第七章 其它电镀 ?
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镀铜﹕镀铜层呈粉红色﹐质柔软﹐具有良好的延展性﹑导电性和导热性﹐易于拋光﹐经适当的化学处理可得古铜色﹑铜绿色﹑黑色和本色等装饰色彩。镀铜易在空气中失去光泽﹐与三氧化碳或氯化物作用﹐表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层﹐受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜﹐因此﹐做为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层。
? 镀镉﹕镉是银白色有光泽的软质金属﹐其硬度比锡硬﹐比锌软﹐可塑性好﹐易于锻造和辗压。镉的
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化学性质与锌相似﹐但不溶解于碱液中﹐溶于硝酸和硝酸铵中﹐在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。镉的蒸气和可溶性镉盐都有毒﹐必须严格防止镉的污染。因为镉污染后的危害很大﹐价格昂贵﹐所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。目前国内生产中应用较多的镀镉溶液类型有﹕氨羧络合物镀镉﹑酸性硫酸盐镀镉和氰化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉﹑碱性三乙醇胺镀镉和HEDP镀镉等。 ?
镀锡﹕锡具有银白色的外观﹐原子量为118.7﹐密度为7.3g/cm3,熔点为2320C﹐原子价为二价和四价﹐故电化当量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h。锡具有抗腐蚀﹑无毒﹑易铁焊﹑柔软和延展性好等优点。锡镀层有如下特点和用途﹕1﹐化学稳定性高﹔2﹐在电化序中锡的标准电位纰铁正﹐对钢铁来说是阴极性镀层﹐只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体﹔3﹐锡导电性好﹐易焊﹔4﹐锡从-130C起结晶开始开始发生变异﹐到-300C将完全转变为一种晶型的同素异构体﹐俗称”锡瘟”﹐此时已完全失去锡的性质﹔5﹐锡同锌﹑镉镀层一样﹐在高温﹑潮湿和密闭条件下能长成晶须﹐称为长毛﹔6﹐镀锡后在2320C以上的热油中重溶处理﹐可获得有光泽的花纹锡层﹐可作日用品的装饰镀层。 ? ?
电镀单金属方面还有镀铅﹑镀铁﹑镀银﹑镀金等。
电镀合金方面有﹕电镀铜基合金﹐电镀锌基合金﹐电镀镉基﹑铟基合金﹐电镀铅基﹑锡基合金﹐电镀镍基﹑钴基合金﹐电镀钯镍合金等。 ?
复合电镀方面有﹕镍基复合电镀﹐锌基复合电镀﹐银基复合电镀﹐金刚石镶嵌复合电镀。
第八节 镀层性能测试 第一节 电镀层外观检验
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金属零件电镀层的外观检验是最基本﹐最常用的检验方。外观不合格的镀件就无需进行其它项目的测试。 ? ?
检验时用目力观察﹐按照外观可将镀件分为合格的﹑有缺陷的和废品三类。
外观不良包括有针孔﹐麻点﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脱落﹑阴阳面﹑斑点﹑烧焦﹑暗影﹑树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷。
第二节 结合力试验
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镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度﹐即单位面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。 ?
镀层结合力不好﹐多数原因是镀前外理不良所致。另外﹐镀液成分与工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊﹐均对镀层结合力有明显影响。 ?
评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法﹐是以镀层金属和基体金属的物理-机械性能的不同为基础﹐即当试样经受不均匀变形﹐热应力和外力的直接作用后﹐检查镀层是否有结合不良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定﹕(一)弯曲试验﹔(二)锉刀试验﹔(三)划痕试验﹔(四)热震试验
第三节 电镀层厚度的测量
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电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。其中破坏检测法有点滴法﹑液流法﹑溶解法﹑电量法和金相显微法等多种﹔非破坏检测法有磁性法﹑涡流法β射线反向散射法和光切显微镜法等等。 ?
测量时除溶解法等是镀层的平均厚度外﹐其余多数是镀层的局部厚度。因此﹐测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度﹐计算其平均值作为测量厚度结果。
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第四节 孔隙率的测定
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镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道 。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法﹑涂膏法﹑浸渍法等。 1.
贴滤纸法﹕将浸有测试溶液的润湿纸贴于经预处理的被测试闰上﹐滤纸上的试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用﹐生成具有物征颜色的斑点在滤纸上显示。然后以滤纸上有色斑色的多少来评定镀层孔隙率。 2.
涂膏法﹕将含有相应试液的膏状物涂覆于被测试样上﹐通过泥膏中的试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐生成具有特征颜色的斑点﹐要据此斑点来评定镀层的孔隙率。 3.
浸渍法﹕将试样浸于相应试液中﹐通过试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐在镀层表面产生有色斑点﹐然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层的孔隙率。本法适用于检验钢铁﹑铜或铜合金和铝合金基体表面的阴极性镀层的孔隙率。
第五节 镀层显微硬度的测定
一、 硬度是镀层的重要机械性能之一。镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组织。为了消除基体材对
镀层的影响和镀层厚度对压痕尺寸了限制﹐一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头﹐在一定静负荷的作用下﹐压入试样的镀层表面或剖面﹐获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率﹐测量其对压痕对角线长度。
第六节 镀层内应力的测试
二、 镀层内应力是指在没有外在载荷的情况下﹐镀层内部所具有的一种平衡应力。用来测量镀层宏
观应力的方法有﹕幻灯投影法﹑电阻应变仪法﹑螺旋收缩仪法﹑X射线衍射法等多种。
第七节 电镀层脆性测试
三、 镀层脆性是镀层物理性能中的一项重要指针。脆性的存在往往会导致镀层开裂﹐结合力下降﹐
乃至直接影响镀件的使用价值。
四、 镀层脆性的测试﹐一般通过试样在外力作用下使之变形﹐直至镀层产生裂纹﹐然后以镀层产
生裂纹时的变形程度或挠度值大小﹐作为评定镀层脆性的依据。
五、 测定镀层脆性的方法有杯突法﹑静压挠曲法等。测定镀层韧性的方法有心轴变曲法等。 第八节 氢脆性的测试
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金属材料在氢和应力联合作用下产生的早期脆断现象叫氢脆。测定氢脆的方法有延迟破坏试验﹑缓慢弯曲试验等方法。 ?
