镀锌培训教程

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1、电镀（镀锌）培训讲解人：赵德勇金工部2009年培训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

2、上发生金属M的溶解释放n个电子生成金属离子M n+。电镀反应示意图電 鍍 裝 置 示 意 圖陽極P AR陰極陽極1 -1金属的电沉积过程 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。下图(1-2)是电沉积过程示意图完成电沉积过程必须经过以下三个步骤 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。金属的电沉积过程 电化学反应电化学反应水化金属离子或络离子通过双电层水化金属离子或络离子通过双电层并去掉它周围并去掉它周围的水化分子或配位体层的水化分子或配位体层从阴极上得电子生成金属原子。有三种从阴极上得电子生成

3、金属原子。有三种方式方式电迁移电迁移对流和扩散。对流和扩散。 电结晶电结晶金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点以金属原子态以金属原子态排列在晶格内排列在晶格内形成镀层。形成镀层。 电镀时电镀时以上三个步骤是同时进行的以上三个步骤是同时进行的但进行的速度不同但进行的速度不同速度速度最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控最慢的一个被称为整个沉积过程的控制性环节。不同步骤作为控制性环节制性环节最后的电沉积结果是不一样的。最后的电沉积结果是不一样的。影响电镀质量的因素影响电镀质量的因素影响电镀质量的因素添加剂的影响添加剂的影响电流密度的影响电流密度的影

4、响电流波形的影响电流波形的影响温度的影响温度的影响搅拌的影响搅拌的影响镀锌锌镀层的外观呈青白色锌镀层的外观呈青白色标准电极电位为标准电极电位为-0.76V易溶于酸易溶于酸溶于碱溶于碱是曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化是曲型的两性金属。锌在干燥空气中几乎不发生变化锌腐蚀的临锌腐蚀的临界湿度大于界湿度大于70%因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层因此在潮湿大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜主要由碱式碳酸锌组成的薄膜这层膜有一定的缓蚀作用这层膜有一定的缓蚀作用锌与硫化锌与硫化氢等含硫化物起反应生成硫化锌氢等含硫化物起反应生成硫化锌锌易受氯离子浸蚀锌易受氯

5、离子浸蚀故在海水中不故在海水中不稳定。稳定。锌在密闭或通风不良锌在密闭或通风不良空气潮湿的条件下空气潮湿的条件下与非金属材料的挥发物与非金属材料的挥发物(低分子羧酸低分子羧酸醛醛酚酚氨等氨等)接触时接触时锌易遭腐蚀锌易遭腐蚀生成白色疏松的生成白色疏松的腐蚀产物腐蚀产物俗称俗称”白霜白霜”。锌在高温。锌在高温高湿高湿密闭条件下密闭条件下与胶木与胶木油漆油漆木材释放的挥发物接触木材释放的挥发物接触锌有生长细丝状单晶的倾向锌有生长细丝状单晶的倾向俗称俗称”长毛长毛”镀锌锌的标准电位比铁负锌的标准电位比铁负对钢铁而言是阳极性镀层对钢铁而言是阳极性镀层可提供可靠的电化可提供可靠的电化学保护。在工业大气学

6、保护。在工业大气农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可农村大气和海洋性大气中使用的钢铁制品均可选择锌作保护层选择锌作保护层其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工其防护寿命几乎与锌层厚度成正比关系。凡属有工业废气污染的大气中业废气污染的大气中锌镀层的耐蚀优于镉镀层锌镀层的耐蚀优于镉镀层在海上或海水中则在海上或海水中则相反。相反。锌镀层经铬酸盐钝化之后锌镀层经铬酸盐钝化之后耐蚀性可提高耐蚀性可提高68倍。故镀锌钝化处理是倍。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色必不可少的的步骤。在钝化膜上进行有机染色可作低档产品的防护可作低档产品的防护-装饰镀层。装饰镀层。镀锌为降低锌镀

