电镀原理（四）电镀工艺
第一节 对电镀层的要求
电镀层的主要目的用于﹕
1.保护金属零件表面﹐防止腐蚀
2.装饰零件外表﹐使外表美观
3.提高零件的工作性能
电镀层种类和厚度的选择﹐主要取决于下列因素﹕
1.零件的工作环境
2.被镀零件的种类﹑材料和性质
3.电镀层的性质和用途
4.零件的结构﹑形状和尺寸的公差
5.镀层与其互相接触金属的材料﹑性质
对电镀层的要求﹕
1.镀层与基体金属﹑镀层与镀层之间﹐应有良好的结合力
2.镀层应结晶细致﹑平整﹑厚度均匀
3.镀层应具有规定的厚定和尽可能少的孔隙
4.镀层应具有规定的各项指标﹐如光亮度﹑硬度﹑导电性等
第二节 镀层使用条件的分类
镀层的使用条件﹐按照气候环境程度分为以下三类。
第一类 腐蚀性比较严重的工作环境
第二类 腐蚀性中等的工作境
第三类 腐蚀性轻微的工作环境
从保护基体金属免腐蚀的要求来看﹐一般可考虑﹕
A.贵金属﹑含铬18%以上的不锈钢﹑轧制的磁性合金材料﹑以及镍铜合金等﹐一般不需再加保护层
B.碳钢﹑低合金钢和铸铁制造的零件﹐大气中容易腐蚀﹐应加保护层。
C.铜和铜合金制造的零件﹐根据不同的使用条件﹐用光亮酸洗﹑钝化﹑电镀或涂漆保护等。用磷青铜或铍青铜制造的精密零件可以不进行表面处理。
D.铝和铝合金制造的零件﹐可以采用阳极氧化和封闭处理。
E.锌合金制造的可以零件﹐可以采用磷化﹑钝化﹑电镀或涂漆防护
第三节 电镀层的选择
镀层按其用途可分为下列三类﹕
1.防护性镀层
2.防护-装饰性镀层
3.工作保护镀层
各类电镀层的特性及作用见下表(1-8)﹐供选择时参考:
镀层系列 | 镀层类别 | 特性和用途 | 备注 |
防 护 装 饰 性 镀 层 | 铜﹑镍﹑铬及铜-镍-铬复合镀层 | 镀铜层结构细密﹐结合力好﹐性质柔软﹐容易抛光。在大气中易受腐蚀介质的侵蚀。 镀镍层外观好>机械性能和耐蚀性能均优良。但镀层多孔﹐容易产生针孔腐蚀。不同含硫量的双层镍﹑三层镍能在效地提高防护性能 在铜-镍底层上镀一层0.5μm(超过此厚度易产生裂纹)的铬﹐可获得美丽的装饰外观。采用微裂纹镀铬或微孔镀铬工艺﹐可提高整个组合镀层的防护性 铜﹕1.用作铜-镍-铬组合镀层的底层 2.镀铜防止钢铁局部渗碳和渗氮 3.镀覆电器灭弧栅片﹐印刷电路和电铸模等 镍﹕常用件铜-镍-铬组合镀层中的中间层﹔也可单独用作防护-装饰性镀层﹐其厚度要足以防止有针孔 用作机械械﹑电器﹑医疗械和日用五金的防护-装饰 | 在广州和海南岛地区室外大气腐蚀试验表明﹕铜-镍-铬组合镀层达45μm以上﹐可保持三年而基体金属不产生锈蚀 |
铜-锡合金镀层 | 含锡10%~~15%的低锡青铜﹐具有暮玫呐仔旋旋旋旋光性能﹐镀层孔隙小﹐耐蚀性好。低锡青铜因大气中容易氧化变色﹐必须套铬 含锡40%~~50%的高锡青铜﹐外观呈银白色﹔硬度介于镍与铬之间﹔经抛光后﹐其反射率仅次于银﹔在大气中不易失去光泽﹔能耐弱酸﹐弱碱和食品中有机酸的腐蚀﹔同时具有良好的导电性和焊接性。但是镀层性脆﹐不能承受敲打或变形 低锡青套铬后﹐可作机械﹑轻工业和日用五金的防护-保护性镀层 高锡青铜可用来代银铬﹐铬﹐作反光镜﹑仪器仪表﹑日用五金﹑餐具﹑乐器等防护-装饰性镀层 | ||
