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电镀原理及其工艺简述摘要：通过有关电镀方面文献的查阅，本文概述了电镀的工作原理、分类、工艺过程以及影响电镀工艺质地的因素。关健词：电镀、原理、工艺、质;九Abstract：Checkoutrheelectroplatingthroughliterature,thispaperoutlinesrheprinciplesofelectroplating,classification,processandthefactorsthataffectthequality*oftheplatingprocess.Keywords:electroplating,principle,process,quality1概述电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金屈表而沉积出来，形成镀层的种表面加工方.法。镀层性能不同于基体金属，具有新的特征。根据镀层的功能分为防护性镀层，装饰性镀层及其它功能性镀层。2电镀的基本原理电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金底板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。例如：镀银时，阴极为得镀零件，阳极为纯保板，在阴阳极分别发生如下反应：阴极（彼件）：Ni'+2c-Ni（主反应）2H+2c-H2（副反应）阳极懒板）：Ni-2e-N产住反应）4OH-4e-2出。+。2+4;（副反应）不是所有的金屈南子都能从水溶液中沉积出来，如果阴极上气离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出.根据实验，金属离子自水溶液中电沉积的可能性，可从元素周期表中得到定的规律。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，1:镀锌为锌阳极，镀银为银阳极，镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.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销或钛阳极.镀液主盐离子匏添加配制好的标准含金溶液来补充.镀络阳极使用纯铅，铅-锡合金，铅-睇合金等不溶性阳极。3工艺过程一般包括电镀前预处理，电镀及镀后处理三个阶段。完整过程：1、浸酸一全板电镀铜一图形转移一酸性除油一二级逆流漂洗一微蚀一二级一浸酸一镀锡一二级逆流漂洗2、逆流漂洗一浸酸T图形电镀铜T二级逆流漂洗一锻镶一二级水洗一浸柠檬酸一彼金一回收一2-3级纯水洗一烘干3.1 塑胶外壳电镀流程化学去油-水洗-浸丙削一水洗一化学程化水洗敏化-水洗-活化-还原-化学镀铜-水洗光亮硫酸盐镀铜-水洗-光亮破酸盐镀镶-水洗-光亮镀格-水洗烘r-送检。3.2 技术问题解决在以上流程中.最易出现故障的是光亮硝酸盐镀钢.其现象是深镀能力差及毛剌、粗粒等.对深镀能力差，应区别对待.如果低电流区不亮，而i龟流区很亮且偏于白亮，则可考虑N（乙探硫服）是否过多.调整办法逛加入适（2一疏基苯骈&叩os;眯鹿）及SP（聚二硫二丙烷磺酸钠），如仍不行，可加入50SloOml双氧水搅拌10分钟试镀.如果低电流区不亮,高电流区很亮且偏于桔红色亮，测可考虑M是否过多.调整办法是加适NN及P（聚乙二醉），如仍不行，可加入50100ml双氧.水搅拌10分钟试镀，如果低电流区不亮，而高电流K亮度亦差，则可考虑N或M是否过少.调整办法是加入适量M或N亦可同时加入适rSP）.如果高电流区长毛剌，通常加入适当SP即可消除.如果钺层表面无论制上还是朝下均有细麻砂，则M过多，可添加适量P来消除.但若镀层表面物上有麻砂则应考虑是否有铜粉的缘故,可加入SOml双氧水来消除.般说来，光亮镀铜液在每天下班时应加入Soml双氧水。除了光亮镀件I易出现上述故障外，粗化也易出现故障,通常为家电产品外壳粗化后表面发黄或皇白粉状。此时应从以下三个方面来考虑，、粗化温度是否过高、时间过长，二、粗化液中硫酸含ht是否过K.o三、粗化前使用的有机溶剂浓度、温度是否过高，时间嫌长.另外，返工的家电产品外壳若再次粗化时.