過程的控制性環(huán)節(jié)。不同步驟作為控制性環(huán)節(jié)﹐最后的電沉積結(jié)果是不一樣的。 1-2

19、 第五節(jié) 影響電鍍質(zhì)量的因素 影響電鍍質(zhì)量的因素很多﹐包括鍍液的各種成分以及各種電鍍工藝參數(shù)。下面就其中某些主要因素進行討論。 1. pH值的影響 鍍液中的pH值可以影響氫的放電電位﹐堿性夾雜物的沉淀﹐還可以影響絡(luò)合物或水化物的組成以及添加劑的吸附程度。但是﹐對各種因素的影響程度一般不可預(yù)見。最佳的pH值往往要通過試驗決定。在含有絡(luò)合劑離子的鍍液中﹐pH值可能影響存在的的各種絡(luò)合物的平衡﹐因而必須根據(jù)濃度來考慮。電鍍過程中﹐若pH值增大﹐則陰極效率比陽極效率高﹐pH值減少則反之。通過加入緩沖劑可以將pH值穩(wěn)定在一定范圍。 2. 添加劑的影響 鍍液中的光亮劑﹐整平劑﹐潤濕劑等

20、添加劑能明顯改善鍍層組織。對此添加劑有無機和有機之分。無機添加劑起作用的原因是由于它們在電解液中形成高分散度的氫氧化物或硫化物膠體﹐吸附在陰極表面阻礙金屬析出﹐提高陰極極化作用。有機添加劑起作用的原因是這類添加劑多為表面活性物質(zhì)﹐它們會吸附在陰極表面形成一層附膜﹐阻礙金屬析出﹐因而提高陰極極化作用。另外﹐某些有機添加劑在電解液中形成膠體﹐會與金屬離子絡(luò)合形成膠體-金屬離子型絡(luò)合物﹐阻礙金屬離子放電而提高陰極極化作用。 3. 電流密度的影響 任何電鍍都必須有一個能產(chǎn)生正常鍍層的電流密度范圍。當(dāng)電流密度過低時﹐陰極極化作用較小﹐鍍層桔晶粗大﹐甚至沒有鍍層。隨著電流密度的增加﹐陰極極化作用隨著增

21、加﹐鍍層晶粒越來越細。當(dāng)電流密度過高﹐超過極限電流密度時﹐鍍層質(zhì)量開始惡化﹐甚至出現(xiàn)海綿體﹐枝晶狀﹐燒焦及發(fā)黑等。電流密度的變化的上限和下限是由電鍍液的本性﹐濃度﹐溫度和攪拌等因素決定的。一般情況下﹐主鹽濃度增大﹐鍍層溫度升高﹐以及有攪拌的條件下﹐可以允許采用較大的電流密度。 4. 電流波形的影響 電流波形的影響是通過陰極電位和電流密度的變化來影響陰極沉積過程的﹐它進而影響鍍層的組織結(jié)構(gòu)﹐甚至成分﹐使鍍層性能和外觀發(fā)生變化。實踐證明﹐三相全波整流和穩(wěn)壓直流相當(dāng)﹐對鍍層組織幾乎沒有什么影響﹐而其它波形則影響較大。 5. 溫度的影響 鍍液溫度的升高能擴散加快﹐降低濃差極化﹐此外﹐升溫還能使

22、離子的脫水過程加快。離子和陰極表面活性增強﹐也降低了電化學(xué)極化﹐導(dǎo)致結(jié)晶變粗。另一方面﹐溫度升高能增加鹽類的溶解度﹐從而增加導(dǎo)電和分散能力﹔還可以提高電流密度上限﹐從而提高生產(chǎn)效率。 6. 攪拌的影響 攪拌可降低陰極極化﹐使晶粒變粗﹐但可提高電流密度﹐從而提高生產(chǎn)率。此外攪拌還可增強整平劑的效果。 第三章 電鍍工藝 電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理三個階段。 第一節(jié) 鍍前預(yù)處理 鍍前預(yù)處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面﹐為最后獲得高質(zhì)量鍍層作準備。主要進行脫脂﹐去銹蝕﹐去灰塵等工作。步驟如下﹕ 第一步 使表面粗糙度達到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光

23、等工藝方法來實現(xiàn)。 第二步 去油脂﹐可采用溶劑溶解以及化學(xué)﹐電化學(xué)等方法來實現(xiàn)。 第三步 除銹﹐可用機械﹐酸洗以及電化學(xué)方法除銹。 第四步 活化處理﹐一般在弱酸中侵蝕一定時間進行鍍前活化處理 第二節(jié) 鍍后處理 1. 鈍化處理。 所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學(xué)處理﹐在鍍層上形成一層堅實致密的﹐穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣﹐鍍Zn,Cu等后﹐都可進行鈍化處理。 2. 除氫處理。 有些金屬如鋅﹐在電沉積過程中﹐除自身沉積出來外﹐還會析出一部分氫﹐這部分氫滲入鍍層中﹐使鍍件產(chǎn)生脆性﹐甚至斷裂﹐稱為氫脆

24、。為了消除氫脆﹐往往在電鍍后﹐使鍍件在一定的溫度下熱處理數(shù)小時﹐稱為除氫處理。 第四章 鍍鋅 鋅鍍層的外觀呈青白色﹐標準電極電位為-0.76V﹐易溶于酸﹐溶于堿﹐是曲型的兩性金屬。鋅在干燥空氣中幾乎不發(fā)生變化﹐鋅腐蝕的臨界濕度大于70%﹐因此在潮濕大氣中能與二氧化碳和氧作用生成一層主要由堿式碳酸鋅組成的薄膜﹐這層膜有一定的緩蝕作用﹐鋅與硫化氫等含硫化物起反應(yīng)生成硫化鋅﹔鋅易受氯離子浸蝕﹐故在海水中不穩(wěn)定。 鋅在密閉或通風(fēng)不良﹐空氣潮濕的條件下﹐與非金屬材料的揮發(fā)物(低分子羧酸﹐醛﹐酚﹐氨等)接觸時﹐鋅易遭腐蝕﹐生成白色疏松的腐蝕產(chǎn)物﹐俗稱”白霜”。鋅在高溫﹐高濕﹐密閉條件下﹐與