锌-铜合金镀层 | 含铜25%左右的合金﹐有银白色光泽﹐成本低﹐保护性好。对铜铁来说﹐属阳极性镀层。在潮湿环境下﹐外观不如镍稳定﹐容易产生白色腐蚀点 套铬后作轻工业产品﹐一般用作户内产品的防护-装饰镀层 | 在工拼笃条件下﹐锌铜合金的防护-装饰性能比镀镍层好 | |
锌-铁-镍合金及锌-铁合金镀层 | 这两种合金有银白色处观﹐其电极电位同锌铜合﹐在潮湿环境下容易产生白色腐蚀点。可从焦磷酸盐电解液中镀取 套铬后﹐用来代替锌-铜合金镀层﹐作一般户内产品防护-装饰用 | ||
防 护 装 饰 性 镀 层 | 金﹑金合金镀层 | 镀金层﹐或含金75%~~80%的合金镀层(其余为银﹑镍或铜等)﹐色泽美观﹑持久 作首饰等贵重产品装饰用 | 镀金不宜用银作底层 |
黑镍镀层 | 是一种黑亮耀目的镀层﹐镀>很脆﹐弯曲时容易起皮或剥落﹐厚度不能超过1.5μm 作机械﹑光学仪器装饰用 | ||
锡-镍合金镀层 | 含锡65%的合金﹐外表像光亮的镍或铬﹐微带玫瑰色﹐有极高的耐蚀性能和抗暗性能。镀层硬度介于镍﹑铬之间﹔延性好﹔内应力很小 可代替铜-镍-铬镀层﹐作防护-装饰用 | ||
高 硬 度 耐 磨 镀 层 | 硬铬 | 硬铬镀层是本表所列诸镀层中硬度最高的﹐能提高工作使用寿命 镀覆工具﹑刃具﹔修复曲轴﹑齿轮﹑活塞环﹔以及其它要求提高硬度和而磨的零作 | 镀硬铬的基体金属必须有足够的硬度 |
硬镍化学镀< | 硬度略低于硬铬﹐较容易接受机械加。沉积速度快﹐对于复杂零件能获得较均匀的镀层﹐除氢较容易﹔耐磨和耐腐蚀性好﹔镀层均匀﹔硬度随含磷量增加而提高﹐如果在400℃下﹐热处理1h﹐可提高硬度一级 用作耐磨﹑耐腐蚀的镀层 | ||
镀铑 | 耐磨﹑耐腐蚀﹐接触电阻稳定。但镀层容易产生内应力和脆性 用作电器和电子工业比较重要的触头镀层 | 价格昂贵 | |
镀铁 | 价格低廉﹐镀层软﹐容易机械加工。电镀后经渗碳﹑渗氮处理可提高硬度。镀层厚度可达1mm以上 修复磨损零件和加尺寸不足的零件﹔印刷工业中﹐镀在铅版﹑铜版﹑活字版上﹐提高耐磨性 | ||
镀锡镍合金 | 硬度介于镍与铬之间﹐具有容易千焊的特点 用于印刷线路等 | ||
高 导 电 ﹑ 易 千 焊 镀 层 | 金﹑金合金镀层 | 金导电性好﹐接触电小﹐镀金作焊接用得很广泛﹐但只能用10μm以下的箔金﹐否则﹐焊接时会生成金锡中间层﹐使联接点发脆和润滑性下降。为了克服纯金耐磨性差的缺点﹐通常用金合金代替纯金。但合金比纯金接触电阻大五倍。此外金合金的千焊和防护性不如纯金好 | 在低负荷﹐纯金接角电阻约为钯的1/3﹑铑的1/6﹔高负荷时为钯﹑铑的1/10 |
镀银层 | 银导电率和反射系数很高﹐镀层软﹐耐磨差。在大气中易受硫化物作用变暗﹐接触电阻增加。在与塑料﹐陶瓷组装时﹐镀层会向绝缘层迁移﹐甚至造成短路。电气工业广泛导电镀层 | 镀银后﹐需进行抗暗处理 | |
高 导 电 ﹑ 易 千 焊 镀 层 | 镀锡层 | 锡性质柔软﹐千焊性好。对硫化物也很稳定。存放时间较久时﹐千焊变难﹐镀后浸入热油中进行流平﹐可延长存放时间。广泛用于保护铜导线和导电零件﹐防止氧化或硫化。也用于需要焊接的零件 | |
锡镍合金镀层 | 锡镍合金镀液的均镀能力特别好﹐镀层厚度可很大﹐耐磨﹑耐腐蚀性好。如果允许采用稍强的焊剂﹐而其它镀层不能采用时﹐可用这种合 | ||
