SciTech-Chemistry(化学)-电解: 电化学之电镀工艺及应用

电镀:

镀液的金属离子, 在外电场的作用，经过"电极反应"还原成为"金属原子",
并在阴极上进行金属沉淀，从而在"阴极"表面形成了一个镀层.

电镀分类

根据电镀使用的目的, 可以分类为"防护性电镀"和"装饰性电镀"两种。
防护性电镀主要为防止金属腐蚀，通常使用镀锌、镀铑、镀锡等。
装饰性电镀主要为美化 .

发展阶段(根据使用的"电源"划分)

1. "直流发电机": 这种电源耗能大、效率低、噪声大．已经被淘汰。
2. "硅整流" 是 "直流发电机"的换代产品，技术十分成熟, 但效率低, 体积大, 不容易控制。
   仍有许多企业使用这种电镀电源。
3. "可控硅整流" 是替代 "硅整流电源"的主流电源，特点有效率高、体积小、容易调控等。
   "可控硅"(核心器件)技术的成熟与发展．使这种技术成熟，已获得广泛应用。
4. "开关电源(即脉冲电源)": 是当今最为先进的电镀电源, 其出现是电镀电源的一次革命。
   这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数稳定．不易受输出电流影响等特点。
   脉冲电镀电源是发展的方向，现已开始在大多数的企业使用。

蜡剂保护法

用蜡制剂绝缘的特点是，与零件的粘接性能好，使用温度范围宽，绝缘层的端边不会翘起，因此，适用于对绝缘端边尺寸公差要求高、形状较复杂的零件。此外，蜡制剂也可重复使用，损失小，但其使用方法比较复杂，周期较长。
涂覆蜡制剂时，零件应预热到50～70℃ ，再涂覆熔化的蜡制剂，先涂一薄层，覆盖整个需绝缘的表面，过程上蜡不应凝固，然后再反复涂至所需厚度。涂覆后在尚未冷却到室温之前的温热状态下，用小刀对绝缘端边进行修整，再用棉球沾汽油反复擦拭欲镀表面，该操作要十分仔细。
镀后可在热水或专用蜡桶内将蜡制剂熔化回收，然后用汽油等溶剂或水溶性清洗剂对零件进行清洗。

涂料绝缘法

电镀时经常使用漆类绝缘涂料进行绝缘保护: 操作简便, 可适用于复杂零件。
常用的绝缘涂料有"过氯乙烯"防腐清漆、"聚氯乙烯"绝缘涂料、"硝基胶"等。

合金电镀
3.1 高耐蚀锌合金电镀工艺
锌合金是指以锌为主要成分并含有少量其它金属的合金。已用于生产的二元锌合金有：Zn-Ni，Zn-Co，Zn-Fe，Sn-Zn。Zn-Ti，Zn-Cr，Zn-P，Zn-Mn等还在开发研制试应用中，锌合金具有良好的防护性能，故常称之为高耐蚀合金镀层，其中研究的比较多，且应用比较广泛的主要是锌和铁族金属形成的合金，即锌-镍、锌-钴和锌-铁。铁族金属的原子结构和性质相近，它们与锌形成合金的共沉积特性也很相似。从电极电位来看，铁族金属的电位比锌正的多，但在共沉积时，锌比铁族金属容易沉积而优先沉积，这种沉积称为异常共沉积。其原因是当锌与铁族金属在阴极表面共沉积时，随着阴极表面H2的析出，使表面pH升高，在阴极表面生成了氢氧化锌胶体薄膜，致使铁族金属离子在阴极表面受到抑制而难以沉积，于是锌在阴极表面优先析出。
3.1.1 电镀锌-铁合金工艺及钝化处理
已获得工业应用的锌-铁合金有两种：一种是含铁量高的合金，该镀层不易钝化，易磷化处理，对油漆有良好的结合力，多用于钢板和钢带的表面处理，作为电泳漆的底层;另一种是含微量铁的锌-铁合金，镀层易钝化，耐蚀性能优良，特别经过黑色钝化，其耐蚀性有很大提高。锌-铁合金工艺也可分为酸性和碱性两种类型，合金镀层含铁量一般在0.2%~0.7%之间，镀液中三价铁离子不能含量过高，否则会降低阴极电流效率，结晶粗大。以下仅介绍低铁含量电镀工艺。

首饰电镀

电镀是首饰生产过程应用非常广泛的表面优化处理技术，
是利用"电化学"，在首饰的表面沉淀形成金属和合金镀层的工艺方法。
电镀有效地改变首饰的纹理、色彩、质感，以防止蚀变，对首饰起到美化和延长使用寿命的作用。

• 防护性电镀: 在银饰品上常用镀铑, 因为银容易氧化变黑, 通常会电镀。
  铑是昂贵的贵金属，性质稳定，色泽如铂金洁白，可有效防止925银氧化变黑, 又很漂亮。
• 装饰性电镀: 主要是以装饰为目的，当然也会有一定的防护性. 多半由多层电镀层组合。
  通常是在首饰上先镀一层底层，有时，还有一个中间层, 然后再镀上表面层.
  这类电镀广泛应用在贵金属电镀和仿真首饰。这类电镀的首饰, 镀层往往是很高档的贵金属，
  比如黄金、18k金、彩色金属等，而其基本材质往往是小五金，或者非贵金类的物质。

塑料镀件

灯罩外形就象一个小盘，内表面凹进去，边上有两个小孔:

• 铜丝上带上重物解决漂浮问题:
  塑料电镀的镀件易漂浮，因为塑料的比重小，所以在溶液易浮起。
  原本只用一根铜丝卡着两个小孔电镀。
  由于电镀放出气体, 灯罩易与铜丝脱离. 铜丝又轻, 不足以使灯罩浸入溶液。
• 使用"专门夹具"解决"铜丝与灯罩的接触点烧焦"问题.
  "铜丝与灯罩的接触点(与挂具接触位置)烧焦并露出塑料"是因为 "导电不良".
  因"夹具"有一定重量，上灯罩后不浮起, 后用两个较宽导电片卡在灯罩的孔上，
  使各处电流均匀，接触点就不会烧焦。

法规

HJ/T314-2006电镀行业清洁生产标准, 是由国家环保总局提出和组织制订的，
2006年11月26日批准发布，于2007年2月1日起正式实施。

标准的出台，将为我国电镀行业彻底转变因不重视资源、能源的节约使用，不重视污染物的减排，奉行末端治理所形成的粗放生产经营模式提供技术支持和导向，必将加速推动和促进我国电镀行业的清洁生产改造和产业升级，加速转变电镀企业严重污染环境的局面，并为电镀企业的清洁生产审核、清洁生产潜力与机会的判断、客观地评估电镀企业清洁生产的绩效提供依据，将成为我国电镀行业走上可持续发展道路的标志 [1]。