25、膠木﹐油漆﹐木材釋放的揮發(fā)物接觸﹐鋅有生長細絲狀單晶的傾向﹐俗稱”長毛” 鋅的標準電位比鐵負﹐對鋼鐵而言是陽極性鍍層﹐可提供可靠的電化學(xué)保護。在工業(yè)大氣﹐農(nóng)村大氣和海洋性大氣中使用的鋼鐵制品均可選擇鋅作保護層﹐其防護壽命幾乎與鋅層厚度成正比關(guān)系。凡屬有工業(yè)廢氣污染的大氣中﹐鋅鍍層的耐蝕優(yōu)于鎘鍍層﹐在海上或海水中則相反。 鋅鍍層經(jīng)鉻酸鹽鈍化之后﹐耐蝕性可提高6~~8倍。故鍍鋅鈍化處理是必不可少的的步驟。在鈍化膜上進行有機染色﹐可作低檔產(chǎn)品的防護---裝飾鍍層。 為降低鋅鍍層厚又能提高耐蝕能力﹐國內(nèi)外采如下兩種措施﹕一是提高鈍化膜的質(zhì)量﹐如用藍色﹐綠色﹐軍綠色﹐黑色鈍化代替常規(guī)的彩虹色

26、鈍化膜﹐尤以軍綠化鈍化膜耐蝕性最好﹔二是以較薄的含鐵0.3%~~0.6%的Zn-Fe合金﹐或含鎳6%~~10%的Zn-Ni合金代替純鋅鍍層﹐耐蝕性能提高三倍以上﹐廣泛用于汽車鋼板上代替鍍鋅。 鋅鍍層的使用溫度不得超過2500C,在此溫度上鋅結(jié)晶組織變形﹐發(fā)脆﹐耐蝕性下降。有耐蝕﹐耐熱要求的零件宜用Zn-Ni合金層。 鍍鋅電解液可分為堿性和弱酸性兩大類﹐國內(nèi)外常用的有無氰鋅酸鹽鍍鋅﹐氰化鍍鋅﹐銨鹽鍍鋅﹐氰化物鍍鋅﹐硫酸鹽鍍鋅等。就國內(nèi)而言﹐無氰鋅酸鹽鍍鋅仍是主流。近年來由于鍍鋅添加劑的性能的改進提高﹐氰化物鍍鋅和低氰光亮鍍鋅發(fā)展較快﹐而銨鹽鍍鋅在繼續(xù)下降。 選擇鍍液要根據(jù)鍍件材質(zhì)﹐形

27、狀﹐外觀要求而定﹐如沖壓小件和復(fù)雜件﹐特別是需要輔助陽極的深孔或管狀件宜選用堿性鍍液﹔件和對氫脆敏感的零件宜用弱酸性鍍鋅液。當(dāng)采用兩種性能不同的鍍液時﹐對生產(chǎn)十分有利。 第一節(jié) 鋅酸鹽鍍鋅 1. 鋅酸鹽鍍液的特點﹕1﹐不用劇毒的氰化物﹐廢水易處理﹔2﹐鍍層結(jié)晶細密﹐光澤好﹐分散能力和深鍍能力接近氰化鍍液﹐適合復(fù)雜形狀的零件電鍍﹔3﹐鍍液穩(wěn)定﹐操作方便﹔4﹐對設(shè)備無腐蝕性﹔5﹐綜合經(jīng)濟效益好。這種鍍液亦存在沉積速度慢﹐允許溫度范圍窄(高于400C不好)﹐厚度超過15um時有脆性﹐鑄鍛件較難電鍍以及工作時會產(chǎn)生刺激性氣體逸出﹐必須要安裝通風(fēng)裝置等缺點。 2. 鋅酸鹽鍍液之鍍液成分﹕A﹐氧

28、化鋅(純度大于98%)﹔B﹐氫氧化鈉﹔C﹐DE和DPE添加劑﹔D﹐光亮劑﹔E﹐水 3. 維護管理技朮﹕A﹐嚴格控制鋅﹐堿濃度和比值﹔B﹐主添加劑和光亮劑都只能靠經(jīng)驗補加﹔C﹐注意溫度和電流密度的相互關(guān)系﹔D﹐極間距離及電極排布﹔E﹐雜質(zhì)的危害及清除﹔F﹐可能產(chǎn)生的故障及糾正方法 第二節(jié) 氰化鍍鋅 1. 氰化鍍鋅具有分散能力和深鍍能力好﹐結(jié)晶細密﹐與基體結(jié)合力好﹐耐蝕性能好﹐工藝范圍寬﹐鍍液穩(wěn)定易操作﹐對雜質(zhì)不太敏感等優(yōu)點。但是劇毒﹐嚴重污染境?，F(xiàn)在大部分應(yīng)用無氰鍍鋅﹐或低氰鍍鋅。 2. 氰化鍍鋅的鍍液組成﹕A﹐氧化鋅﹔B﹐氰化鈉﹔C﹐氫氧化鈉﹔D﹐氰化鍍鋅光亮劑﹔ 第三節(jié) 銨

29、鹽鍍鋅 1. 從氯化銨-氨羧絡(luò)合劑鍍鋅電解液中沉積的鋅層﹐結(jié)晶細致﹐鍍層光澤美觀﹐分散能力和深鍍能力好﹐適合于復(fù)雜零件的電鍍。該工藝曾在我國普啟遍應(yīng)用﹐但在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該類鍍液存在鈍化膜易變色﹐鍍液腐蝕性大﹐廢水中重金屬難處理﹐氨對魚類有毒等問題。從70年代后期逐漸被鋅酸鹽鍍鋅所取代。為發(fā)揮弱酸鍍鋅的優(yōu)點。80年代起﹐無氨氯化物鍍鋅在我國崛起﹐銨鹽鍍鋅應(yīng)用時不斷下降。 第四節(jié) 氯化物鍍鋅 1. 氯化物鍍鋅是八十年代初發(fā)展起來的光亮鍍鋅工藝。氯化物鍍液的特點﹕A﹐是不含絡(luò)合劑的單鹽鍍液﹐廢水極易處理﹔B﹐鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其鍍液體系﹔C﹐電流效率高﹐沉積速度快﹔D﹐氫過電位低的鋼材

30、如高碳鋼﹐鑄件﹐鍛件等容易施鍍。 2. 氯化物鍍鋅鍍液成分﹕A﹐氯化鋅﹔B﹐氯化鉀﹔C﹐硼酸﹔D﹐添加劑(主光亮劑﹐載體光亮劑﹐輔助光亮劑) 第五節(jié) 硫酸鹽鍍鋅 1. 硫酸鹽鍍鋅的分散能力比前述幾種鍍鋅溶液差些﹐且結(jié)晶較粗﹐為改善鍍液性能﹐引入阿拉伯樹膠或天然桃膠﹐對細化結(jié)晶有效果﹐但貨源不足。為此近來國內(nèi)外電鍍工作者開發(fā)了由芳香族醛或酮磺酸鹽﹐聚醚化合物和芳香族磺酸鹽組合的光亮劑﹐使鍍液和鍍層性能獲得很大改善﹐鍍層細致﹐光亮。由于這種鍍液成本低﹐電流效率高﹐可使用很高的電流密度﹐沉積速度快﹐適合于電鍍外形簡單的線材﹐帶材﹐板材和管材的內(nèi)壁。鍍液的pH值較低﹐有的還有氯化物﹐所以對