锡锌合金镀层 | 锡镍合金有极好的千焊性和耐蚀性。一般用于需要千焊的钢制零件﹐如电讯﹑电子零件﹑线缆接头和继电器组件等 | ||
耐 磨 镀 层 | 铅基合金 锡基合金 | 铅基合金镀层耐疲劳性能比锡基合金好﹐但耐磨性和耐蚀性相反。当负荷不大﹐耐疲劳性能要求不高时﹐用锡基合金﹐该合金使用寿命长。用于轴承表面的镀层 | |
银-铅-锢合金镀层 | 用于高速和高负荷的轴承﹐其使用寿命比巴比脱轴承合金高30倍﹐比铜﹑铅合金高10倍 | ||
镀锢层 | 锢的熔点155℃﹐<散能力好﹐选择适当的基体金属镀锢﹐用扩散方法可获得各种用途的含锢合金镀层﹐例如﹐在银轴承上镀铅和锢﹐然后加热扩散﹐可形成适合于作飞机发动机轴承用的银-铅-锢合金镀层 | ||
磁 性 镀 层 | 镍-钴合金镀层 | 磁性范围广﹐用作录音带和电子计算器的磁性镀层﹐亦可铸成磁性材料 | |
镍-铁合金镀层 | 纯镍和铁20%的镍铁合金﹐适用于低矫>力的磁性镀层 | 如果加入少量磷或其综改性元素﹐可作高矫顽力镀层
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电镀层的推荐厚度(JB/288-75)
镀锌层和镀隔层的推荐厚度见表(1-9)
基体金属 | 零件类别 | 镀层类别 | 镀后处理 | 使用条件(1) | 最小厚度(μm) | |
碳 钢 | 一般结构零件(2) | 锌 | 钝化 | І | 24 | |
П | 12 | |||||
Ш | 6 | |||||
镉 | І | 12 | ||||
П | 9 | |||||
Ш | 6 | |||||
紧 固 零 件 | ≧M14 | 锌 | 钝化 | І﹑П﹑Ш | 12 | |
M8~~M12 | 9 | |||||
≦M6 | 6 | |||||
≧M14 | 镉 | І﹑П﹑Ш | 12 | |||
M8~~M12 | 9 | |||||
≦M6 | 6 | |||||
弹性零件(3) | 锌 | 除氢 + 钝化 | І﹑П | 12 | ||
Ш | 6 | |||||
镉 | І﹑П | 9 | ||||
Ш | 6 | |||||
1.使用条件﹕І-腐蚀性比较严重的工作环境﹔П-腐蚀性中等的工作环境﹔Ш-腐蚀性轻微的工作环境。 2.带螺纹的结构零件﹐按照零件的具体要求选镀层厚度 3.细弹簧建议用不锈钢制造﹐不进行电镀 | ||||||
防护-装饰性镀层的推荐厚度见表(1-10)
基体金属 | 零件类别 | 镀层类别 | 镀后处理 | 使用条件(1) | 最小厚度(μm) |
碳钢 | 一般结构零件(2) | 铜+镍+铬 | 抛光 | І | 24+12+0.3 |
П | 12+12+0.3 | ||||
Ш | 6+6+0.3 | ||||
低锡青铜+铬 | І | 36+0.8 | |||
П | 24+0.8 | ||||
Ш | 12+0.8 | ||||
铜 和 铜 合 金 | 一般结构零件 | 镍+铬 | 抛光 | І | 9+0.3 |
П﹑Ш | 6+0.3 | ||||
镍或高锡青铜 | І | 9 | |||
П﹑Ш | 6 | ||||
紧固零件 | 镍或高锡青铜 | І﹑П﹑Ш | 6 | ||
