膜耐蚀强弱的顺序是军绿色>黑色>彩虹色>金黄色>淡蓝色>白色。所以凡用于耐蚀目标机械零件镀锌都必须进行彩虹色钝化。 3.
钝化液依浓度可分为高浓度﹐中浓度﹐低浓度三种。因钝化中生产消耗铬酸不足5%﹐而95%被零件带出损失﹐造成严重的环境污染。采用低浓度钝化液可降低生产成本﹐减轻污染﹐钝化膜质量与高浓度铬酸钝化作用﹐故以低铬钝化为主。 4.
组成铬酸钝化液的三要素﹕一﹐主盐及其浓度﹔二﹐活化剂及其浓度﹔三﹐一定的氢离子浓度(pH值)
第五章 镀镍
镍是银白色微黄的金属﹐具有铁磁性﹐密度8.9/g.cm-2﹐熔点为14530C。金属镍易溶于稀硝酸﹐难溶于盐酸和硫酸﹐在硝酸中处于钝化状态。在空气中镍与氧作用﹐表面迅速生成一极薄的钝化膜﹐能抵抗大气﹐碱和一些酸的腐蚀。镍与强碱不发生作用。
镍的标准电极电位为-0.25V﹐镀镍的应用很广﹐可分为防护装饰性和功能性两方面。 第一节 普通镀镍(暗镀)
1.
普通电镀又称暗镍工艺﹐根据镀液的性能和用途﹐普通镀镍可以分为低浓度的预液﹐普通镀液﹐瓦特液和滚镀液等。 ? ? ? 2.
预镀液﹕经预镀可保证层与铜铁基体和随后的镀铜层结合力良好。
普通液﹕该镀液的导电性好﹐可在较低温度下电镀﹐节省能源﹐使用比较方便。 瓦特液﹕满足小零件的电镀﹐但镀液必须要有良好的导电性和覆盖能力。 镀液配制方法 ?
根据容积计算好所需要的化学药品﹐分别用热水溶解﹐混合在一个容器中﹐加蒸馏水稀释到需体积﹐静置到所需体积﹐静置澄清﹐用虹汲法或过滤法把镀液引入镀槽﹐再加入已经溶解的十二基硫酸钠溶液﹐搅拌均匀﹐取样分析﹐经调整试镀合格后﹐即可生产。
3. ?
镀镍用阳极
镍阳极材料的纯度是电镀中最重要的条件﹐镍的含量>99%﹐不纯的阳极导致镀液污染﹐使镀层的物理性能变坏。 ?
在镀镍中比较适宜的镍阳极有以下几种﹕1.含碳镍阳极﹐2.含氧镍阳极﹐3.含硫镍阳极。
第二节 光亮镍
?
镀光亮镍有很多优点﹐不仅可以省去繁重的拋光工序﹐改善操作条件﹐节约电镀和拋光材料﹐还能提高镀层的硬度﹐便于实现自动化生产﹐但是光亮镀镍层中含硫﹐内应力和脆性较大﹐耐蚀性不如镀暗镍层﹐为了克服这些缺点﹐可采用多层镀镍工艺﹐使镀层的机械性能和耐蚀性得到显著的改善。
第三节 高硫镍
?
高硫镍一般含量为0.12~~0.25%。这种镍具有比铜﹐铜锡合﹐暗镍﹐光亮镍﹐半光亮镍﹐铬等都高的电化学活性。高硫镍镀层主要用于钢﹐锌合金基体的防保-装饰性组合镀层的中间层﹐其原理是上层这镍比下层半亮镍含硫量高﹐因而使两层间的电位差到100~~140mV﹐这样使双层镍由单层镍的纵向腐蚀转变为横向腐蚀﹐构成对钢铁基体的电化学保护作用。
第四节 镍封
10
?