31、設(shè)備有腐蝕性。 2. 硫酸鹽鍍鋅鍍液組成﹕A﹐硫酸鋅是主鹽﹔B﹐硫酸鈉﹐氯化銨是導(dǎo)電鹽﹔C﹐硫酸鋁﹐明礬和硼酸是緩沖劑﹔D﹐糊精為細化結(jié)晶﹐提高分散能力﹔E﹐硫鋅 第六節(jié) 鍍鋅常見故障及糾正方法(1-3) 鍍鋅常見故障及糾正方法 故障現(xiàn)象 可能產(chǎn)生的原因 糾正方法 鍍層粗糙﹐灰暗溶液混蝕 電流密度過高 pH值太高 緩沖劑不足 光亮劑不足 降低電流密度 降低pH值 按分析補加緩沖劑 增加光亮劑 沉積速度慢 鋅含量低 pH值低 導(dǎo)電鹽不足 電流密度低 增加鋅陽極 提高pH值 增加導(dǎo)電鹽 提高電流密度 鍍層有灰斑﹐低電流區(qū)更多 電流密度低

32、 光亮劑不足 pH值太高 金屬雜質(zhì)太多 提高電流密度 添加光亮劑 降低pH值 用鋅粉處理或低電流密度電解 鍍層易燒焦﹐電流密度提不高 鋅濃度低 pH值太高 導(dǎo)電鹽少 光亮劑不足 分析補充 降低pH值 分析補充 添加光這劑 干燥后零件表面有”白霜” 鍍后清洗不凈 加強鍍后清洗 1-3 第七節(jié) 鍍鋅后除氫處理 1. 鋼鐵零件鍍鋅過程中﹐除鋅的電沉積外﹐往往伴有隨有氫離子還原析氫的副反應(yīng)﹐氫還原后一部分變成氣體逸出﹐還有一部分以氫的原子形態(tài)滲入到鍍層和基體金屬晶格的點陣中去﹐造成晶格歪扭﹐零件內(nèi)應(yīng)力增加﹐鍍層和基體變脆﹐人們稱之為氫脆。除氫采用加熱

33、處理法將氫從零件內(nèi)部趕出去。除氫效果與除氫溫度﹐保溫時間有關(guān)。溫度高﹐時間長﹐除氫越徹底。但加熱溫度不能太高﹐超過2500C鋅結(jié)晶組織變形﹐發(fā)脆﹐耐蝕性明顯下降。一般采用190~~230OC﹐2~~3h。滲碳件和錫焊件除氫溫度是140~~160OC﹐保溫3h。 第八節(jié) 鋅鍍層的鈍化處理 1. 鋅的化學(xué)性質(zhì)活潑﹐在大氣中容易氧化變暗﹐最后產(chǎn)生白銹腐蝕。鍍鋅經(jīng)過鉻酸鹽處理﹐以便在鋅上覆蓋一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜﹐使活潑的金屬處于鈍態(tài)﹐這就叫鉻酸鹽鈍處理。膜厚0.5um能使鋅的耐蝕性提高6~~8倍﹐并賦予鋅以美麗的外觀和抗污染能力。 2. 鈍化膜從外觀可分白鈍化﹐淡藍色﹐彩虹色鈍化﹐金黃色﹐黑色鈍化﹐

34、軍綠色鈍化。這些鈍化膜耐蝕強弱的順序是軍綠色>黑色>彩虹色>金黃色>淡藍色>白色。所以凡用于耐蝕目標機械零件鍍鋅都必須進行彩虹色鈍化。 3. 鈍化液依濃度可分為高濃度﹐中濃度﹐低濃度三種。因鈍化中生產(chǎn)消耗鉻酸不足5%﹐而95%被零件帶出損失﹐造成嚴重的環(huán)境污染。采用低濃度鈍化液可降低生產(chǎn)成本﹐減輕污染﹐鈍化膜質(zhì)量與高濃度鉻酸鈍化作用﹐故以低鉻鈍化為主。 4. 組成鉻酸鈍化液的三要素﹕一﹐主鹽及其濃度﹔二﹐活化劑及其濃度﹔三﹐一定的氫離子濃度(pH值) 第五章 鍍鎳 鎳是銀白色微黃的金屬﹐具有鐵磁性﹐密度8.9/g.cm-2﹐熔點為14530C。金屬鎳易溶于稀硝酸﹐難溶于鹽酸

35、和硫酸﹐在硝酸中處于鈍化狀態(tài)。在空氣中鎳與氧作用﹐表面迅速生成一極薄的鈍化膜﹐能抵抗大氣﹐堿和一些酸的腐蝕。鎳與強堿不發(fā)生作用。 鎳的標準電極電位為-0.25V﹐鍍鎳的應(yīng)用很廣﹐可分為防護裝飾性和功能性兩方面。 第一節(jié) 普通鍍鎳(暗鍍) 1. 普通電鍍又稱暗鎳工藝﹐根據(jù)鍍液的性能和用途﹐普通鍍鎳可以分為低濃度的預(yù)液﹐普通鍍液﹐瓦特液和滾鍍液等。 預(yù)鍍液﹕經(jīng)預(yù)鍍可保證層與銅鐵基體和隨后的鍍銅層結(jié)合力良好。 普通液﹕該鍍液的導(dǎo)電性好﹐可在較低溫度下電鍍﹐節(jié)省能源﹐使用比較方便。 瓦特液﹕滿足小零件的電鍍﹐但鍍液必須要有良好的導(dǎo)電性和覆蓋能力。 2. 鍍液配制方法 根據(jù)容

36、積計算好所需要的化學(xué)藥品﹐分別用熱水溶解﹐混合在一個容器中﹐加蒸餾水稀釋到需體積﹐靜置到所需體積﹐靜置澄清﹐用虹汲法或過濾法把鍍液引入鍍槽﹐再加入已經(jīng)溶解的十二基硫酸鈉溶液﹐攪拌均勻﹐取樣分析﹐經(jīng)調(diào)整試鍍合格后﹐即可生產(chǎn)。 3. 鍍鎳用陽極 鎳陽極材料的純度是電鍍中最重要的條件﹐鎳的含量>99%﹐不純的陽極導(dǎo)致鍍液污染﹐使鍍層的物理性能變壞。 在鍍鎳中比較適宜的鎳陽極有以下幾種﹕1.含碳鎳陽極﹐2.含氧鎳陽極﹐3.含硫鎳陽極。 第二節(jié) 光亮鎳 鍍光亮鎳有很多優(yōu)點﹐不僅可以省去繁重的拋光工序﹐改善操作條件﹐節(jié)約電鍍和拋光材料﹐還能提高鍍層的硬度﹐便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)﹐但是光亮鍍