易粗化过度，造成镀不亮，对此要适当降低粗化温度及缩短粗化时间,粗化前，股不再授丙酮化学镣钢时，防止瘠液发浑（即产生大ft铜粉）很重要若溶液发浑，则该槽所的塑胶外壳必须全部返工，同时要立即过滤化学镀铜溶液.化学镀铜后的家电产品外壳，一般应当立即施镀.但遇到特殊情况，需要长时间放置，则应将家电产品外壳烘干并竖于干燥处保存.保存期为2天，挂具问题也很重要.用包扎法绝缘的挂具不适于切料电镀.因粉胶外壳镶格后，领料包扎的梓R中渗入了大ht披馅液.由于我们电镀ABS塑料而环时，从粗化至化学镀铜不使用挂具，而只在亮铜一亮银一亮珞一亮铜-亮镜一亮铭一的电解循环过程中使用，而被婚后（接下来便进入镀铜液），挂具上携带的镀铭薇会导致光亮镀铜液恶化同样，这种包扎法绝缘的挂具亦会污染镀锲液及掩铭液.如果受条件限制，只能采用包扎法，挂具须在清洗后再在清水中浸泡十几分钟，以便使渗入包扎中的镀铭液全部渗出，光亮镀铜液一旦被轻微污染用小电流处理1-2天即可。1»4电镀的分类4.1 按照镀层组成分类1镶铭铭是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，显示出具有货金属的性质，所以铁零件镀格层是阴极镀层。铝层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碳、硝酸、流化物、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。笛层硬度高，耐磨性好，反光能力强，有较好的耐热性。在5C以下光泽和硬度均无明显变化；温度大于500'C开始氧化变色；大于700'C才开始变软。由于镀锅层的优良性能，广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。2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，易干抛光,经过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。镶嗣易在空气中失去光泽，与二氧化碳或氧化物作用，表面生成一层就式碳酸铜或依化铜陵层，受到硬化物的作用会生成粽色或黑色硬化铜，因此，做为装饰性的镀铜层需在表面涂被有机圈盖层。3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，易于锻造和燃压。镉的化学性质与锌相似，但不溶解于减液中，溶于硝酸和硝酸钺中，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，价格昂货，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：氨按络合物镀钢、酸性硫酸盐镀器和制化物镀镉。此外还有焦磷酸盐镀镉、碱性三乙的胺核储和HEDP镀镉等。4镀锡锡具有银白色的外观，原子状为118.7,密度为7.3g/Cm-3,熔点为231.89°C,原子价为二价和四价，故电化当量分别为212gAh和1.107gAh°锡具有抗腐蚀、无毒、易铁焊、柔软和延展性好等优点。像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维铁正，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-130'C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"锡痕”，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品须，称为长毛；6、镀锡后在231.89'C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。5镀锌锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。锌在卜燥的空气中几乎不发生变化。在潮湿的空气中，锌表面会生成麻式碳酸舞膜。在含二氧化硫'硫化氢以及海洋性气定中，锌的耐蚀性较差，尤其在高温高湿含有机酸的气氛里，锌镀层极易被腐蚀。锌的标准电极电位为-076V,对钢铁基体来说，锌镀层属于阳极性镀层，它主要用于防止钢铁的腐蚀，其防护性能的优劣与镀层厚度关系甚大。锌镀层经钝化处理、染色或涂世护光剂后，能显著提高其防护性和装饰性。随着镀锌工艺的发展，高性能镀锌光亮剂的采用，镀锌巳从单纯的防护目的进入防护-装饰性应用。