材料表面工程（第五章）第五章：表面工程技术Before-dullShuffleyouriPod’sLook5.1电镀、化学镀5.1电镀、化学镀电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成有一定性能的金属镀层的过程。电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。金属离子在水溶液中能否还原，不仅决定于其本身的电化学性质，还决定于金属的还原电位与氢还原电位的相对大小。若金属离子还原电位比氢离子还原电位更负，则电极上大量析氢，金属沉积极少。金属离子还原析出的可能性是获得镀层的首要条件，要获得质量优良的镀层，还要有合理的镀液组成和合理的工艺控制。法拉第定律：第一定律：W=k×I×t=k×Q式中，W：电极上形成的产物；I：电流；t:通电时间；Q:电量k:电化当量，表示通过单位电量时电极上形成的产物量第二定律：k=C1×Ee式中，C1：比例常数；Ee化学当量电流效率η=实际镀层质量/理论值如：镀镍时，阴极上的副反应消耗部分电量：2H++2e-=H2氰化镀铜和氰化镀锌时的效率：60-70%电镀硬铬效率：8-16%问题：有没有可能电流效率大于100%，什么情况下发生？电镀溶液有固定的成分和含量要求，使之达到一定的化学平衡，具有所要求的电化学性能。镀液构成：1.主盐和络盐：主盐即沉积金属的盐类，如硫酸铜、硫酸镍等，络盐如锌酸钠、氰锌酸钠等；2.配合剂：配合剂与沉积金属离子形成配合物，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。常用配合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。3.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.例如镀镍液中加人Na2SO4。导电盐不参加电极反应，酸或碱类也可作为导电物质。4.添加剂：包括络合物，平整剂，光亮剂等，在电解液中加入后，能明显地改善镀层的组织，使之平整，光亮，致密等。5.1.3电镀的实施方式2)滚镀滚镀是将欲镀零件置于多角形的滚筒中，依靠零件自身的重量来接通阴极，在滚简转动的过程中实现金属电沉积。滚镀最大的优点是节省劳动力，提高生产效率。设备维修费用少且占地面积小，镀件镀层的均匀性好。但是，滚镀的使用范围受到限制：镀件不宜太大和太轻；单件电流密度小，电流效率低,槽电压高、槽液温升快、镀液带出量大。3）刷镀电刷镀技术采用一专用的直流电源设备，电源的正极接镀笔，作为刷镀时的阳极，电源的负极接工件，作为刷读镀时的阴极。镀笔通常采用高纯细石墨块极材料，石墨块外面包裹上棉花和耐磨的涤棉套。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上移动，并保持适当的压力。随着刷镀时间的增长，镀层逐渐增厚。电刷镀的设备特点：电刷镀设备简单，一套设备可以完成多个镀种的刷镀。电刷镀设备的用电量、用水量比槽镀少很多，可以节约能源、资源。电刷镀的工艺特点：镀笔与工件有相对运动，散热条件好，在使用大电流密度刷镀时，不易使工件产生过热现象。镀层的形成是一个断续结晶过程，镀笔的移动限制了晶粒的长大和排列，因而镀层中存在大量的超细晶粒和高密度的位错，镀层得到强化。镀液能随镀笔及时供送到工件表面，大大缩短了金属离子扩散过程，不易产生金属离子贫乏现象。加上镀液中金属离子含量很高，允许使用比槽镀大得多的电流密度，因而镀层的沉积速度快。使用手工操作，方便灵活，尤其对于复杂型面，凡是镀笔能触及到的地方均可镀上，非常适用于大设备的不解体现场修理。4)连续电镀主要用于薄板、金属丝、带的电镀（镀锡钢板，镀锌薄板，钢带，电子元器件引线，镀锌铁丝等）5.1.3电镀的工艺过程5.1.4影响电镀层质量的因素5.1.4影响电镀层质量的因素5.1.4影响电镀层质量的因素5.1.4影响电镀层质量的因素单金属电镀：指镀液中只含有一种金属离子，镀后形成单一金属镀层的方法。常用的单金属电镀主要有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡和镀镉等；合金电镀：在一种溶液中，两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积，形成均匀细致镀层的过程叫做合金电镀，目前主要应用的是二元合金电镀；复合电镀：通过金属电沉积的方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀地夹杂到金属层中所形成的特殊镀层叫复合镀层，这种利用金属电沉积制备复合镀层的方法叫复合电镀。电镀应用遍及经济建设和日常生活的多个领域防护性：耐腐蚀：如钢铁表面镀锌，食品容器表面镀锡等抗磨和减磨：轴和辊、模具表面镀铬，轴瓦上镀锡铅合金功能性：抗高温氧化：镀铬合金，Pt-Rh涂层磁性：Ni-Fe等涂层，