37、鎳層中含硫﹐內(nèi)應(yīng)力和脆性較大﹐耐蝕性不如鍍暗鎳層﹐為了克服這些缺點﹐可采用多層鍍鎳工藝﹐使鍍層的機械性能和耐蝕性得到顯著的改善。 第三節(jié) 高硫鎳 高硫鎳一般含量為0.12~~0.25%。這種鎳具有比銅﹐銅錫合﹐暗鎳﹐光亮鎳﹐半光亮鎳﹐鉻等都高的電化學(xué)活性。高硫鎳鍍層主要用于鋼﹐鋅合金基體的防保-裝飾性組合鍍層的中間層﹐其原理是上層這鎳比下層半亮鎳含硫量高﹐因而使兩層間的電位差到100~~140mV﹐這樣使雙層鎳由單層鎳的縱向腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向腐蝕﹐構(gòu)成對鋼鐵基體的電化學(xué)保護作用。 第四節(jié) 鎳封 鎳封是在一般光亮鎳液中加入直徑在0.01~~1um之間的不溶性固體微粒(Sio2等)

38、﹐在適當(dāng)?shù)墓渤练e促進劑幫助下﹐使這些微粒與鎳共沉積而形成復(fù)合鍍鎳層。當(dāng)在這種復(fù)合鍍鎳層表上沉積鉻層時﹐由于復(fù)合鍍鎳層表面上的固體微粒不導(dǎo)電﹐鉻不能沉積在微粒表面上﹐因而在整個鍍鉻層上的形成大量微孔﹐即形成微孔鉻層。表面存大的大量微孔﹐可在很大程度上消除普通鉻層中存的巨大內(nèi)應(yīng)力﹐因而減少了鍍層的應(yīng)力腐蝕﹐尤為重要的是鉻層上的大量微孔﹐將鉻層下面的鎳層大面積地暴露出來﹐在腐蝕介質(zhì)的作用下﹐鉻與鎳組成腐蝕電池﹐鉻層為陰極﹐微孔處暴露的鎳層為陽極而遭腐蝕﹐從而改變了大陰極小陽極的腐蝕模式﹐使得腐蝕電流幾乎被分散到整個鍍鎳層上﹐從而防止了產(chǎn)生大而深的直貫基體金屬的少量腐蝕溝紋和凹坑﹐并使鍍層的腐蝕速度減

39、小﹐且向橫向發(fā)展﹐因而保護了基體金屬﹐顯著的提高了鍍層的耐腐蝕性能。 第五節(jié) 緞面鎳 緞面鎳又叫緞狀鎳。緞面鎳與鎳封工藝沒有本質(zhì)的區(qū)別。它具綢緞狀的外觀﹐鍍絡(luò)后不會像光亮鎳鍍層鍍鉻那樣有閃光﹐因而人眼注視后不會覺得疲勞﹐可以作為避免光線反射的防眩鍍層。這類鍍層在汽車反光鏡﹐車輛內(nèi)部注視零件﹐醫(yī)療手朮器械﹐機床零件﹐眼鏡鏡框等表面已得到廣泛應(yīng)用。 第六節(jié) 高應(yīng)力鎳 在特定的鍍鎳液中加入適量的添加劑﹐能獲得應(yīng)力較大的容易龜裂成微裂紋的鎳層﹐這種鎳層﹐叫做高應(yīng)力鎳。 高應(yīng)力鎳是在光亮鎳的表面上再鍍一層1um左右的鎳層。由于高應(yīng)力鎳的內(nèi)應(yīng)力大﹐所以在它的表面按常規(guī)再鍍0.2~

40、~0.3um的普通鉻層后﹐在鉻層與高應(yīng)力鎳應(yīng)力的相互作用處﹐高應(yīng)力鎳層即產(chǎn)生大量微裂紋﹐并導(dǎo)致鉻層表面也形成均勻的微裂紋。與鎳封一樣﹐鉻層成為微間斷鉻﹐只是由高應(yīng)力得到的是微間斷鉻﹐在腐蝕介質(zhì)的作用下﹐這些裂紋部位殂成無數(shù)個微電池﹐使腐蝕電流分散在微裂紋處﹐從而使整個鍍層的而蝕性能得到明顯的提高﹐見下圖1-4 1-4 第七節(jié) 鍍多層鎳 鍍多層鎳是在同一基體上﹐選用不同的鍍液成分及工藝條件﹐獲得二層或三層的鍍鎳層﹐目的是在不增加鎳層厚度或減低鎳層的基礎(chǔ)上﹐增加鎳層的耐蝕能力。目前在生產(chǎn)上應(yīng)用較多的多層鎳/鉻組合層休系有 雙層鎳 半光亮鎳/光亮鎳/鉻 三層鎳

41、 半光這鎳/高硫鎳/光亮鎳/鉻 半光這鎳/光亮鎳/鎳封/鉻(微孔鉻) 半光這鎳/光亮鎳/高應(yīng)力鎳/鉻(微裂紋鉻) 第八節(jié) 氨基磺酸鹽鍍鎳 氨基磺酸鹽鍍鎳的主要優(yōu)點是所得到的電鍍層應(yīng)力低﹐鍍液沉積速度快﹐但價格較貴﹐用于電鑄和印刷電路板鍍金前鍍鎳。 第九節(jié) 檸檬酸鹽鍍鎳 檸檬酸鹽鍍鎳工藝主要用于鋅壓鑄件的電鍍。主要的維護措施是﹕控制硫酸鎳與檸檬酸鹽之比在1﹕1.1~~1.2﹐溫度不可過高﹐以防止檸檬酸鹽分解﹐嚴格控制﹐pH值﹐零件入槽進采用沖擊電流(2~~3A/dm2)以保證結(jié)合力良好。 第六章 鍍鉻

42、 鉻是一種微帶天藍色的銀白色金屬。電極電位雖位很負﹐但它有很強的鈍化性能﹐大氣中很快鈍化﹐顯示出具有貴金屬的性質(zhì)﹐所以鐵零件鍍鉻層是陰極鍍層。鉻層在大氣中很穩(wěn)定﹐能長期保持其光澤﹐在堿﹑硝酸﹑硫化物﹑碳酸鹽以及有機酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定﹐但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。 鉻層硬度高﹐耐磨性好﹐反光能力強﹐有較好的耐熱性。在500OC以下光澤和硬度均無明顯變化﹔溫度大于500OC開始氧化變色﹔大于700OC才開始變軟。 由于鍍鉻層的優(yōu)良性能﹐廣泛用作防護一裝飾鍍層體系的外表層和機能鍍層。 鍍鉻的特點﹕1﹐鍍鉻用含氧酸作主鹽﹐鉻和氧親和力強﹐電析困難﹐導(dǎo)流效率低﹔2﹐鉻為變價金