镀锌溶液有渡化物镀液和无神镀液两类。辄化物镀液中分微觎、低然中果、和高制几类。无制镀液有碱性锌酸盐镀液、筱盐镀液、硫酸盐镀液及无氨欠化物镀液等。伍化镀锌溶液均镀能力好，得到的镀层光沿细致，在生产中被长期采用。但由于气化物剧毒，对环境污染严重，已趋向于采用低气、微制、无常镀锌溶液。4.2 按获取镀层方式分挂镀（RaCkPIadn®常规电镀滚镀（BarrCIPlatin©电刷镀脉冲电镀电铸4.3 按照镀层用途分类装饰性电镀，如镀金，镀银，铜/银/装饰铭电镀防护性电镀，如镀锌耐磨性电镀,如镀硬铭功能性电镀提高可焊性电镀，如镀锡增强导电性，如镀银，镀金4.4 电镀工艺的分类与流程说明电镀工艺广泛应用在国民生产的各个领域,只有认真操作才能有效节约能源、保护环境。在以下简单介绍下有关电镀工艺的一些基本知识。电镀工艺的分类:精品酸性光亮铜电镀电镀银/金电镀锡。工艺流程:浸酸一全板电镀铜一酸性除油一微蚀一浸检一镀锡一浸酸一图形电镀铜一镀银r浸柠像酸一镀金。流程说明浸酸，作用与目的:除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在5%10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含娥不稳定。使用C.P级谶酸,酸浸时间不宜太长,防止板面气化;在使用段时间后,酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀钢缸和板件表面。(2)全板电镀铜。作用与目的:保护刚刚沉积的薄薄的化学网,防止被酸浸蚀抵通过电镀将其加后到一定程度。全板电镀铜相关工艺参数:槽液主要成分有硫酸铜和硫酸,采用高酸低铜配方,保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔的深镀能力;硫酸含不多在180到240克/升;硫酸铜含量一般在75克/升左右,槽液中可有微量的M离子,作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果;铜光剂的添加H在35ml1.,制光剂的添加般按照干安小时的方法或者根据实际生产板效果来补充;全板电镀的电流一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积计算;铜缸温度般控制在2232度。阳极铜球内含有少5的磷,目的是降低阳极溶解效率,减少铜粉产生。(3)酸性除油。目的与作用:除去线路铜面上的氧化物，保证一次铜与图形电镀铜或银之间的结合力。使用酸性除油剂,生产时只需控制除油剂浓度和时可即可。(4)微蚀。目的与作用:清洁粗化线路铜面,确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力。微蚀剂采用过硫酸的。(5)浸酸。作用与目的:除去板面策化物,防止水分带入造成槽液硫酸含M不稳定。使用CP级硫酸酸浸,时间不宜太长,防止氧化,(6)图形电镀铜,又叫二次铜。口的与作用:为满足各线路额定的电流负载,各线路和孔铜需要达到一定的厚度,线路镀铜就是将孔铜和线路铜加厚到一定的厚度。电镀锡。目的与作用:图形电镀纯锡I的是用纯锡单纯作为金属抗蚀层,保护线路蚀刻。槽液主要由硫酸亚锡,硫酸和添加剂组成;硫酸亚锡含ht控制在35克/升左右,破酸控制在10%左右;镀锡添加剂的添加般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果;电镀锡的电流计算一般按1.5安/平方分米乘以板上可电镀面积;锡缸温度维持在室温状态，般控制在223O度,因此在莫季因温度太高可加装冷却温控系统。(8)镀银。目的与作用:镀俅层主要作为铜层和金层之间的阻隔层，防止金钢互相渗透.影响板子的可焊性和使用寿命;同时有银层打底也大大增加了金层的机械强度。全板电镀铜相关工艺参数:镀银添加剂的添加一般按照下安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果,添加毗大约20OnWKAH图形电波掠的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面枳;银缸温度维持在4O55度之间。电镀金:分为电镀硬金和水金工艺,槽液组成基本一致,硬金槽内多了一些微以金属银、牯、铁等元素。