7、层厚又能提高耐蚀能力为降低锌镀层厚又能提高耐蚀能力国内外采如下两种措施国内外采如下两种措施一是提一是提高钝化膜的质量高钝化膜的质量如用蓝色如用蓝色绿色绿色军绿色军绿色黑色钝化代替常规的彩黑色钝化代替常规的彩虹色钝化膜虹色钝化膜尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好尤以军绿化钝化膜耐蚀性最好二是以较薄的含铁二是以较薄的含铁0.3%0.6%的的Zn-Fe合金合金或含镍或含镍6%10%的的Zn-Ni合金代替纯锌镀合金代替纯锌镀层层耐蚀性能提高三倍以上耐蚀性能提高三倍以上广泛用于汽车钢板上代替镀锌。广泛用于汽车钢板上代替镀锌。锌镀层的使用温度不得超过锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形在此

8、温度上锌结晶组织变形发脆发脆耐蚀性下降。有耐蚀耐蚀性下降。有耐蚀耐热要求的零件宜用耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。合金层。镀锌镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类国内外常用的有无氰锌酸盐国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌镀锌氰化镀锌氰化镀锌铵盐镀锌铵盐镀锌氰化物镀锌氰化物镀锌硫酸盐镀锌等。就国内而硫酸盐镀锌等。就国内而言言无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进无氰锌酸盐镀锌仍是主流。近年来由于镀锌添加剂的性能的改进提高提高氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快氰化物镀锌和低氰光亮镀锌发展较快而铵盐镀锌在继续下降。而铵盐镀锌在继续下降。选择镀液要根据镀件

9、材质选择镀液要根据镀件材质形状形状外观要求而定外观要求而定如冲压小件和复杂如冲压小件和复杂件件特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液特别是需要辅助阳极的深孔或管状件宜选用碱性镀液件和对氢件和对氢脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时脆敏感的零件宜用弱酸性镀锌液。当采用两种性能不同的镀液时对对生产十分有利。生产十分有利。锌酸盐镀锌锌酸盐镀液的特点锌酸盐镀液的特点1不用剧毒的氰化物不用剧毒的氰化物废水易处理废水易处理2镀层结镀层结晶细密晶细密光泽好光泽好分散能力和深镀能力接近氰化镀液分散能力和深镀能力接近氰化镀液适合复杂形状适合复杂形状的零件电镀的零件电镀3镀液稳定镀液稳

10、定操作方便操作方便4对设备无腐蚀性对设备无腐蚀性5综综合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢合经济效益好。这种镀液亦存在沉积速度慢允许温度范围窄允许温度范围窄(高于高于400C不好不好)厚度超过厚度超过15um时有脆性时有脆性铸锻件较难电镀以及工作时会铸锻件较难电镀以及工作时会产生刺激性气体逸出产生刺激性气体逸出必须要安装通风装置等缺点。必须要安装通风装置等缺点。锌酸盐镀锌锌酸盐镀液之镀液成分锌酸盐镀液之镀液成分A氧化锌氧化锌(纯度大于纯度大于98%)B氢氧化钠氢氧化钠CDE和和DPE添加剂添加剂D光亮剂光亮剂E水水维护管理技朮维护管理技朮A严格控制锌严格控制锌碱浓度和比值碱浓度和比值B主添加

11、剂和光主添加剂和光亮剂都只能靠经验补加亮剂都只能靠经验补加C注意温度和电流密度的相互关系注意温度和电流密度的相互关系D极间距离及电极排布极间距离及电极排布E杂质的危害及清除杂质的危害及清除F可能产生的故障可能产生的故障及纠正方法及纠正方法氯化物镀锌 氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化氯化物镀锌是八十年代初发展起来的光亮镀锌工艺。氯化物镀液的特点物镀液的特点A是不含络合剂的单盐镀液是不含络合剂的单盐镀液废水极易废水极易处理处理B镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系镀层的光亮性和整平性优于其镀液体系C电流效率高电流效率高沉积速度快沉积速度快D氢过电位低的钢材如高碳氢过电位低的钢材如高