43、屬﹐又有含氧酸根﹐故陰極還原過程很復(fù)雜﹔3﹐鍍鉻雖然極化值很大﹐但極化度很小﹐故鍍液的分散能力和覆蓋能力還差﹐往往要采用輔助陽極和保護陰極﹔4﹐鍍鉻需用大電流密度﹐而電流效率很低﹐大量析出氫氣﹐導(dǎo)致鍍液奧姆電壓降大﹐故鍍鉻的電壓要比較高﹔5﹐鍍鉻不能用鉻陽極﹐通常采用純鉛﹑鉛錫合金﹑鉛銻合金等不溶性陽極。 鍍鉻過程的特異現(xiàn)象﹕1﹐隨主鹽鉻酐濃度升高而電流效率下降﹔2﹐隨電流密度升高而電流效率提高﹔3﹐隨鍍液溫度提高而電流效率降低﹔4﹐隨鍍液攪拌加強而電流效率降低﹐甚至不能鍍鉻。 第一節(jié) 鍍鉻層的種類 裝飾性鍍鉻是鍍鉻工藝中應(yīng)用最多的。裝飾鍍鉻的特點是﹕1﹐要求鍍層光亮﹔2﹐鍍液的

44、覆蓋能力要好﹐零件的主要表面上應(yīng)覆蓋上鉻﹔3﹐鍍層厚度薄。防護-裝飾鍍鉻廣泛用于汽車﹑自行車﹑日用五金制品﹐家用電器﹑儀器儀表﹑機械﹑船舶艙內(nèi)的外露零件等。經(jīng)拋光的鉻層有很高的反射系數(shù)﹐可作反光鏡。 硬鉻﹕在一下條年下沉積的鉻鍍層具有很高硬度和耐磨損性能﹐硬鉻的維氏硬度達到900~~1200kg/mm2,鉻是常用鍍層中硬度最高的鍍層﹐可提高零件的耐磨性﹐延長使用壽命。 乳白鉻鍍層﹕在較高溫度(65~~75OC)和較低電流密度下(205A/dm2)獲得的乳白色的無光澤的鉻稱為乳白鉻。鍍層韌性好﹐硬度較低﹐孔隙少﹐裂紋小﹐色澤柔和﹐消旋光性能好﹐常用于量具﹐分度盤﹐儀器面板等鍍鉻。 松

45、孔鍍鉻﹕通常在硬鉻之后﹐用化學(xué)或電化學(xué)將鉻層的粗裂紋進一步擴寬加深﹐以便吸藏更多的潤滑油脂﹐提高其耐磨性﹐這就叫松孔鉻。松孔鍍鉻層應(yīng)用于受重壓的滑動摩擦件及耐熱﹑抗蝕﹑耐磨的零件﹐如內(nèi)燃機汽缸內(nèi)腔﹑活塞環(huán)等。 黑鉻﹕在不含硫酸根而含有催化劑的鍍鉻中﹐可鍍?nèi)〖兒谏你t層。以氧化鉻為主成分﹐故耐蝕性和消旋光性能優(yōu)良﹐應(yīng)用于航空﹑光學(xué)儀器﹑太陽能吸收板及日用品之防護-裝飾。 第二節(jié) 鍍鉻的陽極 與一般電鍍不同﹐鍍鉻用鉛和鉛合金等不溶性陽極﹐這就是鍍鉻過程的特殊性決定的。1﹐鍍鉻中若采用鉻作陽極﹐陽極電流效率接近100%﹐高陰極電流效率僅8%~~13%﹐鉻的濃度會不斷升高﹔2﹐鍍鉻是六價

46、鉻直接還原的﹐而鉻陽極溶解的鉻成不同價態(tài)﹐而且以三價鉻為主﹐會導(dǎo)致三價鉻迅速增加﹐六價鉻不斷降﹐造成故障﹔3﹐金屬鉻很脆﹐難以成型和機加工。 第三節(jié) 鍍鉻工藝 國內(nèi)常規(guī)鍍鉻工藝規(guī)范(見下表1-5) 1-5 國內(nèi)加添加劑的中低濃度鍍鉻工藝規(guī)范(見下表1-6) 1-6 國外加添加劑鍍鉻工藝規(guī)范(見下表1-7) 1-7 第七章 其它電鍍 鍍銅﹕鍍銅層呈粉紅色﹐質(zhì)柔軟﹐具有良好的延展性﹑導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性﹐易于拋光﹐經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理可得古銅色﹑銅綠色﹑黑色和本色等裝飾色彩。鍍銅易在空氣中失去光澤﹐與三氧化碳或氯化物作用﹐表面生成一層堿式碳酸

47、銅或氯化銅膜層﹐受到硫化物的作用會生成棕色或黑色硫化銅﹐因此﹐做為裝飾性的鍍銅層需在表面涂覆有機覆蓋層。 鍍鎘﹕鎘是銀白色有光澤的軟質(zhì)金屬﹐其硬度比錫硬﹐比鋅軟﹐可塑性好﹐易于鍛造和輾壓。鎘的化學(xué)性質(zhì)與鋅相似﹐但不溶解于堿液中﹐溶于硝酸和硝酸銨中﹐在稀硫酸和稀鹽酸中溶解很慢。鎘的蒸氣和可溶性鎘鹽都有毒﹐必須嚴格防止鎘的污染。因為鎘污染后的危害很大﹐價格昂貴﹐所以通常采用鍍鋅層或合金鍍層來取代鍍鎘層。目前國內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的鍍鎘溶液類型有﹕氨羧絡(luò)合物鍍鎘﹑酸性硫酸鹽鍍鎘和氰化物鍍鎘。此外還有焦磷酸鹽鍍鎘﹑堿性三乙醇胺鍍鎘和HEDP鍍鎘等。 鍍錫﹕錫具有銀白色的外觀﹐原子量為118.7﹐密

48、度為7.3g/cm3,熔點為2320C﹐原子價為二價和四價﹐故電化當(dāng)量分別為2.12g/A.h和1.107g/A.h。錫具有抗腐蝕﹑無毒﹑易鐵焊﹑柔軟和延展性好等優(yōu)點。錫鍍層有如下特點和用途﹕1﹐化學(xué)穩(wěn)定性高﹔2﹐在電化序中錫的標準電位紕鐵正﹐對鋼鐵來說是陰極性鍍層﹐只有在鍍層無孔隙時才能有效地保護基體﹔3﹐錫導(dǎo)電性好﹐易焊﹔4﹐錫從-130C起結(jié)晶開始開始發(fā)生變異﹐到-300C將完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N晶型的同素異構(gòu)體﹐俗稱”錫瘟”﹐此時已完全失去錫的性質(zhì)﹔5﹐錫同鋅﹑鎘鍍層一樣﹐在高溫﹑潮濕和密閉條件下能長成晶須﹐稱為長毛﹔6﹐鍍錫后在2320C以上的熱油中重溶處理﹐可獲得有光澤的花紋錫層﹐可作日用