延迟破坏试验﹕此法适合于超高强度钢的氢脆试验﹐是一种灵敏而可靠的试验方法。试验时﹐将做成的三根缺口棒状试样放在持久强度试验机或蠕变试验机上﹐在材料脆断的时间﹐若三根平行试验的试样在规定的时间内均不脆断﹐即为合格。 ?
缓慢弯曲试验﹕此法对低脆性材料比较灵敏。测试时应注意﹕试片在热处理后如果变形﹐应静压校平﹔镀前应消除应力﹐镀扣要严格除氢﹔试前应选足够数量的试样材料进行空白试验﹐便于分析试验结果和选择合适的折断轴直径。 ?
挤压试验﹕将需检验的垫圈在同一直径的螺杆上﹐每一螺杆套10~~15个﹐螺杆两端旋上螺母﹐然后夹在虎钳上﹐用扳手将螺母旋紧到垫圈开口处挤平。放置24小时﹐然后松开﹐用5倍放大镜检查受试垫圈产生裂纹和断裂的结果以脆断率表示 脆断率=b/aX100(%) (a-受试垫圈总数,b-产生裂纹或断裂数)
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第九节 镀层焊接性能的测试
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镀层焊接性是表示焊锡在欲焊在欲焊金属表面流动的难易程度。评定镀层焊接性的方法有流布面积法﹑润湿时间法和蒸汽考验法。 ?
流布面积法﹕本法是将一定质量的焊料放在待测试样表面上﹐滴上几滴松香异丙醇剂﹐放在加热板上加热至250OC﹐保持2分钟﹐取下试样﹐然后用面积仪检查计算焊料涂布面积。评定方法﹕流布面积愈大﹐镀层焊接愈好。 ?
润湿时间法﹕本法是通过熔融焊料对规定试样全部润湿的时间来区别焊接性。测试时﹐将10块一定规格的试样先浸以松香丙醇焊剂﹐再浸入250 OC的熔融焊料中﹐浸入时间根据10块不同编号的试样﹐分别控制1~~10S﹐然后立即取出。冷却后后检查试样是否全部被润湿﹐取后以全部被润湿的试样的最短时间﹐评定镀层焊接性能。一般以2S以内全部润湿以好﹐10S润湿为最差。 ?
蒸汽考验法﹕本法是将试样放在连续的水面上部﹐溶器盖呈型﹐以防盖上的冷凝水滴在试样表面而影响测试。试样与沸水相距100mm﹐与顶盖相距50mm。经过240h后﹐不管试样变色与否﹐让试样在空气中干燥﹐然后用流布面积法或润湿时间法测试﹐根据结果评定合格与否。
第九章
电镀层的选择及标记
第一节 对电镀层的要求
电镀层的主要目的用于﹕ 1. 2. 3.
保护金属零件表面﹐防止腐蚀 装饰零件外表﹐使外表美观 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. 2. 3. 4. 5.
零件的工作环境
被镀零件的种类﹑材料和性质 电镀层的性质和用途
零件的结构﹑形状和尺寸的公差 镀层与其互相接触金属的材料﹑性质
对电镀层的要求﹕ 1. 2. 3. 4.
镀层与基体金属﹑镀层与镀层之间﹐应有良好的结合力 镀层应结晶细致﹑平整﹑厚度均匀 镀层应具有规定的厚定和尽可能少的孔隙
镀层应具有规定的各项指针﹐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
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护层 B. C.
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。
铜和铜合金制造的零件﹐根据不同的使用条件﹐采用光亮酸洗﹑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. E.
铝和铝合金制造的零件﹐可以采用阳极氧化和封闭处理。 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. 2. 3. 防护性镀层 防护-装饰性镀层 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 防 护 装 饰 性 镀 层 镀层类别 特性和用途 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 备注 1-8 在大气中铜﹑镍﹑铬镀铜层结构细密﹐结合力好﹐性质柔软﹐容易拋光。易受腐蚀介质的侵蚀。 及铜-镍-铬复镀镍层外观好﹐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合镀层 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 铜-锡合金镀含锡10%~~15%的低锡青铜﹐具有良好的拋旋光性能﹐镀层孔隙小﹐耐蚀性好。低锡青铜因大气中容易氧化变色﹐必须套层 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﹔经拋光后﹐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 对锌-铜合金镀含铜25%左右的合金﹐有银白色光泽﹐成本低﹐保护性好。铜铁来说﹐属阳极性镀层。在潮湿环境下﹐外观不如镍稳定﹐层 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 在工业大气条件下﹐锌铜合金的防护-装饰性能比镀镍层好 锌-铁-镍合金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 及锌-铁合金套铬后﹐用来代替锌-铜合金镀层﹐作一般户内产品防护-装饰用 镀层 19