目的与作用:金是贵金属,具有可饵性、耐软化性、抗蚀性、接触电阻小、合金耐第性好等特点。线路板电彼金主要为柠椁酸金槽浴,维护简单,操作方便。水金金含M控制在1克/升左右,pH值4.5左右,温度35'左右。主要添加药品有酸式谢整盐、轼式调整盐、导电盐、镀金补充添加剂以及金盐等。金板电镀后应用纯水洗作为回收水洗,同时也可用来补充金缸蒸发变化的液位。金缸应采用镀箱钛网做阳极。金缸有机污染应用碳芯连续过渡,并补充适收镀金添加剂。4.5 评价电镀工艺一般有哪些指标评价任何电镀工艺都要用到若干通用指标，通常分为与镀液性能有关的指标和与镀层性能有关的指标。镀液指标是电镀工艺的主要指标，包括镀液的电流效率（与沉积速度有关）、分散能力、深镀能力、镀层结晶状态、镀液稳定性和可操作性（包括工艺条件的控制、对设备有无特别要求）、对环境的影响程度、经济效益（电镀加工成本）等。镀层性能指标是电镀工艺所保证的镀层性能和质M的指标，是直观地评价电镀工艺水平的重要指标，比如镀层的装饰性能、光亮程度、抗腐蚀性能、镀层脆性、镀层孔隙率等。功能性镀层则要加上功能性能指标，比如电导率、反射光系数、可焊性、耐磨性等。这两类指标都属于水平较高的先进工艺，有时镀液性能指标好的工艺，不一定有好的镀层指标；而有些镀层指标好的工艺，镀液指标却并不好。人们通常以镀层指标为主来判断和选择电镀工艺，也就是说为了获得好的镀层有时不得不采用镀液性能差的镀种，比如装饰镀格就是典型的例子。许多制化物电镀也是镀层性能好但对环境影响大的镀种。5影响工艺质量的因素5.1 主盐体系每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系.如镀锌有飙化镀锌，锌限盐镀锌，期化物镀锌（或称为钾盐镀锌），氨盐镀锌，谶酸盐镀锌等体系。每一体系都有自己的优缺点，如乳化镀锌液分散能力和深度能力好，镀层结晶细致，与基体结合力好，耐蚀性好，工艺范围宽，镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点.但是剧毒，严重污染环境.氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；镀层的光亮性和整平性优于其它体系；电流效率高，沉积速度快;经过电位低的钢材如高碳钢，铸件，锻件等容易施镀.但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性，一方面会对设备造成一定的腐蚀，另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件。5.2 添加剂添加剂包括光泽剂,稳定剂,柔软剂,润湿剂，低区走位剂等.光泽剂又分为主光泽剂，载体光亮剂和辅助光泽剂等.对于同一主盐体系，使用不同厂商制作的添加剂，所得镀层在质M上有很大差别.总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好，台湾次之，大陆产的相对而言比前两类都逊色。主盐与具体某厂商的添加剂的联合决定使用的镀液的整体性能.优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足.如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多飙化镀悴镀液的深度能力好。5.3 电镀设备挂具：方形挂具与方形镀槽配合使用，圆形挂具与圆形镀槽配合使用.圆形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀，方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度，使用如图所示的椭圆形阳极排布。搅拌装置：促进溶液流动，使溶液状态分布均匀，消除气泡在工件表面的停留。电源：直流，稳定性好，波纹系数小。5.4 前处理-化学清洗根据油脂的种类和性质，除油剂包含两种主体成分，麻类助洗剂和表面活性剂咒1,林类物质碱类助洗剂常用的为氢气化钠、纯轼、硅酸钠和三聚磷酸钠。氢氧化钠和纯碱作为减剂，价格最为便宜，废水较难处理，有时因为碱性偏强导致清洗物体受到损伤，另一方面氢氧化钠和纯碱没有乳化作用对于矿物油清洗没有任何效果；硅酸钠与三聚磷酸钠既能提供碱性，又能提供一定的乳化力，广泛的用于各种除油清洗剂中特别是对琳敏感的除油工艺。