49、品的裝飾鍍層。 電鍍單金屬方面還有鍍鉛﹑鍍鐵﹑鍍銀﹑鍍金等。 電鍍合金方面有﹕電鍍銅基合金﹐電鍍鋅基合金﹐電鍍鎘基﹑銦基合金﹐電鍍鉛基﹑錫基合金﹐電鍍鎳基﹑鈷基合金﹐電鍍鈀鎳合金等。 復(fù)合電鍍方面有﹕鎳基復(fù)合電鍍﹐鋅基復(fù)合電鍍﹐銀基復(fù)合電鍍﹐金剛石鑲嵌復(fù)合電鍍。 第八節(jié) 鍍層性能測試 第一節(jié) 電鍍層外觀檢驗 金屬零件電鍍層的外觀檢驗是最基本﹐最常用的檢驗方。外觀不合格的鍍件就無需進行其它項目的測試。 檢驗時用目力觀察﹐按照外觀可將鍍件分為合格的﹑有缺陷的和廢品三類。 外觀不良包括有針孔﹐麻點﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脫落﹑陰陽面﹑斑點﹑燒焦﹑暗影﹑樹枝狀和海綿狀江沉積

50、層以及應(yīng)當(dāng)鍍覆而沒有鍍覆的部位等缺陷。 第二節(jié) 結(jié)合力試驗 鍍層結(jié)合力是指鍍層與基體金屬的結(jié)合強度﹐即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。 鍍層結(jié)合力不好﹐多數(shù)原因是鍍前外理不良所致。另外﹐鍍液成分與工藝規(guī)范不當(dāng)或基體金屬與鍍層金屬的熱膨脹系數(shù)縣殊﹐均對鍍層結(jié)合力有明顯影響。 評定鍍層與基體金屬結(jié)合力通常采用定性方法。車間定性測量法﹐是以鍍層金屬和基體金屬的物理-機械性能的不同為基礎(chǔ)﹐即當(dāng)試樣經(jīng)受不均勻變形﹐熱應(yīng)力和外力的直接作用后﹐檢查鍍層是否有結(jié)合不良現(xiàn)象。具體方法可根據(jù)鍍種和鍍鍍件選定﹕(一)彎曲試驗﹔(二)銼刀試驗﹔(三)劃痕試驗﹔(四)熱震試驗 第三節(jié)

51、電鍍層厚度的測量 電鍍層厚度的測量方法有破壞檢測法與非破壞檢測法兩大類。其中破壞檢測法有點滴法﹑液流法﹑溶解法﹑電量法和金相顯微法等多種﹔非破壞檢測法有磁性法﹑渦流法β射線反向散射法和光切顯微鏡法等等。 測量時除溶解法等是鍍層的平均厚度外﹐其余多數(shù)是鍍層的局部厚度。因此﹐測量時至少應(yīng)在有代表性部位測量三個以上厚度﹐計算其平均值作為測量厚度結(jié)果。 第四節(jié) 孔隙率的測定 鍍層的孔隙是指鍍層表面直至基體金屬的細小孔道 ?？紫洞笮∮绊戝儗拥姆雷o能力。測定孔隙的方法有貼濾法﹑涂膏法﹑浸漬法等。 1. 貼濾紙法﹕將浸有測試溶液的潤濕紙貼于經(jīng)預(yù)處理的被測試閏上﹐濾紙上的試液滲入孔隙中與中

52、間鍍層或基體金屬作用﹐生成具有物征顏色的斑點在濾紙上顯示。然后以濾紙上有色斑色的多少來評定鍍層孔隙率。 2. 涂膏法﹕將含有相應(yīng)試液的膏狀物涂覆于被測試樣上﹐通過泥膏中的試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐生成具有特征顏色的斑點﹐要據(jù)此斑點來評定鍍層的孔隙率。 3. 浸漬法﹕將試樣浸于相應(yīng)試液中﹐通過試液滲入鍍層孔隙與基體金屬或中間鍍層作用﹐在鍍層表面產(chǎn)生有色斑點﹐然后檢查鍍層表面有色斑點多少來評定鍍層的孔隙率。本法適用于檢驗鋼鐵﹑銅或銅合金和鋁合金基體表面的陰極性鍍層的孔隙率。 第五節(jié) 鍍層顯微硬度的測定 一、 硬度是鍍層的重要機械性能之一。鍍層的硬度決定于鍍層金屬的結(jié)晶組

53、織。為了消除基體材對鍍層的影響和鍍層厚度對壓痕尺寸了限制﹐一般用顯微硬度法。即采用顯微硬度計上特制的金剛石壓頭﹐在一定靜負荷的作用下﹐壓入試樣的鍍層表面或剖面﹐獲得相應(yīng)正方角錐體壓痕。然后用硬度上測微目鏡將壓痕放大一定倍率﹐測量其對壓痕對角線長度。 第六節(jié) 鍍層內(nèi)應(yīng)力的測試 二、 鍍層內(nèi)應(yīng)力是指在沒有外在載荷的情況下﹐鍍層內(nèi)部所具有的一種平衡應(yīng)力。用來測量鍍層宏觀應(yīng)力的方法有﹕幻燈投影法﹑電阻應(yīng)變儀法﹑螺旋收縮儀法﹑X射線衍射法等多種。 第七節(jié) 電鍍層脆性測試 三、 鍍層脆性是鍍層物理性能中的一項重要指標。脆性的存在往往會導(dǎo)致鍍層開裂﹐結(jié)合力下降﹐乃至直接影響鍍件的使用價值。

54、 四、 鍍層脆性的測試﹐一般通過試樣在外力作用下使之變形﹐直至鍍層產(chǎn)生裂紋﹐然后以鍍層產(chǎn)生裂紋時的變形程度或撓度值大小﹐作為評定鍍層脆性的依據(jù)。 五、 測定鍍層脆性的方法有杯突法﹑靜壓撓曲法等。測定鍍層韌性的方法有心軸變曲法等。 第八節(jié) 氫脆性的測試 金屬材料在氫和應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的早期脆斷現(xiàn)象叫氫脆。測定氫脆的方法有延遲破壞試驗﹑緩慢彎曲試驗等方法。 延遲破壞試驗﹕此法適合于超高強度鋼的氫脆試驗﹐是一種靈敏而可靠的試驗方法。試驗時﹐將做成的三根缺口棒狀試樣放在持久強度試驗機或蠕變試驗機上﹐在材料脆斷的時間﹐若三根平行試驗的試樣在規(guī)定的時間內(nèi)均不脆斷﹐即為合格。 緩慢彎曲

