电镀锌理论与实际课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电镀锌,理论与实际专业介绍,电镀锌,1,电镀基础知识,金属腐蚀,金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的金属破坏叫做金属腐蚀。金属的腐蚀现象十分普遍，例如钢铁制件在潮湿空气中的生锈，钢铁在加热过程中产生的氧化皮膜，地下金属管道遭受腐蚀而穿孔，化工机械在强腐蚀介质中的腐蚀，铝制品在潮湿空气中使用后表面所产生的白色粉末等。金属遭受腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，甚至不能使用。因此了解腐蚀并采取防护措施，是极其重要的。,电镀基础知识 金属腐蚀,2,电镀基础知识,按腐蚀原理分类可以分为：,1、化学腐蚀金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀叫,化学腐蚀,。它的特点是在化学作用过程中没有腐蚀电流产生。金属在干燥的气体介质中和不导电的液体介质（如酒精、石油）中发生的腐蚀，都属于化学腐蚀。,电镀基础知识 按腐蚀原理分类可以分为：,3,电镀基础知识,2、金属在导电的液态介质中由于电化学作用而发生的腐蚀叫做,电化学腐蚀,，在腐蚀进行过程中有腐蚀电流产生。大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等都属于电化学腐蚀。例如碳钢在电解质中的腐蚀。,有时很难把化学腐蚀与电化学腐蚀明确地区分开来。例如铁在水蒸气中一般发生电化学腐蚀，但在高温时却转化为化学腐蚀，而且很难明确区分其温度界限,电镀基础知识 2、金属在导电的液态介质中由于电化学作用,4,电镀基础知识,金属的防护,金属防护之目的，在于控制构成金属制品的金属材料因腐蚀而引起的消耗，防止金属制品的破坏，从而延长其使用寿命。因此，除了防止金属腐蚀之外，还包含有保护金属的意义，所以称为金属的防护。为了达到防护目的而采取的综合的方法和手段叫做防护技术。金属防护方法除应正确选用金属材料和合理进行设计外，多采用在金属表面处理技术以对金属进行防护,电镀基础知识金属的防护,5,电镀基础知识,表面处理主要分为五大类,1、电化学方法（电镀、阳极氧化）,2、化学方法（化学镀、化学转换膜处理）,3、热加工方法（热喷锌等）,4、高真空方法（真空镀膜等）,5、其它物理方法（涂装、激光表面加工等）,电镀基础知识表面处理主要分为五大类,6,电镀定义,在含有某种金属离子的电解液中，将被镀工件作为阴极，通以一定波形的低压直流电.而使金属离子得到电子，不断在阴极沉积为金属的加工过程。从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。,电镀定义 在含有某种金属离子的电解液中，将被镀,7,电镀原理,H+,Ni+,OH,-,+,+,_,电源,阳极,阴极,阳极,Ni,H,2,O,2,O,2,电镀原理H+Ni+OH-+_电源阳极阴极阳极NiH2O2,8,电镀原理（,以镀锌为例,）,阳极反应,阴极反应,Zn,2+,+ 2e,-,Zn (金属),2H,+,+ 2e,-,H,2,Zn Zn,2+,+ 2e,-,4OH,-,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,电镀原理（以镀锌为例）阳极反应阴极反应Zn2+ + 2e,9,电镀基础知识,电镀层的一般质量要求,：,1.