真空镀材料.docx

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真空镀材料

真空镀材料

真空镀材料

工艺介绍：

真空镀主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型，它们都是采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜，通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来作较高档产品的功能性镀层。

真空镀缺点

1、成本高；

2、金属件需要做复杂的前期处理；

3、不能形成流水线；

4、受基材大小的限制（超过镀炉大小的件做不了）；

5、容易起痱子；

6、对空气环境和湿度要求很高。

目前新兴技术——纳米喷镀技术

介绍：

是抛开传统的水电镀、真空镀，又出现的一种新型的绝对环保的喷涂技术。

在表面处理行业，电镀是造成环境污染最严重的工艺之一，为避免电镀等表面处理工艺引起的一系列废液处理以及有害金属对环境的污染和对人体的伤害，该技术是目前世界上最先进的高科技喷涂技术。

原理：

采用专用设备和特定的水性化学原材料，应用化学反应的原理通过直接喷涂的方式达到电镀的效果，使被喷物体表面呈现铬色、镍色、沙镍、金、银、铜及各种色彩（红黄紫绿蓝）渐变色等镜面高光效果。

优点：

1、少，成本低；2、绿色环保：

3、少，成本低：

4、操作安全：

5、适合自动化，批量化需要：

6、可定位喷镀：

7、可回收利用。

效果图：

北京德奈米克科技

　「神港精机」产真空泵介绍及保养方法

※点击照片可以将图片放大。

①排油口

②吸气阀

③机油过滤器

④注油口

⑤机油观察窗（透明玻璃）

１．切断电源、打开排油口，将油罐内的机油全部放出。

（①）

２．打开吸气阀，结合同时打开的排油口，短暂运转机器20秒，将缸内的机油完全排出。

（②）

３．旋开玻璃过滤器下部的螺栓、清洗罐内的油污后再装上（③）

４．关闭排油口，从注油口加人新机油至观察窗油位略高的位置。

（④）

５．开启真空泵，再一次确认油量。

（⑤）

※加入新机油还是显得很脏的话应该按上述方法再重复操作一次。

※油管内会有残留水存在，因此需要将水放掉后再实施运转。

※经常适时地更换真空泵机油可以延长真空泵的使用寿命。

土建处“四新”成果申报表

单位：

（盖章）第三项目部2020年12月20日

土建处“四新”成果申报材料

新型真空泵轻型井点降水组合法的研究应用

申报人：

马军尧

申报单位：

建工集团土建处第三项目部

二○一○年十二月二十日

新型真空泵轻型井点降水组合法的研究应用

1、工程概况

工程为开封东大清洁生产项目和开封东大化工离子膜电解二期工程及60吨/小时纯水工程等，根据工程挖土深度并减少降水成本，本方案考虑选用单排轻型井点降水。

以900MCA切片包装工程为例，其基坑长约200m，宽约50m，面积约10000平方米，基础挖深约现状自然地坪以下约1.7m。

本工程地质条件第一层为粉质粘土厚约0.6m，第二层为细砂粉土，含水率57.5%，地下水位距地表0.7—1m。

2、选题理由

采用传统的基坑降水（排水沟排水、集水井集水、污水泵抽水）的方法时需挖至设计基底标高以下才能进行抽水，且在本工程地质条件下易塌方，采用污水泵进行抽水时需专人盯班作业，操作复杂，安全系数低，人工费机械费高。

而采用新型真空泵搭配7.5KW高速电机的轻型井点降水组合法在基坑土方开挖前即可进行降水，很容易降低浅层水的地下水位，降低土体的含水率，提高土体的抗剪强度和稳定性，防止发生流砂、管涌现象、坑底回弹隆起和塌方。