55、試驗﹕此法對低脆性材料比較靈敏。測試時應(yīng)注意﹕試片在熱處理后如果變形﹐應(yīng)靜壓校平﹔鍍前應(yīng)消除應(yīng)力﹐鍍扣要嚴格除氫﹔試前應(yīng)選足夠數(shù)量的試樣材料進行空白試驗﹐便于分析試驗結(jié)果和選擇合適的折斷軸直徑。 擠壓試驗﹕將需檢驗的墊圈在同一直徑的螺桿上﹐每一螺桿套10~~15個﹐螺桿兩端旋上螺母﹐然后夾在虎鉗上﹐用扳手將螺母旋緊到墊圈開口處擠平。放置24小時﹐然后松開﹐用5倍放大鏡檢查受試墊圈產(chǎn)生裂紋和斷裂的結(jié)果以脆斷率表示 脆斷率=b/aX100(%) (a-受試墊圈總數(shù),b-產(chǎn)生裂紋或斷裂數(shù)) 第九節(jié) 鍍層焊接性能的測試 鍍層焊接性是表示焊錫在欲焊在欲焊金屬表面流動的難易程度。評定鍍

56、層焊接性的方法有流布面積法﹑潤濕時間法和蒸汽考驗法。 流布面積法﹕本法是將一定質(zhì)量的焊料放在待測試樣表面上﹐滴上幾滴松香異丙醇劑﹐放在加熱板上加熱至250OC﹐保持2分鐘﹐取下試樣﹐然后用面積儀檢查計算焊料涂布面積。評定方法﹕流布面積愈大﹐鍍層焊接愈好。 潤濕時間法﹕本法是通過熔融焊料對規(guī)定試樣全部潤濕的時間來區(qū)別焊接性。測試時﹐將10塊一定規(guī)格的試樣先浸以松香丙醇焊劑﹐再浸入250 OC的熔融焊料中﹐浸入時間根據(jù)10塊不同編號的試樣﹐分別控制1~~10S﹐然后立即取出。冷卻后后檢查試樣是否全部被潤濕﹐取后以全部被潤濕的試樣的最短時間﹐評定鍍層焊接性能。一般以2S以內(nèi)全部潤濕以好﹐10

57、S潤濕為最差。 蒸汽考驗法﹕本法是將試樣放在連續(xù)的水面上部﹐溶器蓋呈型﹐以防蓋上的冷凝水滴在試樣表面而影響測試。試樣與沸水相距100mm﹐與頂蓋相距50mm。經(jīng)過240h后﹐不管試樣變色與否﹐讓試樣在空氣中干燥﹐然后用流布面積法或潤濕時間法測試﹐根據(jù)結(jié)果評定合格與否。 第九章 電鍍層的選擇及標記 第一節(jié) 對電鍍層的要求 電鍍層的主要目的用于﹕ 1. 保護金屬零件表面﹐防止腐蝕 2. 裝飾零件外表﹐使外表美觀 3. 提高零件的工作性能 電鍍層種類和厚度的選擇﹐主要取決于下列因素﹕ 1. 零件的工作環(huán)境 2. 被鍍零件的種類﹑材料和性質(zhì) 3. 電鍍層的性質(zhì)和用途 4.

58、 零件的結(jié)構(gòu)﹑形狀和尺寸的公差 5. 鍍層與其互相接觸金屬的材料﹑性質(zhì) 對電鍍層的要求﹕ 1. 鍍層與基體金屬﹑鍍層與鍍層之間﹐應(yīng)有良好的結(jié)合力 2. 鍍層應(yīng)結(jié)晶細致﹑平整﹑厚度均勻 3. 鍍層應(yīng)具有規(guī)定的厚定和盡可能少的孔隙 4. 鍍層應(yīng)具有規(guī)定的各項指標﹐如光亮度﹑硬度﹑導(dǎo)電性等 第二節(jié) 鍍層使用條件的分類 鍍層的使用條件﹐按照氣候環(huán)境程度分為以下三類。 第一類 腐蝕性比較嚴重的工作環(huán)境 第二類 腐蝕性中等的工作境 第三類 腐蝕性輕微的工作環(huán)境 從保護基體金屬免腐蝕的要求來看﹐一般可考慮﹕ A. 貴金屬﹑含鉻18%以上的不銹鋼﹑軋制的磁性合金材料

59、﹑以及鎳銅合金等﹐一般不需再加保護層 B. 碳鋼﹑低合金鋼和鑄鐵制造的零件﹐大氣中容易腐蝕﹐應(yīng)加保護層。 C. 銅和銅合金制造的零件﹐根據(jù)不同的使用條件﹐采用光亮酸洗﹑鈍化﹑電鍍或涂漆保護等。用磷青銅或鈹青銅制造的精密零件可以不進行表面處理。 D. 鋁和鋁合金制造的零件﹐可以采用陽極氧化和封閉處理。 E. 鋅合金制造的可以零件﹐可以采用磷化﹑鈍化﹑電鍍或涂漆防護 第三節(jié) 電鍍層的選擇 鍍層按其用途可分為下列三類﹕ 1. 防護性鍍層 2. 防護-裝飾性鍍層 3. 工作保護鍍層 各類電鍍層的特性及作用見下表(1-8)﹐供選擇時參考: 鍍層系列 鍍層類別

60、 1-8 特性和用途 備注 防 護 裝 飾 性 鍍 層 銅﹑鎳﹑鉻及銅-鎳-鉻復(fù)合鍍層 鍍銅層結(jié)構(gòu)細密﹐結(jié)合力好﹐性質(zhì)柔軟﹐容易拋光。在大氣中易受腐蝕介質(zhì)的侵蝕。 鍍鎳層外觀好﹐機械性能和耐蝕性能均優(yōu)良。但鍍層多孔﹐容易產(chǎn)生針孔腐蝕。不同含硫量的雙層鎳﹑三層鎳能在效地提高防護性能 在銅-鎳底層上鍍一層0.5μm(超過此厚度易產(chǎn)生裂紋)的鉻﹐可獲得美麗的裝飾外觀。采用微裂紋鍍鉻或微孔鍍鉻工藝﹐可提高整個組合鍍層的防護性 銅﹕1.用作銅-鎳-鉻組合鍍層的底層 2.鍍銅防止鋼鐵局部滲碳和滲氮 3.鍍覆電器滅弧柵片﹐印刷電路和電鑄模等 鎳﹕常用件銅-鎳-鉻組