与基材金属结合牢固，附着力好。 2.镀层完整，结晶细致而紧密，孔隙率小。 3.具有良好的物理、化学及机械性能。 4.有符合标准规定的镀层厚度，而且镀层分 布要均匀,电镀基础知识电镀层的一般质量要求：,10,电镀基础知识,电镀层的标注,：（,GB/T13911-2008）,金属镀层的表示方法：,基体材料,镀覆方法,镀层名称,镀层厚度,镀层特征,后处理,如：Fe/Ep.Zn7.C2c铁基体电镀锌厚度7um以上铬酸盐钝化2级C型,电镀基础知识电镀层的标注：（GB/T13911-2008）基,11,电镀基础知识,电镀锌铬酸盐后处理表示方法,电镀基础知识电镀锌铬酸盐后处理表示方法,12,镀层的分类,按电化学性质,阳极性镀层（钢铁镀锌）,阴极性镀层（钢铁镀镍、镀铜等）,镀层的分类按电化学性质,13,按镀层组成,单金属电镀（如镀镍、锌、铜、铬、金、银等）。,合金电镀（如外贸驱动轴锌镍合金等，）。,复合电沉积（如装饰电镀中的镍封）,按镀层组成,14,电镀基础知识,按获取镀层方式,常规电镀（挂镀、滚镀）,电刷镀,脉冲电镀,电铸,电镀基础知识按获取镀层方式,15,电镀的分类,按功能性,装饰性电镀（镀镍、镀铜、镀装饰铬、镀金等）,功能性电镀,防护性电镀 （镀锌）,耐磨性电镀（镀硬铬）,提高可焊性电镀（镀锡）,增强导电性电镀（镀银）,电镀的分类按功能性,16,常见电镀设备：,电镀基础知识,滚 镀,连续电镀,自动挂镀线,滚桶,挂 具,常见电镀设备：电镀基础知识滚 镀连续电镀自动挂镀线滚,17,电镀的基本工艺流程分三个阶段：,镀前处理，包括除油，酸洗，清洗、活化等。,电镀阶段，,镀后处理，封闭、钝化，去氢等。,电镀过程,电镀的基本工艺流程分三个阶段：电镀过程,18,油污包括三类：矿物油、动物油和植物油。按其化学性质又可归为两大类，即皂化油和非皂化油。动物油和植物油属皂化油，这些油能与碱作用生成肥皂，因此有皂化油之称。各种矿物油如石腊、凡士林，各种润滑油等。它们与碱不起皂化作用，统称之为非皂化油。,镀前处理除油,除油方法包括有机溶剂除油，化学除油，电化学除油，机械除油，超声波除油等方法。,油污包括三类：矿物油、动物油和植物油。按其化学性质又可,19,镀前处理化学除油,利用碱溶液对油脂的皂化作用除去可皂化性脂，利用表面活性剂的乳化作用除去非皂化性油脂。可皂化性油脂可与碱发生皂化反应，生成可溶性的肥皂和甘油，,非皂化性油脂主要是利用乳化作用将其去掉。工件进入除油液后，由于机械震动，表面的油膜破裂，而变成不连续的小油滴；溶液中乳化剂使油、固界面上的表面张力降低，结果油滴进入溶液；乳化剂的疏水基团和亲水基团将进入溶液中的小油滴包围起来，使油滴不能重新聚集沾污工件。这样就将油除去了。,镀前处理化学除油,20,镀前处理电化学除油,电化学除油是将材料至于碱性电解液的电极上，利用电解时电极的极化作用降低溶液介面的表面张力，电极上所析出的氢气泡和氧气泡，对油膜层有强烈的撕裂作用和对溶液的机械搅拌作用，从而促使油膜迅速地从材料表面上脱落转变为细小的油珠，加速、加强除油过程，进而获得近乎彻底清除乾净的良好除油效果。电化学除油在阴极、阳极上都可以进行，也可以阴、阳极联合除油。,阴极除油的特点：析出的气体为氢气，气泡小、数量多、面积大，因而除油效率高，不腐蚀材料。