使用硅酸钠最大的缺陷是除油后若不用热水先洗道，直接冷水洗很难将残留的硅酸钠完全洗净，残留的硅酸钠会与下一道工序的酸反应生成附着牢固的硅胶，从而影响镀层的结合力；三聚磷酸钠则主要存在璘污染破坏环境的担忧。2,表面活性剂表面活性剂是除油剂的最核心成分，早期的除油剂是以孔化剂的孔化作用为主，如脂肪醉聚氯乙烯段(AEO)系列、烷基酚聚氯乙烯健(TX、NP)系列等。过多的使用乳化剂会将脱落的油脂孔化增溶于工作液中，导致工作液除油能力逐渐下降，需要频繁更换工作液。但是随着表面活性剂价格的上升，越来越要求降低表面活性剂的使用革，提高除油的速率，这就要求除油剂具有很好的分散和抗二次沉积性能，将脱落的油脂从金属表面剥离，在溶液中不孔化、不皂化，只是漂浮在溶液表面，保持槽液的清澈与持续的除油能力。另方面，适合除油的表面活性剂般为非离子类型的产品，非离子产品普遍价位较高，为了降低除油剂成本，阴离子的产品也会出现在除油剂的配方中，特别是同时具有非面子性质的阴离子型表面活性剂脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐（FMES）,具有优异的“分散卷离”特点，有助于油脂的位孔化式剥离去除。5.5 前处理-超声波清洗超声波清洗国在电镀前工艺应用产品电镀前处理工艺非常重:要，一般的传统工艺使用酸液对工件进行处理，对环境污染较重，工作环境较差，同时，最大的弊端是结构纪杂零件酸洗除锈后的残酸很难冲洗干净。工件电镀后，时间不长，沿着夹缝出现锈蚀现象，破坏电镀层表面，严重影响产品外观和内在质质。超声波清洗技术应用到电镀前处理后，不仅能使物体表面和缝隙中的污垢迅速剥落，而且电镀件喷涂层牢固不会返锈。利用超声波在液体中产生的空化效应，可以消洗掉工件表面沾附的油污，配合适当的清洗剂，可以迅速地对工件表面实现高清洁度的处理。电镀工艺，对工件表面清洁度要求较高，而超声波清洗技术是能达到此要求的理想技术。利用超声波清洗技术，可以替代溶剂清洗油污；可以替代电解除油;可以替代强酸浸蚀去除碳钢及低合金钢表面的铁锈及氧化皮。对几种常见的工件电镀前表面状况，用超声波清洗工艺情况简介：1 .抛光件表面抛光卷的清洗：一般情况下，抛光在常常采用石蜡调合，石蜡分子M大，熔点较高，常温下呈固态，是较难清洗的物质，传统的办法是采用有机溶剂清洗或高温减水煮洗有许多弊病。采用超声波清洗则可使用水基清洗剂，在中温条件下，几分钟内将工件表面彻底消洗干净，常用工艺流程是：浸泡一超声波清洗一清水（净水）漂洗。2 .表面有油及少川锈的冷轧钢板：冷轧钢板表面一般有油、污或少M铁锈,要洗干净比较容易,但经一般方法清洗后,工件表面仍残留一层非常细薄的浮灰,影响后续加工质;七有时不得不再采用强酸浸泡的办法去除这层浮灰。而采用超声波清洗并加入适当的清洗液，可方便快捷地实现工件表面彻底清洁，并使工件表面具有较高的活性，有时甚至可以免去电俄前酸浸活化工序。3 .表面有软化皮和黄锈的工件：传统的办法是采用盐酸或硫酸浸泡清洗。如采用超声波综合处理技术,可以快捷地在几分钟内同时去除工件表面的油、锈、并避免r因强酸清洗伴随产生的氢脆问题。4 .6后处理电镀后对镀层进行各种处理以增强核层的各种性能，如耐蚀性，抗变色能力,可焊性等。脱水处理：水中添加脱水剂，如镀亮保后处理。钝化处理：提高镀层耐蚀性，如镀锌。防变色处理：水中添加防变色药剂，如镀根，镀锡，镀仿金等。提高可焊性处理：如镀锡因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。6参考文献胡传祈主编.实用表血处理手册M北京：化学工业出版社20038|2徐晋勇,张健全,高清.现代先进表面技术的发展及应用Z电子工艺技术.200627(3)Pl刘光明.表面处理技术概论M化学工业出版社2011;|4李荻主编.电化学原理M北京：北京航空航天大学出版社，1998.8.5KaanCEtmegA.AbdkidirA1.y,CrlmAiaks1.ThuCCrrUXicninhibitionofsteelwithSchiffbasecompound*in2M!ICI.MaterialChcmistn'axxlPhySia.2005,93:325-329.61朱承口黄琳等.价水钻井液中G105钢缓烛剂ZfrU.H油田化学NOOSJ22(1):315.FJ魏宝明.金属席讪理论与应用M1.北京：化学工业出板社，1988.如有侵权请段系告知删除，感谢你们的配合！