弹性零件(3) | 镍 | 6 | |||
电联接件(4) | 锡 | 9 | |||
银 | 钝化 | 6 | |||
1.使用条件І﹑П﹑Ш分类与表1-9注(1) 2.带螺纹的结构件﹐按照零件的具体要求选择镀层厚度 3.代表用游丝﹑吊丝﹑波纹管等弹性零件﹐可不处理 4.受摩擦或作能断开的导电零件﹐镀层厚>依工作条件而定 | |||||
第四节 金属镀层表示方法(GB1238-76)
本标准适用于金属和非金属制件上的电镀﹑化学镀﹑热浸镀﹑真空镀发镀和表面化学处理。
A.金属>层的表示方法由三部分组成(GB1238-76)﹐每部分之间以圆点“‧”相连接。排列序如下﹕
B.镀覆方法﹑处理方法﹑镀层特征>处理名称及处理均用汉语拼音字母表示(见下附表1-11~1-14)﹐镀层名称用元素符号表示。
1-11镀覆方法﹑处理方法的符号
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | ||||||
汉字 | 汉2拼音 | |||||||
电镀 | 电 | Dian | D | |||||
电化学处理 | ||||||||
化学镀 | 化 | HUA | H | |||||
化学处理 | ||||||||
热浸镀 | 浸 | Jin | J | |||||
热喷镀 | 喷 | Pen | P | |||||
真空蒸发镀 | 蒸 | Zheng | Z | |||||
注﹕在紧固件的标记中允许省略“D”。 | ||||||||
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | ||||||
汉字 | 汉语拼音 | |||||||
绝缘 瓷质 导电 硬质 松孔 乳色 黑 双层 密封 花纹 | 绝 瓷 " 硬 松 乳 黑 双 封 纹 | Jue Ci Dao Ying Kong Ru Hei Shuang Feng wen | J C D Y K R H S F W | |||||
光 亮 | 全光亮 | 亮 | Liang | L3 | ||||
光亮 | L2 | |||||||
半光亮 | L1 | |||||||
暗 | / | |||||||
缎面 | 细光缎面 | 缎 | Duan | U3 | ||||
粗光缎面 | U2 | |||||||
无光缎面 | U1 | |||||||
1-12镀层特征﹑处理特征的符号
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | |
汉字 | 汉语拼音 | ||
钝化 氧化 磷化 铬酸阳极氧化 | 钝 氧 磷 铬氧 | Dun Yang Lin Ge Yang | D Y L GY |
1-13处理名称的符号
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | |
汉字 | 汉语拼音 | ||
钝化 氧化 磷化 着色 热熔 扩散 铬酸盐封闭 | 钝 氧 磷 着 热 扩 铬封 | Dun Yang Lin Zhao Re Kuo Ge Feng | D Y L Z R K GF |
1-14后处理的符号
C.镀层厚度用数字表示单位为μm。其值为厚度范围下限.