镍封是在一般光亮镍液中加入直径在0.01~~1um之间的不溶性固体微粒(Sio2等)﹐在适当的共沉积促进剂帮助下﹐使这些微粒与镍共沉积而形成复合镀镍层。当在这种复合镀镍层表上沉积铬层时﹐由于复合镀镍层表面上的固体微粒不导电﹐铬不能沉积在微粒表面上﹐因而在整个镀铬层上的形成大量微孔﹐即形成微孔铬层。表面存大的大量微孔﹐可在很大程度上消除普通铬层中存的巨大内应力﹐因而减少了镀层的应力腐蚀﹐尤为重要的是铬层上的大量微孔﹐将铬层下面的镍层大面积地暴露出来﹐在腐蚀介质的作用下﹐铬与镍组成腐蚀电池﹐铬层为阴极﹐微孔处暴露的镍层为阳极而遭腐蚀﹐从而改变了大阴极小阳极的腐蚀模式﹐使得腐蚀电流几乎被分散到整个镀镍层上﹐从而防止了产生大而深的直贯基体金属的少量腐蚀沟纹和凹坑﹐并使镀层的腐蚀速度减小﹐且向横向发展﹐因而保护了基体金属﹐显著的提高了镀层的耐腐蚀性能。
第五节 缎面镍
?
缎面镍又叫缎状镍。缎面镍与镍封工艺没有本质的区别。它具绸缎状的外观﹐镀络后不会像光亮镍镀层镀铬那样有闪光﹐因而人眼注视后不会觉得疲劳﹐可以作为避免光线反射的防眩镀层。这类镀层在汽车反光镜﹐车辆内部注视零件﹐医疗手朮器械﹐机床零件﹐眼镜镜框等表面已得到广泛应用。
第六節 高应力镍
?
在特定的镀镍液中加入适量的添加剂﹐能获得应力较大的容易龟裂成微裂纹的镍层﹐这种镍层﹐叫做高应力镍。 ?
高应力镍是在光亮镍的表面上再镀一层1um左右的镍层。由于高应力镍的内应力大﹐所以在它的表面按常规再镀0.2~~0.3um的普通铬层后﹐在铬层与高应力镍应力的相互作用处﹐高应力镍层即产生大量微裂纹﹐并导致铬层表面也形成均匀的微裂纹。与镍封一样﹐铬层成为微间断铬﹐只是由高应力得到的是微间断铬﹐在腐蚀介质的作用下﹐这些裂纹部位殂成无数个微电池﹐使腐蚀电流分散在微裂纹处﹐从而使整个镀层的而蚀性能得到明显的提高﹐见下图1-4
第七節 镀多层镍
1-4
11
? 镀多层镍是在同一基体上﹐选用不同的镀液成分及工艺条件﹐获得二层或三层的镀镍层﹐目的是在不增加镍层厚度或减低镍层的基础上﹐增加镍层的耐蚀能力。目前在生产上应用较多的多层镍/铬组合层休系有 双层镍 半光亮镍/光亮镍/铬 三层镍 半光这镍/高硫镍/光亮镍/铬 半光这镍/光亮镍/镍封/铬(微孔铬) 半光这镍/光亮镍/高应力镍/铬(微裂纹铬)
第八節 氨基磺酸盐镀镍
?
氨基磺酸盐镀镍的主要优点是所得到的电镀层应力低﹐镀液沉积速度快﹐但价格较贵﹐用于电铸和印刷电路板镀金前镀镍。
第九節 柠檬酸盐镀镍
?
柠檬酸盐镀镍工艺主要用于锌压铸件的电镀。主要的维护措施是﹕控制硫酸镍与柠檬酸盐之比在1﹕1.1~~1.2﹐温度不可过高﹐以防止柠檬酸盐分解﹐严格控制﹐pH值﹐零件入槽进采用冲击电流(2~~3A/dm2)以保证结合力良好。
第六章 镀铬 ?
铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽位很负﹐但它有很强的钝化性能﹐大气中很快钝化﹐显示出具有贵金属的性质﹐所以铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定﹐能长期保持其光泽﹐在碱﹑硝酸﹑硫化物﹑碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定﹐但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。 ?
铬层硬度高﹐耐磨性好﹐反光能力强﹐有较好的耐热性。在500OC以下光泽和硬度均无明显变化﹔温度大于500OC开始氧化变色﹔大于700OC才开始变软。 ? ?
由于镀铬层的优良性能﹐广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。
镀铬的特点﹕1﹐镀铬用含氧酸作主盐﹐铬和氧亲和力强﹐电析困难﹐导流效率低﹔2﹐铬为变价金属﹐又有含氧酸根﹐故阴极还原过程很复杂﹔3﹐镀铬虽然极化值很大﹐但极化度很小﹐故镀液的分散能力和覆盖能力还差﹐往往要采用辅助阳极和保护阴极﹔4﹐镀铬需用大电流密度﹐而电流效率很低﹐大量析出氢气﹐导致镀液欧姆电压降大﹐故镀铬的电压要比较高﹔5﹐镀铬不能用铬阳极﹐通常采用纯铅﹑铅锡合金﹑铅锑合金等不溶性阳极。 ?
镀铬过程的特异现象﹕1﹐随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降﹔2﹐随电流密度升高而电流效率提高﹔3﹐随镀液温度提高而电流效率降低﹔4﹐随镀液搅拌加强而电流效率降低﹐甚至不能镀铬。 第一节 镀铬层的种类
?
装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是﹕1﹐要求镀层光亮﹔2﹐镀液的覆盖能力要好﹐零件的主要表面上应覆盖上铬﹔3﹐镀层厚度薄。防护-装饰镀铬广泛用于汽车﹑自行车﹑日用五金制品﹐家用电器﹑仪器仪表﹑机械﹑船舶舱内的外露零件等。经拋光的铬层有很高的反射系数﹐可作反光镜。 ?
硬铬﹕在一下条年下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能﹐硬铬的维氏硬度达到900~~1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层﹐可提高零件的耐磨性﹐延长使用寿命。 ?
乳白铬镀层﹕在较高温度(65~~75OC)和较低电流密度下(20±5A/dm2)获得的乳白色的无光泽的
12
铬称为乳白铬。镀层韧性好﹐硬度较低﹐孔隙少﹐裂纹小﹐色泽柔和﹐消旋光性能好﹐常用于量具﹐分度盘﹐仪器面板等镀铬。 ?
松孔镀铬﹕通常在硬铬之后﹐用化学或电化学将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深﹐以便吸藏更多的润滑油脂﹐提高其耐磨性﹐这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热﹑抗蚀﹑耐磨的零件﹐如内燃机汽缸内腔﹑活塞环等。 ?
黑铬﹕在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中﹐可镀取纯黑色的铬层。以氧化铬为主成分﹐故耐蚀性和消旋光性能优良﹐应用于航空﹑光学仪器﹑太阳能吸收板及日用品之防护-装饰。
第二节 镀铬的阳极
?
与一般电镀不同﹐镀铬用铅和铅合金等不溶性阳极﹐这就是镀铬过程的特殊性决定的。1﹐镀铬中若采用铬作阳极﹐阳极电流效率接近100%﹐高阴极电流效率仅8%~~13%﹐铬的浓度会不断升高﹔2﹐镀铬是六价铬直接还原的﹐而铬阳极溶解的铬成不同价态﹐而且以三价铬为主﹐会导致三价铬迅速增加﹐六价铬不断降﹐造成故障﹔3﹐金属铬很脆﹐难以成型和机加工。
第三节 镀铬工艺
国内常规镀铬工艺规范(见下表1-5)
国内加添加剂的中低浓度镀铬工艺规范(见下表1-6)
1-5
13
国外加添加剂镀铬工艺规范(见下表1-7)
1-6
14