缺点；易引起材料产生氢脆，有挂灰。,阳极除油的特点：无氢脆，无灰渣。 缺点：效率低、材料易腐蚀。,镀前处理电化学除油 电化学除油是将材料至于碱,21,镀前处理酸洗,将金属零件放入酸中利用化学或电化学的方法将零件表面锈蚀产物和氧化膜去除的过程。一般用盐酸、硫酸、硝酸等。可单独使用，也可联合使用。,盐酸对金属氧化物具有较强的浸蚀能力，对钢铁基体溶解缓慢，不易发生过腐蚀和严重氢脆，酸洗表面残渣较少，但是易挥发，刺激性气味强。,硫酸在室温下，对金属氧化物溶解能力较弱，提高温度可加快酸洗能力，但对钢铁金属的酸洗容易发生腐蚀和产生氢脆现象。,硝酸是氧化性酸，侵蚀能力较强，但对中、高碳钢和低合金钢的酸洗表面残渣较多，易挥发有强烈的刺激性气味。,镀前处理酸洗 将金属零件放入酸中利用化学或电化学,22,镀前处理清洗,清洗及水洗是电镀工艺不可缺少的组成部分，水洗质量的好坏对于电镀工艺的稳定性和电镀产品的外观、耐蚀性等有很大影响。主要防止镀液带入下一次工序污染镀液。不同的清洗方法，有不同的清洗效果。逆流清洗需用的水量比其他清洗方法用水量少，有利于废水的处理和回收利用。,一般用来清洗的为自来水，浓水，纯水等。,镀前处理清洗,23,镀前处理活化,材料经除油，水洗后表面会生成一层薄氧化膜，它将影响镀层与基本金属的结合强度，因此，镀前要进行活化，使材料表面产生轻微腐蚀，露出金属的结晶组织，以保证镀层与基材结合强度，活化溶液都较稀，不会破坏材料表面的光洁度，时间通常只有几秒至一分钟。经活化后的镀件必须再水洗，干净后再进行电镀。,镀前处理活化,24,电镀阳极,阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极如镀锌为锌阳极镀镍为镍阳极等。但是少数电镀由于阳极溶解困难使用不溶性阳极如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极。镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充。镀铬阳极使用纯铅,电镀阳极,25,电镀液对镀层的影响,电镀液由主盐，导电盐，各种添加剂等组成。,1.电解液中主盐的影响,在阴极上沉淀出所要求的镀层金属的盐称为主盐。镀液主盐的含量多少，直接影响镀层的质量。主盐的浓度过高，则镀层粗糙；主盐浓度过低，则允许的电流密度小，电流效率明显下降，影响沉积速度，还将导致其它问题。,电镀液对镀层的影响,26,2.电解液中导电盐的影响,增强溶液导电性，提高分散能力。,3. 电解液中缓冲剂的影响,增强溶液导电性，提高分散能力。,4.电解液中活化剂的影响,阳极活化剂，能促进阳极溶解，使镀液中镍离子得到正常补充，氯化物含量过低，阳极易钝化，过高，阳极溶解过快，镀层结晶粗糙。,2.电解液中导电盐的影响,27,5.添加剂的影响,为了改善镀层的性质，可在电解液中添加少量的添加剂。添加剂在电解液中不能改变电解液的性质，单能显著改善镀层的性质。,光亮剂：使镀层光亮。,整平剂：能使镀件微观谷处获得微观峰处更厚的镀层。,湿润剂：能降低电极溶液间的界面张力，使溶液易于在电极表面铺展。,镀层细化剂：能使镀层结晶细致。,5.添加剂的影响,28,工,艺因素对电镀镀层的影响,电镀过程中pH值、温度、电流密度等因素对电镀过程有一定的影响。,1. pH的影响：,pH 为07者表示酸性， pH为714者表示碱性。