電鍍(Electroplating)就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程，是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性及增進(jìn)美觀等作用。

1概念定義

電鍍時(shí)，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽(yáng)極，待鍍的工件做陰極，鍍層金屬的陽(yáng)離子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽(yáng)離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽(yáng)離子的濃度不變。電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性(鍍層金屬多采用耐腐蝕的金屬)、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、潤(rùn)滑性、耐熱性和表面美觀。

2相關(guān)作用

利用電解作用在機(jī)械制品上沉積出附著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層的技術(shù)。電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個(gè)微米到幾十微米不等。通過(guò)電鍍，可以在機(jī)械制品上獲得裝飾保護(hù)性和各種功能性的表面層，還可以修復(fù)磨損和加工失誤的工件。

此外，依各種電鍍需求還有不同的作用。舉例如下：

1.鍍銅：打底用，增進(jìn)電鍍層附著能力，及抗蝕能力。（銅容易氧化，氧化后，銅綠不再導(dǎo)電，所以鍍銅產(chǎn)品一定要做銅保護(hù)[1]）

2.鍍鎳：打底用或做外觀，增進(jìn)抗蝕能力及耐磨能力，(其中化學(xué)鎳為現(xiàn)代工藝中耐磨能力超過(guò)鍍鉻)。（注意，許多電子產(chǎn)品，比如DIN頭，N頭，已經(jīng)不再使用鎳打底，主要是由于鎳有磁性，會(huì)影響到電性能里面的無(wú)源互調(diào)）

3.鍍金：改善導(dǎo)電接觸阻抗，增進(jìn)信號(hào)傳輸。(金最穩(wěn)定，也最貴。)

4.鍍鈀鎳：改善導(dǎo)電接觸阻抗，增進(jìn)信號(hào)傳輸，耐磨性高于金。

5.鍍錫鉛：增進(jìn)焊接能力，快被其他替物取代(因含鉛現(xiàn)大部分改為鍍亮錫及霧錫)。

6.鍍銀：改善導(dǎo)電接觸阻抗，增進(jìn)信號(hào)傳輸。(銀性能最好，容易氧化，氧化后也導(dǎo)電)

電鍍是利用電解的原理將導(dǎo)電體鋪上一層金屬的方法。

除了導(dǎo)電體以外，電鍍亦可用于經(jīng)過(guò)特殊處理的塑膠上。

電鍍的過(guò)程基本如下：

把鍍上去的金屬接在陽(yáng)極

要被電鍍的物件接在陰極

陰陽(yáng)極以鍍上去的金屬的正離子組成的電解質(zhì)溶液相連

通以直流電的電源后，陽(yáng)極的金屬會(huì)氧化（失去電子），溶液中的正離子則在陰極還原（得到電子）成原子并積聚在陰極表層。

電鍍后被電鍍物件的美觀性和電流大小有關(guān)系，電流越小，被電鍍的物件便會(huì)越美觀；反之則會(huì)出現(xiàn)一些不平整的形狀。

電鍍的主要用途包括防止金屬氧化(如銹蝕) 以及進(jìn)行裝飾。不少硬幣的外層亦為電鍍。

電鍍產(chǎn)生的污水（如失去效用的電解質(zhì)）是水污染的重要來(lái)源。電鍍工藝已經(jīng)被廣泛的使用在半導(dǎo)體及微電子部件引線框架的工藝。

VCP：垂直連續(xù)電鍍，電路板使用的新型機(jī)臺(tái)，比傳統(tǒng)懸吊式電鍍品質(zhì)更佳。

最初，產(chǎn)品的幅寬飭。厘米以下，大部分曲厘米以下。在三十年代，某鋼鐵廠就具有電鍍較寬帶鋼的專用生產(chǎn)作業(yè)線，使用不溶陽(yáng)極，利用低品位礦石和碎礦補(bǔ)充電解液中的鋅，采用過(guò)濾和凈化循環(huán)，從而維持電鍍液的成分。1939年，Weirtonsteel的鍍錫作業(yè)線改用鍍鋅。在此采用了HubbleWeisberg電鍍液，并添加了氨合氯化鋅絡(luò)鹽。彈藥箱因?yàn)樯�銹而損壞，為使其具有耐蝕性，將鍍錫作業(yè)線改為帶鋼作業(yè)線。

局部鍍銀

鋁件電鍍液配方工藝流程：

高溫弱堿浸蝕→清洗→酸洗→清洗→浸鋅→清洗→二次浸鋅→清洗→預(yù)鍍銅→清洗→氰化鍍銀→回收洗→清洗→浸亮→清洗→烘干。

從工藝流程看，所選保護(hù)材料必須耐高溫（80℃左右）、耐堿、耐酸，其次，保護(hù)材料在鍍銀后能易于剝離。

市售的保護(hù)材料有可剝性橡膠、可剝性漆、一般粘性膠帶及膠帶等。分別試驗(yàn)這些保護(hù)材料的耐酸、堿腐蝕、耐高溫（堿蝕溶液最高溫度80℃左右）性能以及可剝離性。

3材料要求

鍍層大多是單一金屬或合金，如鈦鈀、鋅、鎘、金或黃銅、青銅等；也有彌散層，如鎳-碳化硅、鎳-氟化石墨等；還有覆合層，如鋼上的銅-鎳-鉻層、鋼上的銀-銦層等。電鍍的基體材料除鐵基的鑄鐵、鋼和不銹鋼外，還有非鐵金屬，或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料電鍍前，必須經(jīng)過(guò)特殊的活化和敏化處理。

4工作原理

概述

電鍍需要一個(gè)向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件(陰極)和陽(yáng)極構(gòu)成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同，但均含有提供金屬離子的主鹽，能絡(luò)合主鹽中金屬離子形成絡(luò)合物的絡(luò)合劑，用于穩(wěn)定溶液酸堿度的緩沖劑，陽(yáng)極活化劑和特殊添加物(如光亮劑、晶粒細(xì)化劑、整平劑、潤(rùn)濕劑、應(yīng)力消除劑和抑霧劑等)。電鍍過(guò)程是鍍液中的金屬離子在外電場(chǎng)的作用下，經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子，并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過(guò)程。因此，這是一個(gè)包括液相傳質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)和電結(jié)晶等步驟的金屬電沉積過(guò)程。

在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過(guò)清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽(yáng)極，兩極分別與直流電源的負(fù)極和正極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電的鹽類、緩沖劑、pH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，電鍍液中的金屬離子，在電位差的作用下移動(dòng)到陰極上形成鍍層。陽(yáng)極的金屬形成金屬離子進(jìn)入電鍍液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。在有些情況下，如鍍鉻，是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽(yáng)極，它只起傳遞電子、導(dǎo)通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度，需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來(lái)維持。電鍍時(shí)，陽(yáng)極材料的質(zhì)量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、析出的雜質(zhì)、電源波形等都會(huì)影響鍍層的質(zhì)量，需要適時(shí)進(jìn)行控制。

首先電鍍液有六個(gè)要素：主鹽、附加鹽、絡(luò)合劑、緩沖劑、陽(yáng)極活化劑和添加劑。

電鍍?cè)�理包含四個(gè)方面：電鍍液、電鍍反應(yīng)、電極與反應(yīng)原理、金屬的電沉積過(guò)程。

電鍍反應(yīng)中的電化學(xué)反應(yīng)：下圖是電鍍裝置示意圖，被鍍的零件為陰極，與直流電源的負(fù)極相連，金屬陽(yáng)極與直流電源的正極聯(lián)結(jié)，陽(yáng)極與陰均浸入鍍液中。當(dāng)在陰陽(yáng)兩極間施加一定電位時(shí)，則在陰極發(fā)生如下反應(yīng)：從鍍液內(nèi)部擴(kuò)散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個(gè)電子，還原成金屬M(fèi)。另一方面，在陽(yáng)極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)，即陽(yáng)極界面上發(fā)生金屬M(fèi)的溶解，釋放n個(gè)電子生成金屬離子Mn+。

電極及反應(yīng)機(jī)

A、電極電位

當(dāng)金屬電極浸入含有該金屬離子的溶液中時(shí)，存在如下的平衡，即金屬失電子而溶解于溶液的反應(yīng)和金屬離子得電子而析出金屬的逆反應(yīng)應(yīng)同時(shí)存在：Mn++ne = M

平衡電位與金屬的本性和溶液的溫度，濃度有關(guān)。為了精確比較物質(zhì)本性對(duì)平衡電位的影響，人們規(guī)定當(dāng)溶液溫度為250℃，金屬離子的濃度為1mol/L時(shí)，測(cè)得的電位叫標(biāo)準(zhǔn)電極電位。標(biāo)準(zhǔn)電極電位負(fù)值較大的金屬都易失掉電子被氧化，而標(biāo)準(zhǔn)電極電位正值較大的金屬都

B、極化

所謂極化就是指有電流通過(guò)電極時(shí)，電極電位偏離平衡電極電位的現(xiàn)象。所以，又把電流-電位曲線稱為極化曲線。產(chǎn)生極化作用的原因主要是電化學(xué)極化和濃差極化。

1、電化學(xué)極化

由于陰極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于外電源供給電子的速度，從而使電極電位向負(fù)的方向移動(dòng)而引起的極化作用。

2、濃差極化

由于鄰近電極表液層的濃度與溶液主體的濃度發(fā)生差異而產(chǎn)生的極化稱濃差極化，這是由于溶液中離子擴(kuò)散速度小于電子運(yùn)動(dòng)造成的。

電鍍過(guò)程是鍍液中的金屬離子在外電場(chǎng)的作用下，經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過(guò)程。

電鍍?cè)�理�?jiǎn)單而言，就是在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，以被鍍基體金屬為陰極，通過(guò)電解作用，使鍍液中欲鍍金屬的陽(yáng)離子在基體金屬表面沉積出來(lái)，形成鍍層。

表面沉積出來(lái)，形成鍍層。

電鍍的要素： 1.陰極：被鍍物，指各種接插件端子。 2.陽(yáng)極：若是可溶性陽(yáng)極，則為欲鍍金屬。若是不可溶性陽(yáng)極，大部分為貴金屬（白金，氧化銥）。 3.電鍍藥水：含有欲鍍金屬離子的電鍍藥水。 4.電鍍槽：可承受，儲(chǔ)存電鍍藥水的槽體，一般考慮強(qiáng)度，耐蝕，耐溫等因素。 5.整流器：提供直流電源的設(shè)備。

(磨光→拋光)→上掛→脫脂除油→水洗→(電解拋光或化學(xué)拋光)→酸洗活化→(預(yù)浸)→電鍍→水洗→(后處理)→水洗→干燥→下掛→檢驗(yàn)包裝

電鍍工作條件是指電鍍時(shí)的操作變化因素，包括：電流密度、溫度、攪拌和電源的波形等。

陰極電流密度

任何鍍液都有一個(gè)獲得良好鍍層的電流密度范圍，獲得良好鍍層的最小電流密度稱電流密度下限，獲得良好鍍層的最大電流密度稱電流密度上限。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)陰極電流密度過(guò)低時(shí)，陰極極化作用小，鍍層的結(jié)晶晶粒較粗，在生產(chǎn)中很少使用過(guò)低的陰極電流密度。隨著陰極電流密度的增大，陰極的極化作用也隨之增大(極化數(shù)值的增加量取決于各種不同的電鍍?nèi)芤?，鍍層結(jié)晶也隨之變得細(xì)致緊密；但是陰極上的電流密度不能過(guò)大，不能超過(guò)允許的上限值(不同的電鍍?nèi)芤涸诓煌�工藝條件下有著不同的陰極電流密度的上限值)，超過(guò)允許的上限值以后，由于陰極附近嚴(yán)重缺乏金屬離子的緣故，在陰極的尖端和凸出處會(huì)產(chǎn)生形狀如樹枝的金屬鍍層、或者在整個(gè)陰極表面上產(chǎn)生形狀如海綿的疏松鍍層。在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的是在零件的尖角和邊緣處容易發(fā)生“燒焦”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成樹枝狀結(jié)晶或者是海綿狀鍍層。

電鍍?nèi)芤簻囟?/span>

當(dāng)其它條件（指電壓不變，由于離子擴(kuò)散速度加快，電流會(huì)增大）不變時(shí)，升高溶液的溫度，通常會(huì)加快陰極反應(yīng)速度和離子擴(kuò)散速度，降低陰極極化作用，因而也會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗。但是不能認(rèn)為升高溶液溫度都是不利的，如果同其它工藝條件配合恰當(dāng)，升高溶液溫度也會(huì)取得良好效果。例如升高溫度可以提高允許的陰極電流密度的上限值，陰極電流密度的增加會(huì)增大陰極極化作用，以彌補(bǔ)升溫的不足，這樣不但不會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗而且會(huì)加快沉積速度，提高生產(chǎn)效率。此外還可提高溶液的導(dǎo)電性、促進(jìn)陽(yáng)極溶解、提高陰極電流效率(鍍鉻除外)、減少針孔、降低鍍層內(nèi)應(yīng)力等效果。

攪拌

攪拌會(huì)加速溶液的對(duì)流，使陰極附近消耗了的金屬離子得到及時(shí)補(bǔ)充和降低陰極的濃差極化作用，因而在其它條件相同的情況下，攪拌會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗。

采用攪拌的電鍍液必須進(jìn)行定期或連續(xù)過(guò)濾，以除去溶液中的各種固體雜質(zhì)和渣滓，否則會(huì)降低鍍層的結(jié)合力并使鍍層粗糙、疏松、多孔。

電源

電鍍生產(chǎn)中常用的電源有整流器和直流發(fā)電機(jī)，根據(jù)交流電源的相數(shù)以及整流電路的不同可獲得各種不同的電流波形。例如單相半波、單相全波、三相半波和三相全波等。實(shí)踐證明，電流的波形對(duì)鍍層的結(jié)晶組織、光亮度、鍍液的分散能力和覆蓋能力、合金成分、添加劑的消耗等方面都有影響，故對(duì)電流波形的選擇應(yīng)予重視。除采用一般的直流電外，根據(jù)實(shí)際的需要還可采用周期換向電流及脈沖電流。

5典型技術(shù)

無(wú)氰堿性亮銅

在銅合金上一步完成預(yù)鍍與加厚，鍍層厚度可達(dá)10μm以上，亮度如酸性亮銅鍍層，若進(jìn)行發(fā)黑處理可達(dá)漆黑效果，已在1萬(wàn)升槽正常運(yùn)行兩年。

能完全取代傳統(tǒng)氰化鍍銅工藝和光亮鍍銅工藝，適用于任何金屬基材：純銅丶銅合金丶鐵丶不銹鋼丶鋅合金壓鑄件、鋁丶鋁合金工件等基材上，掛鍍或滾鍍均可。

無(wú)氰光亮鍍銀

普通型以硫代硫酸鹽為主絡(luò)合劑，高級(jí)型以不含硫的有機(jī)物為主絡(luò)合劑。全光亮鍍層厚度可達(dá)40μm以上，鍍層表面電阻~41μΩ·㎝，硬度～HV101.4，熱沖擊298K（25℃）合格，非常接近氰化鍍銀的性能。

無(wú)氰鍍金

無(wú)氰自催化化學(xué)鍍金主鹽采用Na3[Au(SO3)2]，金層厚度可達(dá)1.5μm，已用在高密度柔性線路板和電子陶瓷上鍍金。

非甲醛鍍銅

非甲醛自催化化學(xué)鍍銅用于線路板的通孔鍍和非導(dǎo)體表面金屬化。革除有毒甲醛代之以廉價(jià)無(wú)毒次磷酸鹽，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)商業(yè)化產(chǎn)品。已基本完成實(shí)驗(yàn)室研究，沉積速度3~4μm/h，壽命達(dá)10循環(huán)（MTO）以上，鍍層致密、光亮。但有待進(jìn)一步完善和進(jìn)行中試考驗(yàn)。

純鈀電鍍

Ni會(huì)引發(fā)皮炎，歐盟早已拒絕含Ni飾品進(jìn)口，鈀是最佳的代Ni金屬。本項(xiàng)目完成于1997年，包括二種工藝，一是薄鈀電鍍，厚度0.1~0.2μm，已用在白銅錫上作為防腐裝飾性鍍層和防銀變色層；二是厚鈀電鍍，厚度達(dá)3μm無(wú)裂紋（國(guó)際水平），因鈀昂貴，目前尚未進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

三價(jià)鉻鋅鍍層藍(lán)白和彩色鈍化劑

以三價(jià)鉻鹽代替致癌的六價(jià)鉻鹽。藍(lán)白鈍化色澤如鍍鉻層，通過(guò)中性鹽霧實(shí)驗(yàn)24小時(shí)以上，一些特殊處理的可達(dá)到中性鹽霧試驗(yàn)96小時(shí)以上，已經(jīng)歷了十年的市場(chǎng)考驗(yàn)。彩色鈍化相較藍(lán)白鈍化，色澤鮮艷，其中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間較藍(lán)白鈍化高出許多，可達(dá)到48至120小時(shí)。

純金電鍍

主鹽為K[Au(CN)2]，屬微氰工藝。鍍層金純度99.99%，金絲（30μm）鍵合強(qiáng)度>5g，焊球（25μm）抗剪切強(qiáng)度>1.2Kg。努普硬度H<90，已用于高密度柔性線路板鍍金。

白鋼電鍍

有Pd（60）Ni（40）和Pd（80）Ni（20）兩種，已在電子產(chǎn)品中用作代金鍍層和防銀變色層。

納米鎳

應(yīng)用納米技術(shù)研發(fā)的環(huán)保型產(chǎn)品，能完全取代傳統(tǒng)氰化鍍銅預(yù)鍍和傳統(tǒng)化學(xué)鎳，適用于鐵件、不銹鋼、銅、銅合金、鋁、鋁合金、鋅、鋅合金、鈦等等，掛鍍或滾鍍均可。

高速鍍鉻

節(jié)省成本、高鍍速、高耐磨、高抗腐蝕性能。不但可提高電流效率，更可增強(qiáng)耐磨和抗腐蝕性能。適用于任何鍍硬鉻處理，包括； 微裂紋鉻, 乳白鉻，也可用于光亮鉻等。質(zhì)量好、工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

其它技術(shù)

貴金屬金、銀、鈀回收技術(shù)；金剛石鑲嵌鍍技術(shù)；不銹鋼電化學(xué)和化學(xué)精拋光技術(shù)；紡織品鍍銅、鍍鎳技術(shù)；硬金（Au-Co，Au-Ni）電鍍；鈀鈷合金電鍍；槍黑色Sn—Ni 電鍍；化學(xué)鍍金；純金浸鍍；化學(xué)沉銀；化學(xué)沉錫。

6電鍍方式

電鍍分為掛鍍、滾鍍、連續(xù)鍍和刷鍍等方式，主要與待鍍件的尺寸和批量有關(guān)。掛鍍適用于一般尺寸的制品，如汽車的保險(xiǎn)杠，自行車的車把等。滾鍍適用于小件，如緊固件、墊圈、銷子等。連續(xù)鍍適用于成批生產(chǎn)的線材和帶材。刷鍍適用于局部鍍或修復(fù)。電鍍液有酸性的、堿性的和加有鉻合劑的酸性及中性溶液，無(wú)論采用何種鍍覆方式，與待鍍制品和鍍液接觸的鍍槽、吊掛具等應(yīng)具有一定程度的通用性。

7鍍層分類

若按鍍層的成分則可分為單一金屬鍍層、合金鍍層和復(fù)合鍍層三類。[2]

若按用途分類，可分為：①防護(hù)性鍍層；②防護(hù)性裝飾鍍層；③裝飾性鍍層；④修復(fù)性鍍層；⑤功能性鍍層

單金屬電鍍

單金屬電鍍至今已有170多年歷史，元素周期表上已有33種金屬可從水溶液中電沉積制取。常用的有電鍍鋅、鎳、鉻、銅、錫、鐵、鈷、鎘、鉛、金、銀等l0余種。在陰極上同時(shí)沉積出兩種或兩種以上的元素所形成的鍍層為合金鍍層。合金鍍層具有單一金屬鍍層不具備的組織結(jié)構(gòu)和性能，如非晶態(tài)Ni—P合金，相圖上沒(méi)有的各蕊sn合金，以及具有特殊裝飾外觀，特別高的抗蝕性和優(yōu)良的焊接性、磁性的合金鍍層等。

復(fù)合鍍

復(fù)合鍍是將固體微粒加入鍍液中與金屬或合金共沉積，形成一種金屬基的表面復(fù)合材料的過(guò)程，以滿足特殊的應(yīng)用要求。根據(jù)鍍層與基體金屬之間的電化學(xué)性質(zhì)分類，電鍍層可分為陽(yáng)極性鍍層和陰極性鍍層兩大類。凡鍍層金屬相對(duì)于基體金屬的電位為負(fù)時(shí)，形成腐蝕微電池時(shí)鍍層為陽(yáng)極，故稱陽(yáng)極性鍍層，如鋼鐵件上的鍍鋅層；而鍍層金屬相對(duì)于基體金屬的電位為正時(shí)，形成腐蝕微電池時(shí)鍍層為陰極，故稱陰極性鍍層，如鋼鐵件上的鍍鎳層和鍍錫層等。

按用途分類可分為：

①防護(hù)性鍍層：如Zn、勱．Ni、Ni、Cd、Sn和Cd-Sn等鍍層，作為耐大氣及各種腐蝕環(huán)境的防腐蝕鍍層；

②防護(hù)．裝飾鍍層：如Cu—Ni—Cr、Ni-Fe-cr復(fù)合鍍層等，既有裝飾性，又有防護(hù)性；

③裝飾性鍍層：如Au、A9以及Cu．孫仿金鍍層、黑鉻、黑鎳鍍層等；

④修復(fù)性鍍層：如電鍍Ni、cr、Fe層進(jìn)行修復(fù)一些造價(jià)頗高的易磨損件或加工超差件；

⑤功能性鍍層：如Ag、Au等導(dǎo)電鍍層；Ni-Fe、Fe-C0、Ni-C0等導(dǎo)磁鍍層；Cr、Pt-Rll等高溫抗氧化鍍層；Ag、Cr等反光鍍層；黑鉻、黑鎳等防反光鍍層；硬鉻、Ni．SiC等耐磨鍍層；Ni．VIEE、Ni．C(石墨)減摩鍍層等；S小Pb、Cu、sn、Ag等焊接性鍍層；防滲碳鍍Cu等。

8電鍍電源

電源組成

主電路主要包括主變壓器、功率整流器件和一些檢測(cè)、保護(hù)裝置等。電鍍電源中的主變壓器是將交流電源電壓降低為電鍍工藝所需要的電壓值。晶閘管整流器中使用的是工頻(50Hz)變壓器，高頻開關(guān)電源中使用的是高頻(10～50kHz)變壓器。檢測(cè)裝置包括電壓表、電流互感器等。保護(hù)裝置主要是用于功率整流器件的過(guò)流保護(hù)。

控制電路主要包括晶閘管或IGBT等的觸發(fā)控制電路，電源的軟啟動(dòng)電路，過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)電路，電源缺相保護(hù)電路等。

電源特點(diǎn)

1、節(jié)能效果好

開關(guān)電源由于采用了高頻變壓器，轉(zhuǎn)換效率大大提高，正常情況下較可控硅設(shè)備提高效率10%以上，負(fù)載率達(dá)70%以下時(shí)較可控硅設(shè)備提高效率30%以上。

2、輸出穩(wěn)定性高

由于系統(tǒng)反應(yīng)速度快(微秒級(jí))，對(duì)于網(wǎng)電及負(fù)載變化具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，輸出精度可優(yōu)于1%。開關(guān)電源的工作效率高、所以控制精度高，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3、輸出波形易于調(diào)制

由于工作頻率高，其輸出波形調(diào)整相對(duì)處理成本較低，可以較方便的按照用戶工藝要求改變輸出波形。這樣對(duì)于工作現(xiàn)場(chǎng)提高工效，改善加工產(chǎn)品質(zhì)量有較強(qiáng)作用。

4、體積小、重量輕

體積與重量為可控硅電鍍電源的1/5-1/10，便于規(guī)劃、擴(kuò)建、移動(dòng)、維護(hù)和安裝。

9相關(guān)附錄

材料和設(shè)備術(shù)語(yǔ)

1 陽(yáng)極袋：用棉布或化纖織物制成的套在陽(yáng)極上，以防止陽(yáng)極泥渣進(jìn)入溶液用的袋子。

2 光亮劑：為獲得光亮鍍層在電解液中所使用的添加劑。

3 阻化劑：能夠減緩化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)。

4表面活性劑：在添加量很低的情況下也能顯著降低界面張力的物質(zhì)。

5 乳化劑：能降低互不相溶的液體間的界面張力，使之形成乳濁液的物質(zhì)。

6 絡(luò)合劑：能與金屬離子或含有金屬離子的化合物結(jié)合而形成絡(luò)合物的物質(zhì)。

7 絕緣層：涂于電極或掛具的某一部分，使該部位表面不導(dǎo)電的材料層。

8 掛具（夾具）：用來(lái)懸掛零件，以便于將零件放于槽中進(jìn)行電鍍或其他處理的工具。

9 潤(rùn)濕劑：能降低制件與溶液間的界面張力，使制件表面容易被潤(rùn)濕的物質(zhì)。

10添加劑：在溶液中含有的能改進(jìn)溶液電化學(xué)性能或改善鍍層質(zhì)量的少量添加物。

11 緩沖劑：能夠使溶液PH值在一定范圍內(nèi)維持基本恒定的物質(zhì)。

12 移動(dòng)陰極：采用機(jī)械裝置使被鍍制件與極杠一起作周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的陰極。

測(cè)試和檢驗(yàn)術(shù)語(yǔ)

1 不連續(xù)水膜：通常用于表面被污染所引起的不均勻潤(rùn)濕性，使表面上的水膜變的不連續(xù)。

2孔隙率：?jiǎn)挝幻娣e上針孔的個(gè)數(shù)。

3 針孔：從鍍層表面直至底層覆蓋層或基體金屬的微小孔道，它是由于陰極表面上 的某些點(diǎn) 的電沉積過(guò)程受到障礙，使該處不能沉積鍍層，而周圍的鍍層卻不斷加厚所造成。

4 變色：由于腐蝕而引起的金屬或鍍層表面色澤的變化(如發(fā)暗、失色等)。

5 結(jié)合力：鍍層與基體材料結(jié)合的強(qiáng)度。

6 起皮：鍍層成片狀脫離基體材料的現(xiàn)象。

7 剝離：某些原因（例如不均勻的熱膨脹或收縮）引起的表面鍍層的破碎或脫落。

8 桔皮：類似于桔皮波紋狀的表面處理層。

9 海綿狀鍍層：在電鍍過(guò)程中形成的與基體材料結(jié)合不牢固的疏松多孔的沉積物。

10 燒焦鍍層：在過(guò)高電流下形成的顏色黑暗、粗糙、松散等質(zhì)量不佳的沉積物，其中常含有氧化物或其他雜質(zhì)。

11 麻點(diǎn)：在電鍍或腐蝕中，與金屬表面上形成的小坑或小孔。

12 粗糙：在電鍍過(guò)程中，由于種種原因造成的鍍層粗糙不光滑的現(xiàn)象。

13 鍍層釬焊性：鍍層表面被熔融焊料潤(rùn)濕的能力。

10鍍鋅分類

電鍍鋅：就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過(guò)程。

與其他金屬相比，鋅是相對(duì)便宜而又易鍍覆的一種金屬，屬低值防蝕電鍍層。被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。鍍覆技術(shù)包括槽鍍(或掛鍍)、滾鍍（適合小零件）、自動(dòng)鍍和連續(xù)鍍（適合線材、帶材）。

國(guó)內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸�，可分為四大類�?/span>

氰化物鍍鋅

由于(CN)屬劇毒，所以環(huán)境保護(hù)對(duì)電鍍鋅中使用氰化物提出了嚴(yán)格限制，不斷促進(jìn)減少氰化物和取代氰化物電鍍鋅鍍液體系的發(fā)展，要求使用低氰(微氰)電鍍液。采用此工藝電鍍后，產(chǎn)品質(zhì)量好，特別是彩鍍，經(jīng)鈍化后色彩保持好。

鋅酸鹽鍍鋅

此工藝是由氰化物鍍鋅演化而來(lái)的。目前國(guó)內(nèi)形成兩大派系，分別為： a)武漢材保所的”DPE”系列；b) 廣電所的”DE”系列 。都屬于堿性添加劑的鋅酸鹽鍍鋅；PH值為12.5~13。采用此工藝，鍍層晶格結(jié)構(gòu)為柱狀，耐腐蝕性好，適合彩色鍍鋅。

氯化物鍍鋅

此工藝在電鍍行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，所占比例高達(dá)40%。鈍化后(蘭白)可以鋅代鉻(與鍍鉻相媲美)，特別是在外加水溶性清漆后，外行人是很難辯認(rèn)出是鍍鋅還是鍍鉻的。此工藝適合于白色鈍化(蘭白，銀白)。

硫酸鹽鍍鋅

此工藝適合于連續(xù)鍍(線材、帶材、簡(jiǎn)單、粗大型零、部件)。成本低廉。

11溶液泄漏

原因分析

(1)嚴(yán)防鍍液加溫過(guò)高。當(dāng)鍍液加溫過(guò)高時(shí)，鍍液會(huì)加速蒸發(fā)和分解，氣霧中含有高濃度的溶質(zhì)成分。這時(shí)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，尤其是酸、堿氣霧，氰化物和鉻霧對(duì)環(huán)境的影響和人體危害會(huì)更大。

(2)嚴(yán)格防止鍍液被排風(fēng)機(jī)吸走。當(dāng)排風(fēng)機(jī)配備不當(dāng)(規(guī)格過(guò)大)，鍍液液位過(guò)高(離槽沿過(guò)近)，這時(shí)鍍液容易被吸走，在槽蓋未啟開之前尤為嚴(yán)重，既引起環(huán)境污染，又會(huì)造成鍍液損耗，出現(xiàn)這種情況時(shí)要及時(shí)采取措施予以解決，如降低鍍液液位，調(diào)整吸風(fēng)口寬度，在室外的排風(fēng)機(jī)之前的管道下方設(shè)一個(gè)集液器，以便收集吸入的鍍液或冷凝水。

(3)減輕鍍液大處理時(shí)的損耗。鍍液大處理過(guò)程中若不加以注意，則鍍液的損耗量是相當(dāng)大的，通常的損耗量達(dá)2%～3%，即1000L鍍液經(jīng)處理之后往往需補(bǔ)充20～30L純凈水，及相應(yīng)的化工材料，才能恢復(fù)到原來(lái)的液位和原來(lái)的濃度，操作時(shí)若能細(xì)心一點(diǎn)，機(jī)械過(guò)濾與手工過(guò)濾相配合，讓鍍液盡可能由槽底的沉淀物中濾出來(lái)，則可大大減輕鍍液的損耗，從而既節(jié)省材料的損耗，又能大大改善對(duì)環(huán)境的污染程度。

(4)防止鍍槽、加溫(冷卻)管滲漏造成污染。電鍍槽或加溫(冷卻)管滲漏往往會(huì)造成嚴(yán)重污染，其滲漏原因隨制造材料及不同鍍種各有區(qū)別。

采取措施

1．預(yù)防方法：在靠近陽(yáng)極的槽壁豎塊耐溫玻璃或塑料板，起到隔斷陽(yáng)極板與槽襯的接觸，減輕腐蝕機(jī)會(huì)。補(bǔ)救方法：在鐵質(zhì)外殼槽的液位以下3～5cm處鉆個(gè)聲l～1．5mm的小孔，當(dāng)內(nèi)襯鉛槽(也包括內(nèi)襯塑料槽)損壞時(shí)，鍍鉻溶液即會(huì)由此射出，通過(guò)這一信號(hào)即可知道內(nèi)襯槽已損壞，可當(dāng)即進(jìn)行修復(fù)，從而可以避免更大事故的發(fā)生。

2．鉛質(zhì)加溫(降溫)管的滲漏原因及預(yù)防方法。鉛質(zhì)加溫(降溫)管的滲漏原因與鉛質(zhì)襯槽滲漏有某些相似，但它還有因承受壓力引起膨脹而造成損裂的可能，鉛管滲漏對(duì)環(huán)境的危害同樣很厲害，一旦滲漏即有可能使槽內(nèi)溶液隨蒸汽或水射出槽外，若回汽回人鍋爐，則危害性更大，有可能為此而毀壞鍋爐而發(fā)生更大事故。

3．塑料鍍槽滲漏原因及預(yù)防方法。塑料鍍槽滲漏多由焊接質(zhì)量欠佳引起，其中也不排除使用時(shí)人為因素。

12局部電鍍

通常按其施鍍面積可將電鍍分為全部鍍和局部鍍兩種。許多需局部電鍍的零件就要對(duì)其非鍍面進(jìn)行絕緣保護(hù)，這就要用不同的局部絕緣方法來(lái)滿足施工的技術(shù)要求，以保證零件非鍍面不會(huì)鍍上鍍層，尤其是有特殊要求的零件。

根據(jù)日常的工作經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)介紹電鍍中常用的幾種局部電鍍工藝方法。

包扎法

這種方法是用膠布或塑料的布條、膠帶等材料對(duì)非鍍面進(jìn)行絕緣保護(hù)，其包扎的方法根據(jù)零件的形狀而定。包扎法適用于簡(jiǎn)單零件，特別是形狀規(guī)則的圓形零件。包扎法是最簡(jiǎn)單的絕緣保護(hù)方法。

專用夾具法

專用夾具法，又叫仿形夾具法。也就是說(shuō)，對(duì)于某些形狀比較復(fù)雜的零件，可以仿照零件的形狀設(shè)計(jì)出專用的絕緣夾具，從而可大大提高生產(chǎn)效率。如軸承內(nèi)徑或外徑進(jìn)行局部鍍鉻時(shí)，就可以設(shè)計(jì)一種專用的軸承鍍鉻夾具，且這種夾具還可以重復(fù)多次使用。

蠟劑保護(hù)法

用蠟制劑絕緣的特點(diǎn)是，與零件的粘接性能好，使用溫度范圍寬，絕緣層的端邊不會(huì)翹起，因此，適用于對(duì)絕緣端邊尺寸公差要求高、形狀較復(fù)雜的零件。此外，蠟制劑也可重復(fù)使用，損耗小，但其使用方法比較復(fù)雜，周期較長(zhǎng)。涂覆蠟制劑時(shí)，零件應(yīng)預(yù)熱到50～70℃ ，再涂覆熔化了的蠟制劑，先涂一薄層，覆蓋整個(gè)需絕緣的表面，這時(shí)蠟不應(yīng)中途凝固，然后再反復(fù)涂至所需厚度。涂覆后在尚未冷卻到室溫之前的溫?zé)釥顟B(tài)下，用小刀對(duì)絕緣端邊進(jìn)行修整，再用棉球沾汽油反復(fù)擦拭欲鍍表面，該操作要十分仔細(xì)。鍍后可在熱水或?qū)Ｓ孟炌皟?nèi)將蠟制劑熔化回收，然后用汽油等溶劑或水溶性清洗劑對(duì)零件進(jìn)行清洗。

涂料絕緣法

電鍍時(shí)經(jīng)常使用漆類絕緣涂料進(jìn)行絕緣保護(hù)。這種絕緣保護(hù)方法操作簡(jiǎn)便，可適用于復(fù)雜零件。常用的絕緣涂料有過(guò)氯乙烯防腐清漆(如G52—1．G52—2)、聚氯乙烯絕緣涂料、硝基膠等。

13發(fā)展階段

(1)直流發(fā)電機(jī)階段這種電源耗能大、效率低、噪聲大．已經(jīng)被淘汰。

(2) 硅整流階段是直流發(fā)電機(jī)的換代產(chǎn)品，技術(shù)十分成熟，但效率低，體積大，控制不方便。仍有許多企業(yè)使用這種電鍍電源。

(3) 可控硅整流階段是替代硅整流電源的主流電源，具有效率高、體積小、調(diào)控方便等特點(diǎn)。隨著核心器件——可控硅技術(shù)的成熟與發(fā)展．該電源技術(shù)日趨成熟，已獲得廣泛應(yīng)用。

(4) 晶體管開關(guān)電源即脈沖電源階段脈沖電鍍電源是當(dāng)今最為先進(jìn)的電鍍電源，它的出現(xiàn)是電鍍電源的一次革命。這種電源具有體積小、效率高、性能優(yōu)越、紋波系數(shù)穩(wěn)定．而且不易受輸出電流影響等特點(diǎn)。脈沖電鍍電源是發(fā)展的方向，現(xiàn)已開始在企業(yè)中使用。