61、合鍍層中的中間層﹔也可單獨用作防護-裝飾性鍍層﹐其厚度要足以防止有針孔 用作機械械﹑電器﹑醫(yī)療械和日用五金的防護-裝飾 在廣州和海南島地區(qū)室外大氣腐蝕試驗表明﹕銅-鎳-鉻組合鍍層達45μm以上﹐可保持三年而基體金屬不產(chǎn)生銹蝕 銅-錫合金鍍層 含錫10%~~15%的低錫青銅﹐具有良好的拋旋光性能﹐鍍層孔隙小﹐耐蝕性好。低錫青銅因大氣中容易氧化變色﹐必須套鉻 含錫40%~~50%的高錫青銅﹐外觀呈銀白色﹔硬度介于鎳與鉻之間﹔經(jīng)拋光后﹐其反射率僅次于銀﹔在大氣中不易失去光澤﹔能耐弱酸﹐弱堿和食品中有機酸的腐蝕﹔同時具有良好的導(dǎo)電性和焊接性。但是鍍層性脆﹐不能承受敲打或變形 低錫青套

62、鉻后﹐可作機械﹑輕工業(yè)和日用五金的防護-保護性鍍層 高錫青銅可用來代銀鉻﹐鉻﹐作反光鏡﹑儀器儀表﹑日用五金﹑餐具﹑樂器等防護-裝飾性鍍層 鋅-銅合金鍍層 含銅25%左右的合金﹐有銀白色光澤﹐成本低﹐保護性好。對銅鐵來說﹐屬陽極性鍍層。在潮濕環(huán)境下﹐外觀不如鎳穩(wěn)定﹐容易產(chǎn)生白色腐蝕點 套鉻后作輕工業(yè)產(chǎn)品﹐一般用作戶內(nèi)產(chǎn)品的防護-裝飾鍍層 在工業(yè)大氣條件下﹐鋅銅合金的防護-裝飾性能比鍍鎳層好 鋅-鐵-鎳合金及鋅-鐵合金鍍層 這兩種合金有銀白色處觀﹐其電極電位同鋅銅合﹐在潮濕環(huán)境下容易產(chǎn)生白色腐蝕點?？蓮慕沽姿猁}電解液中鍍?nèi)? 套鉻后﹐用來代替鋅-銅合金鍍層﹐作一般戶內(nèi)產(chǎn)品防護-裝

63、飾用 防 護 裝 飾 性 鍍 層 金﹑金合金鍍層 鍍金層﹐或含金75%~~80%的合金鍍層(其余為銀﹑鎳或銅等)﹐色澤美觀﹑持久 作首飾等貴重產(chǎn)品裝飾用 鍍金不宜用銀作底層 黑鎳鍍層 是一種黑亮耀目的鍍層﹐鍍層很脆﹐彎曲時容易起皮或剝落﹐厚度不能超過1.5μm 作機械﹑光學(xué)儀器裝飾用 錫-鎳合金鍍層 含錫65%的合金﹐外表像光亮的鎳或鉻﹐微帶玫瑰色﹐有極高的耐蝕性能和抗暗性能。鍍層硬度介于鎳﹑鉻之間﹔延性好﹔內(nèi)應(yīng)力很小 可代替銅-鎳-鉻鍍層﹐作防護-裝飾用 高 硬 度 耐 磨 鍍 層 硬鉻 硬鉻鍍層是本表所列諸鍍層中硬度最高的﹐能

64、提高工作使用壽命 鍍覆工具﹑刃具﹔修復(fù)曲軸﹑齒輪﹑活塞環(huán)﹔以及其它要求提高硬度和而磨的零作 鍍硬鉻的基體金屬必須有足夠的硬度 硬鎳化學(xué)鍍鎳 硬度略低于硬鉻﹐較容易接受機械加。沉積速度快﹐對于復(fù)雜零件能獲得較均勻的鍍層﹐除氫較容易﹔耐磨和耐腐蝕性好﹔鍍層均勻﹔硬度隨含磷量增加而提高﹐如果在400℃下﹐熱處理1h﹐可提高硬度一級 用作耐磨﹑耐腐蝕的鍍層 鍍銠 耐磨﹑耐腐蝕﹐接觸電阻穩(wěn)定。但鍍層容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和脆性 用作電器和電子工業(yè)比較重要的觸頭鍍層 價格昂貴 鍍鐵 價格低廉﹐鍍層軟﹐容易機械加工。電鍍后經(jīng)滲碳﹑滲氮處理可提高硬度。鍍層厚度可達1mm以上 修復(fù)磨損零件和

65、加尺寸不足的零件﹔印刷工業(yè)中﹐鍍在鉛版﹑銅版﹑活字版上﹐提高耐磨性 鍍錫鎳合金 硬度介于鎳與鉻之間﹐具有容易千焊的特點 用于印刷線路等 高 導(dǎo) 電 ﹑ 易 千 焊 鍍 層 金﹑金合金鍍層 金導(dǎo)電性好﹐接觸電小﹐鍍金作焊接用得很廣泛﹐但只能用10μm以下的箔金﹐否則﹐焊接時會生成金錫中間層﹐使聯(lián)接點發(fā)脆和潤滑性下降。為了克服純金耐磨性差的缺點﹐通常用金合金代替純金。但合金比純金接觸電阻大五倍。此外金合金的千焊和防護性不如純金好 在低負荷﹐純金接角電阻約為鈀的1/3﹑銠的1/6﹔高負荷時為鈀﹑銠的1/10 鍍銀層 銀導(dǎo)電率和反射系數(shù)很高﹐鍍層軟﹐耐磨差。在

66、大氣中易受硫化物作用變暗﹐接觸電阻增加。在與塑料﹐陶瓷組裝時﹐鍍層會向絕緣層遷移﹐甚至造成短路。電氣工業(yè)廣泛導(dǎo)電鍍層 鍍銀后﹐需進行抗暗處理 高 導(dǎo) 電 ﹑ 易 千 焊 鍍 層 鍍錫層 錫性質(zhì)柔軟﹐千焊性好。對硫化物也很穩(wěn)定。存放時間較久時﹐千焊變難﹐鍍后浸入熱油中進行流平﹐可延長存放時間。廣泛用于保護銅導(dǎo)線和導(dǎo)電零件﹐防止氧化或硫化。也用于需要焊接的零件 錫鎳合金鍍層 錫鎳合金鍍液的均鍍能力特別好﹐鍍層厚度可很大﹐耐磨﹑耐腐蝕性好。如果允許采用稍強的焊劑﹐而其它鍍層不能采用時﹐可用這種合金 錫鋅合金鍍層 錫鎳合金有極好的千焊性和耐蝕性。一般用于需要千焊的鋼制零件﹐如電訊﹑電子零件﹑線纜接頭和繼電器組件等 耐 磨 鍍 層 鉛基合金 錫基合金 鉛基合金鍍層耐疲勞性能比錫基合金好﹐但耐磨性和耐蝕性相反。當(dāng)負荷不大﹐耐疲勞性能要求不高時﹐用錫基合金﹐該合金使用壽命長。用于軸承表面的鍍層 銀-鉛-錮合金鍍層 用于高