,其它操作条件不变，pH过高，则镀层的结晶粗糙、松软、沉积速度快，若pH过低，则镀层的结晶细致而且光亮，单沉积速度明显下降，甚至主盐金属不能还原。,工艺因素对电镀镀层的影响,29,2. 温度的影响：,在其他条件不变的情况下，阴极的极化作用将随电解液温度的升高而降低，并使镀层结晶粗糙而松软。,温度升高。增加了金属离子因热运动而引起的扩散速度，降低了浓度极化。加快了金属离子和阴极表面的活性，降低了电化学的极化作用。,提高了电流效率，但药水温度不是随意升高，要在工艺控制范围内操作。,2. 温度的影响：,30,3.电流密度的影响：,由于电流密度的增大，镀同样厚度的镀层所需要的时间就减少，这样可以提高生产效率。但每一种镀液都有一个获得优质镀层的工艺规范所规定的电流密度范围，其规定的最大允许值叫上限，反之，最小值为下限。,电流密度超过上限时，工件被烧黑或烧焦、针孔、麻点、疏松、发黑脱皮。,电流密度低于下限，将严重影响电解液的覆盖能力。,3.电流密度的影响：,31,镀后处理,电镀后对镀层进行处理以增强镀层的各种性能如耐蚀性抗变色能力等主要包括脱水，钝化，封闭，去氢等过程。,脱水：包括烫干、烘干、加脱水剂等，,钝化：提高镀层耐蚀性和抗变色能力（镀锌、铜等）,。,封闭：增强镀层防变色能力（外贸挡扣锌后封闭）。,去氢：增强基体金属及镀层的韧性（弹簧件）。,镀后处理 电镀后对镀层进行处理以增强镀层的各种性能如耐,32,电镀基础知识,除氢,零件在酸洗、阴板除油及电镀时匀会可能在镀层及基体金属的晶格中渗氢，造成晶格扭歪，内应力增大，产生脆性（氢脆）。,生产过程中防止渗氢：酸洗工艺时间选择、机械除锈、阴极移动、镀后除氢,电镀基础知识除氢,33,电镀基础知识,高强度钢（HRC28以上）、弹簧件等零件电镀锌、镀铬后需进行除氢处理。,除氢的工艺：190-230 3小时以上。 渗碳和锡焊件温度140-160 ,除氢在镀后立即进行，超过4小时后，零件应进行报废处理。,电镀基础知识 高强度钢（HRC28以上）、弹簧件等,34,电镀锌基础知识,锌层性能,锌层多用于钢铁件电镀。表面钝化后，在空气中几乎不发生变化。具有较好的防护性能。,锌为两性金属。其标准电位为-0.76V。比铁的电位（+0.77V）负，因此形成铁-锌原电池时，锌层为阳极，它会自身溶解，对保护钢铁基体。所以锌镀层对钢铁即有机械保护作用，也有电化学保护作用。防护性能优良。但锌在海洋性气候下为阴极性镀层，会加速基体的腐蚀。,电镀锌基础知识锌层性能,35,电镀锌基础知识,锌在密封不通风或潮湿的环境下，与非金属材料的挥发物（醛、氨等）接触时，锌易遭到腐蚀产生疏松的白色产物（俗称“白霜”）。与胶木、油漆、木材的挥发气体接触时，锌有生长白色细丝状单结晶的倾向。（俗称“长毛”）,电镀锌基础知识 锌在密封不通风或潮湿的环境,36,电镀锌基础知识,锌层的使用温度不得大于250，高于此温度后锌结晶组织变形，发脆，耐蚀能力下降。所以在除氢时，温度一般不得高于230 。有耐蚀、耐热要求的环境下，可采用镀锌镍合金工艺。,电镀锌基础知识 锌层的使用温度不得大于250，,37,电镀锌基础知识,镀锌按工艺分类,氰化物镀锌：镀层细致，均镀能力较好。溶液剧毒。,碱性锌酸盐镀锌：镀层细致，钝化膜不易变色，但沉 积速度慢。效率低。分散能力较好。需抽风设施。,酸性氯化钾镀锌：镀层沉积速度快，电流效率高。废水处理简单。缺点钝化膜附着力差、防护性能不如碱性镀层。