贵金属电镀工艺

.电镀的定义

电镀的定义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属表面沉积出来﹐形成镀层的一种表面加工方法。

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。

.电镀原理

电镀原理被镀的零件为阴极﹐与直流电源的负极相连﹐金属阳极与直流电源的正极联结﹐阳极与阴均浸入镀液中。当在阴阳两极间施加一 定电位时﹐则在阴极发生如下反应﹕从镀液内部扩散到电极和镀液 界面的金属离子Mn+从阴极上获得n个电子﹐还原成金属M。另一方面 ﹐在阳极则发生与阴极完全相反的反应﹐即阳极界面上发生金属M 的溶解﹐释放n个电子生成金属离子Mn+。 电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下﹐经电极反应还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。完成电沉积过程必须经过以下三个步骤﹕

1.液相传质﹕镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移﹐到达阴极的双电层溶液一侧。

2.电化学反应﹕水化金属离子或络离子通过双电层﹐并去掉它周围的水化分子或配位体层﹐从阴极上得电子生成金属原子。有三种方式﹕电迁移﹐对流和扩散。

3.电结晶﹕金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点﹐以金属原子态排列在晶格内﹐形成镀层。

.电镀工艺

电镀工艺电镀工艺过程一般包括电镀前预处理 、电镀镀后处理(钝化处理和除氢处理)、电镀前预处理电镀及镀后处两个阶段。镀前预处理的目的是为了得到干净新鲜的金属表面﹐为最后获得高质量镀层作准备。 主要进行脱脂﹐去锈蚀﹐去灰尘等工作。步骤如下﹕

第一步,使表面粗糙度达到一定要求﹐可通过表面磨光﹐抛光等工艺方法来实现。

第二步,去油脂﹐可采用溶剂溶解以及化学﹐电化学等方法来实现。

第三步,除锈﹐可用机械﹐酸洗以及电化学方法除锈。

第四步,活化处理﹐一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理

第五步,钝化处理 所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形成一层坚实致密的﹐ 稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污 染能力。这种方法用途很广﹐镀Zn,Cu等后﹐都可进行钝化处理。

第六步,除氢处理。 有些金属如锌﹐在电沉积过程中﹐除自身沉积出来外﹐还会析出一部分氢﹐这部分 氢渗入镀层中﹐使镀件产生脆性﹐甚至断裂﹐称为氢脆。为了消除氢脆﹐往往在电镀后 ﹐使镀件在一定的温度下热处理数小时﹐称为除氢处理。

电镀镍是银白色微黄的金属﹐具有铁磁性﹐密度8.9/gNaN-2﹐熔点为1453℃。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。

.镀镍的电极反应

(1)阴极反应 镀镍时,阴极上的主反应是镍离子还原 Ni2++2e-=Ni

(2)阳极反应 镀镍时,阳极上的主反应为金属镍的电化学溶解: