五金零件处理工艺之电镀加工工艺

 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。不少硬币的外层亦为电镀。

 

中文名电镀 外文名 Electroplating 属    性工艺技术 原    理 电解原理 作    用 提高耐磨性，抗腐蚀性等

电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观。

相关作用编辑

利用电解池原理在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。

此外，依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下：

1.镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。（铜容易氧化，氧化后，铜绿不再导电，所以镀铜产品一定要做铜保护）

2.镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力，(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。（注意，许多电子产品，比如DIN头，N头，已经不再使用镍打底，主要是由于镍有磁性，会影响到电性能里面的无源互调）

3.镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(金最稳定，也最贵。)

4.镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金。

5.镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。

6.镀银：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(银性能最好，容易氧化，氧化后也导电)

电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。

除了导电体以外，电镀亦可用于经过特殊处理的塑胶上。

电镀的过程基本如下：

镀层金属在阳极

待镀物质在阴极

阴阳极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连

通以直流电的电源后，阳极的金属会氧化（失去电子），溶液中的正离子则在阴极还原（得到电子）成原子并积聚在阴极表层。

电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系，电流越小，被电镀的物件便会越美观；反之则会出现一些不平整的形状。

电镀的主要用途包括防止金属氧化(如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。

电镀产生的污水（如失去效用的电解质）是水污染的重要来源。电镀工艺已经被广泛的使用在半导体及微电子部件引线框架的工艺。

VCP：垂直连续电镀，电路板使用的新型机台，比传统悬吊式电镀品质更佳。

局部镀银

铝件电镀液配方工艺流程：

高温弱碱浸蚀→清洗→酸洗→清洗→浸锌→清洗→二次浸锌→清洗→预镀铜→清洗→预镀银→氰化光亮镀银→回收洗→清洗→银保护→清洗→烘干。

从工艺流程看，所选保护材料必须耐高温（80℃左右）、耐碱、耐酸，其次，保护材料在镀银后能易于剥离。

市售的保护材料有可剥性橡胶、可剥性漆、一般粘性胶带及胶带等。分别试验这些保护材料的耐酸、碱腐蚀、耐高温（碱蚀溶液最高温度80℃左右）性能以及可剥离性。

材料要求编辑

镀层大多是单一金属或合金，如钛钯、锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层，如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外，还有非铁金属，或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的活化和敏化处理。

工作原理编辑

电镀需要一个向电镀槽供电的低压大电流电源以及由电镀液、待镀零件(阴极)和阳极构成的电解装置。其中电镀液成分视镀层不同而不同，但均含有提供金属离子的主盐，能络合主盐中金属离子形成络合物的络合剂，用于稳定溶液酸碱度的缓冲剂，阳极活化剂和特殊添加物(如光亮剂、晶粒细化剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂和抑雾剂等)。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。因此，这是一个包括液相传质、电化学反应和电结晶等步骤的金属电沉积过程。

在盛有电镀液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后，电镀液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时，阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。

首先电镀液有六个要素：主盐、附加盐、络合剂、缓冲剂、阳极活化剂和添加剂。

　　电镀原理包含四个方面：电镀液、电镀反应、电极与反应原理、金属的电沉积过程。

　　电镀反应中的电化学反应：下图是电镀装置示意图，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+。

电镀原理图

电镀原理图

反应机理

A、电极电位

　　当金属电极浸入含有该金属离子的溶液中时，存在如下的平衡，即金属失电子而溶解于溶液的反应和金属离子得电子而析出金属的逆反应应同时存在：Mn++ne = M

　　平衡电位与金属的本性和溶液的温度，浓度有关。为了精确比较物质本性对平衡电位的影响，人们规定当溶液温度为250℃，金属离子的浓度为1mol/L时，测得的电位叫标准电极电位。标准电极电位负值较大的金属都易失掉电子被氧化，而标准电极电位正值较大的金属都易得到电子被还原。

B、极化

　　所谓极化就是指有电流通过电极时，电极电位偏离平衡电极电位的现象。所以，又把电流-电位曲线称为极化曲线。产生极化作用的原因主要是电化学极化和浓差极化。

　　1、电化学极化

　　由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用。

　　2、浓差极化

　　由于邻近电极表液层的浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化称浓差极化，这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动造成的。

　　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。

　　电镀原理简单而言，就是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。