,电镀锌基础知识镀锌按工艺分类,38,镀锌的钝化,为提高镀锌层的防护性能和装饰性能，将镀件,放入铬酸或铬酸盐溶液中处理，表面形成一层化学稳,定性较高的铬酸盐膜。其防护性能比未红钝化的锌层,高68倍。,钝化种类有白色钝化、彩色钝化、黑色钝化、军,绿色钝化等。,一般的耐蚀性能排序：,军绿色,黑色彩色蓝白色白色,镀锌的钝化,39,电镀锌基础知识,镀层厚度的应用,电镀锌基础知识镀层厚度的应用,40,电镀锌基础知识,电镀锌质量检验项目,1）外观,2）镀层厚度检测,3）镀层结合力检测,4）镀层耐蚀能力检测,电镀锌基础知识电镀锌质量检验项目,41,电镀锌基础知识,锌镀层的外观检验,（在明亮光线下目测镀层外观）,1、镀层应细致均匀,2、不允许有烧焦、起泡、脱落等缺陷；,Ep.Zn.c2C：外观应是带有绿色、黄色和紫色,色彩的彩虹色。三价铬彩色钝化,色泽较浅，这是正常现象。,Ep.Zn.c1B：外观应是银白色或蓝白色 ；,Ep.Zn.c2BK： 外观应呈均匀的油亮黑色,电镀锌基础知识锌镀层的外观检验（在明亮光线下目测镀层外观）,42,电镀锌基础知识,允许缺陷,1） 轻微水印；,2） 由于零件表面状态不同，同一零件上有不均匀,的颜色和光泽；,3） 在复杂或大型的零件边、棱角处有轻微的粗,糙，但不能影响装配；,4） 钝化膜有轻微的局部擦伤和点状损伤；,电镀锌基础知识,43,电镀锌基础知识,5） 不可避免的轻微夹具印；,6） 焊缝处镀层发暗、发黑,7）、带孔零件，其孔深超过1.5倍孔径内表面无镀层。,电镀锌基础知识5） 不可避免的轻微夹具印；,44,电镀锌基础知识,不允许缺陷,1） 镀层粗糙、烧焦、麻点、黑点、起泡、脱落等；,2） 树枝状、海绵状、和条纹状的镀层；,3） 局部无镀层（除工艺文件允许处外）；,4） 可擦去的疏松钝化膜或呈深黄色、棕色和褐色的钝化膜；,5） 成片的淡白色钝化膜层,6）表面有严重腐蚀麻坑，影响产品质量,电镀锌基础知识不允许缺陷,45,电镀锌基础知识,锌镀层厚度检测,镀层厚度是指在普通零件的有效表面上，凡是能与直径为20mm的球体相接触的部位上的镀层厚度的最小值。,镀层厚度检测方法可采用：磁性测厚仪、荧光测量厚仪、溶解法、金相显微镜法等,检测时应取有效面少最少三个点，取最小值为厚度值，每个点至少测三次，取其平均值,电镀锌基础知识锌镀层厚度检测,46,电镀锌基础知识,镀层结合力检测：,镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度。,常用检测方法：将零件放于200的烘箱内保温30分钟，冷却后镀层无起泡、脱落为合格。手触摸镀锌件后，手上遗留有较多锌粉颗粒，则可直接判定为该零件镀层结合力不合格。,电镀锌基础知识镀层结合力检测：,47,电镀锌基础知识,镀层耐蚀性能检测：,考核锌镀层的耐蚀能力，主要体现在中性盐雾试验时的生产白锈及红锈时间。,镀锌层的主要功能是对零件实现电化学保护。当受到腐蚀时，首先是钝化膜受到破坏，导致锌层受到腐蚀，产生白色腐蚀产物。当锌层进一步腐蚀到基体时，就会产生红锈。,电镀锌基础知识镀层耐蚀性能检测：,48,电镀锌基础知识,国标中各种钝化膜耐中性盐雾试验（NSS）时间通常如下表。但具体制定标准时以客户要求标准为准。,钝化膜类型,中性盐雾时间（h),白色钝化,24,彩色钝化,96,黑色钝化,96,三价铬钝化,72,电镀锌基础知识 国标中各种钝化膜耐中性盐雾试验（NSS）,49,END,END,50,