D.颜色表示方法﹕
(1)电镀后钝化常用颜色用汉语拼音字线表示(见下表1-15)
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | |
汉字 | 汉语拼音 | ||
白 黑 军绿 彩虹 | 白 黑 军 彩 | Bai Hei Jun Cai | B H J C |
注﹕在紧固件的标记中允许省略“C”。 | |||
1-15常用颜色符号
E.合金镀层的表示方法
示例﹕电镀含锡60%的锡铅合金15~~20μm
D‧60SnPb15
电镀镍钴磷合金3~~5μm
D‧80Ni20CoP3~5
F.多层镀层的表示方法﹕
镀层名称应按镀覆顺序标出每层的名称与厚度﹐层间用斜线“/”隔开。
示例﹕以铜镍为中间层多层全光亮镀铬20~~30μm
D‧L3Cu15/Ni10/Cr0.3
下表1-15中所列的准备工序﹐一般不应在表示方法中出现。若必须表示出准备工序时﹐以斜线“/”将准备工序符号与镀覆处理方法符号隔开。示例﹕喷砂后电镀锌7~~10μm PS/D‧Zn7
名称 | 采用的汉字及汉语拼音 | 采用符号 | |
汉字 | 汉语拼音 | ||
有机溶剂除油 化学除油 化学酸洗 化学碱洗 电化学抛光 化学抛光 机械抛光 喷砂 喷丸 滚光 刷光 光 振动擦光 | 溶除 化除 化酸 化碱 电抛 化抛 机抛 喷砂 喷丸 滚光 刷光 磨光 振光 | Rong chu Hua chu Hua suan Hua jian Hua pao Ji pao Pen sha Pen wan Gun guang Shua guang Mo guang Zhen guang | RC HC HS HJ HP JP PS PW GG SG MG ZG |
1-15准备工序的符号
第五节 金属镀层表示方法(JIS H 0404)
A.金属镀层的表示方法由四部分组成(JIS H 0404)﹐
金属镀覆排列方式
示例﹕Ep-Fe/Cu 20, Ni 25 b,Cr o,1 r/:A
化学处理和电化学处理排列方式
示例﹕Ep-Fe/Zn [2]/CM 2:C
镀覆方法﹑镀层特征﹑处理名称及使用环境均用英文字母表示(见下附表1-16~1-19)﹐镀层名称﹐基-材料用元素符号表示
1-16 symbol indicating the plating
方法名称 | 英文 | 符号 |
电镀 | electroplating | Ep |
化学镀 | Autocatalytic plating | Ap |
电化学处理 | Electrochemical treatment | Et |
化学处理 | Chemical treatment | Ct |
1-17 symbols indicating aftertreament
Aftertreatment | Symbol |
Hydrogen removing baking Diffusion heat treatment Gloss chromate treatment Coloured chromate treatment Painting Coluring Antitarnish treatment | HB DH CM 1 CM 2 PA CL AT |
1-18 symbol indicating aftertreatments
Type of coating | Symbol | Informative refernce (classification of coatings) |
Gloss coating Dull-finish coating Velvet-like coating Nonsmooth coating Dull coating Composite coating Black coating | b s v n m cp bk | Copper,coating,nickel,coating, chromium coating, gold coating ,silver coating, alloy coating |
Duplex plated coating Triplex plated coating | d t | Nickel coating and the like |
Normal coating Microporous coating Microcracked coating Crack-free coating | r mp mc cf | Chromium coating |
1-19 using environments, using environmental conditions and symbols
Using environment | Using environment condition | symbol | Examples for informative reference |
A B C D | Outdoor environment strongly corrosive Ordinaryoutdoor environement Indoor environment high in humidity Ordinary indoor environment | A B C D | Seashore industrial region ,etc. Rural district residential District, etc. Bathroom ,kitchen, etc. Living house, office, ect. |