合金電鍍

3.1 高耐蝕鋅合金電鍍工藝

鋅合金是指以鋅為主要成分并含有少量其它金屬的合金。已用于生產(chǎn)的二元鋅合金有：Zn-Ni，Zn-Co，Zn-Fe，Sn-Zn。Zn-Ti，Zn-Cr，Zn-P，Zn-Mn等還在開發(fā)研制試應(yīng)用中，鋅合金具有良好的防護(hù)性能，故常稱之為高耐蝕合金鍍層，其中研究的比較多，且應(yīng)用比較廣泛的主要是鋅和鐵族金屬形成的合金，即鋅-鎳、鋅-鈷和鋅-鐵。鐵族金屬的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相近，它們與鋅形成合金的共沉積特性也很相似。從電極電位來(lái)看，鐵族金屬的電位比鋅正的多，但在共沉積時(shí)，鋅比鐵族金屬容易沉積而優(yōu)先沉積，這種沉積稱為異常共沉積。其原因是當(dāng)鋅與鐵族金屬在陰極表面共沉積時(shí)，隨著陰極表面H2的析出，使表面pH升高，在陰極表面生成了氫氧化鋅膠體薄膜，致使鐵族金屬離子在陰極表面受到抑制而難以沉積，于是鋅在陰極表面優(yōu)先析出。

3.1.1 電鍍鋅-鐵合金工藝及鈍化處理

已獲得工業(yè)應(yīng)用的鋅-鐵合金有兩種：一種是含鐵量高的(10%~25%或更高)合金，該鍍層不易鈍化，易磷化處理，對(duì)油漆有良好的結(jié)合力，多用于鋼板和鋼帶的表面處理，作為電泳漆的底層;另一種是含微量鐵的鋅-鐵合金，鍍層易鈍化，耐蝕性能優(yōu)良，特別經(jīng)過(guò)黑色鈍化，其耐蝕性有很大提高。鋅-鐵合金工藝也可分為酸性和堿性兩種類型，合金鍍層含鐵量一般在0.2%~0.7%之間，鍍液中三價(jià)鐵離子不能含量過(guò)高，否則會(huì)降低陰極電流效率，結(jié)晶粗大。以下僅介紹低鐵含量電鍍工藝。

首飾電鍍

電鍍是首飾生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用非常廣泛的表面優(yōu)化處理技術(shù)，是利用電化學(xué)的方法，在首飾的表面沉淀形成金屬和合金鍍層的工藝方法。所謂電鍍，是把鍍液中的金屬離子，在外電場(chǎng)的作用下，經(jīng)過(guò)電極反應(yīng)還原成為金屬原子，并在陰極上進(jìn)行金屬沉淀，從而在首飾表面形成了一個(gè)鍍層，從而有效地改變了首飾的紋理、色彩、質(zhì)感，以防止蝕變，對(duì)首飾起到美化和延長(zhǎng)使用壽命的作用。

根據(jù)電鍍使用的目的來(lái)分類，電鍍可以分為防護(hù)性電鍍和裝飾性電鍍兩種。

防護(hù)性電鍍主要是為了防止金屬腐蝕，通常使用鍍鋅、鍍銠、鍍錫等。在銀飾品上很常用。我們知道，銀很容易氧化變黑，對(duì)首飾的表現(xiàn)很不利，通常會(huì)電鍍來(lái)保護(hù)。寶瓏網(wǎng)的925銀首飾，都有鍍銠。銠是昂貴的貴金屬，性質(zhì)穩(wěn)定，色澤潔白，跟鉑金一樣，可以有效地防止925銀氧化變黑，又很漂亮。

裝飾性電鍍主要是以裝飾為目的，當(dāng)然也會(huì)有一定的防護(hù)性。為了美化，多半裝飾性電鍍是由多層電鍍層組合出來(lái)的電鍍。通常是在首飾上先鍍一層底層，然后再鍍上表面層，有時(shí)，還有一個(gè)中間層。在貴金屬電鍍和仿真首飾中這類電鍍應(yīng)用廣泛。這類電鍍的首飾，鍍層往往是很高檔的貴金屬，比如黃金、18k金、彩色金屬等，而其基本材質(zhì)往往是小五金，或者非貴金類的物質(zhì)。

塑料鍍件

:塑料電鍍的鍍件易漂浮，與掛具接觸的地方易被燒焦因?yàn)樗芰系谋戎匦。�所以在溶液中易浮起�?/span>

燈罩外形就象一個(gè)小盤一樣，內(nèi)表面凹進(jìn)去，邊上有兩個(gè)小孔，開始只用一根銅絲卡著兩個(gè)小孔進(jìn)行電鍍。

由于電鍍中氣體的放出，燈罩易與銅絲脫離，加之銅絲也輕，不足以使燈罩浸入溶液里。后來(lái)在銅絲上附上重物，解決了漂浮問(wèn)題。銅絲與燈罩的接觸點(diǎn)被燒焦，并露出塑料，是因?qū)щ姴涣家�起的�?/span>

解決方法：為了解決塑料電鍍工件漂浮與導(dǎo)電問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了專門的夾具。夾具有一定的重量，上燈罩后不再浮起，再用兩個(gè)較寬的導(dǎo)電片卡在燈罩的孔上，使各處電流均勻，接觸點(diǎn)就不會(huì)燒焦了。