通过实践证明了该降水方法的科学性和实用性，既保证了施工的经济性又保证了工程的安全性，各项指标效果明显，在建筑施工中取得了良好的经济效益、安全效益和社会效益。

3、施工工艺

3.1施工准备

3.1.1施工机具：

○1、井点管：

用直径φ32的新型管材（PP-R管材），每根长约4.0m，下端装1.０～1.２m长的滤管。

○2、连接管：

用40mm的透明塑料管与集水总管连接。

○3、集水总管：

用直径φ76mm的钢管或HDPE管材分段连

接，每节长４.0~6.0m。

每隔1.5m设一个连接井点管的接头。

○4、选用真空泵搭配7.5KW高速电机。

○5、冲孔设备：

选用高压式离心泵。

○6、井点设备配电柜：

均按国家现行标准及建设单位要求配置。

3.1.2材料：

粗砂与豆石，不得采用中砂，以防堵塞虑管网眼。

3.1.3技术准备：

（1）详细查阅工程地质勘察报告，了解工程地质情况，分析降水过程中可能出现的技术问题和采取的对策。

（2）冲孔设备与抽水设备检查。

3.2、工艺流程

确定井点降水的形状——测量放线——挖井点沟槽——冲孔——下设吸水井点管——灌填粗砂滤料——铺设集合水管——连接集合水管与井点管——安装抽水设备——试抽与检查——正式抽水——基础施工完后撤离井管

3.3、操作工艺的实施

1、确定井点的布置形状：

考虑工程位置，对照地质质料，为确保基坑开○

挖质量，在土方开挖之前依次安装井点设备。

2、测量放线，挖沟槽○

按确定的井点布置形状，放出土建基础线后，考虑到现场土质情况，为方便安装井点管，应用挖掘机开挖需布置井点管位置的沟槽（挖至原土），井点管位置距基础施工边线不小1.5m。

（距离过小则不利于形成真空）

3、冲孔、埋设井点管、灌填粗砂滤料、冲洗井管○

将水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在O.4～0.8MPa，在水枪高压水射流冲击下水枪开始下沉，冲孔到底标高后，再将水枪上提1m，再冲孔一遍后成孔（扩大井点滤层用）。

冲击孔的成孔直径应达到300，保证管壁与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石，冲孔深度应比滤管设计安置深度低500mm以上，以防止冲击套管提升拔出时部分土塌落，并使滤管底部存有足够的砂石。

井点管埋设之前，用布头或麻丝塞住管口，以免埋设时杂物掉入关内。

井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，在井点管与孔壁之间根据现场情况选择性执行回填粗砂滤层，以防孔壁塌土。

每根井点管埋设后，将Φ15mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止，避免出现“死井”。

并应及时检验渗水性能，向管内灌水时，很快下渗方为合格。

4、敷设集合水总管、连接抽水设备○

敷设集合水总管前，必须对集合水总管进行清洗，对其它部件进行检查清洗。

井点管与集合水总管之间用橡胶软管连接，并用塑料薄膜绑牢（处理方便），确保其密闭性。

最后安装抽水设备。

主管路的流水坡度按坡向泵房5‰的坡度并用砖将主干管垫好。

并作好冬季降水防冻保温。

5进行试抽、检查○

井点系统安装完，及时试抽，并检查接头质量、井点出水状况和抽水机械运转情况等，如发现漏气和死井，应立即处理。

每套机组所能带动的集合水管总长度必须严格按机组功率及试抽确定。

试抽合格后，井点孔口到地面下1m的深度范围内，用粘土填塞严密，以防漏气。

6、正式抽水：

当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，○

可以投入正常抽水作业。

开始抽水后一般不应停抽、时抽时止，滤网易堵塞，也易抽出土粒，并引起附近建筑物由于土粒流失而沉降开裂。

正常排水应是细水长流，出水澄清（出水规律应先大后小，先浑后清）。

设置监测孔，派专人监测水位，发现情况及时上报。

并做好井点降水施工记录。

开机后一个星期后将形成地下降水漏斗，并趋向稳定，土方工程可在降水10d后开挖。

7、撤离井管，待土建基础进度至±０ｍ以上，且地下部分混凝土凝固、○

模板拆除、土方回填完毕后本次降水工程结束。

3.4注意事项：

1、○本次井点设备的布置应考虑预留施工通道，以方便设备及材料的出入。

2、○为保证过路的排水管道不被施工车辆碾压，因此挖沟将管放置地下（届时需破路），并加以套管保护。

3、当施工中遇到基坑内明水较多时，采取潜水泵直接抽取或利用井点管○

敷设槽底的方法进行抽取。

3.5、成品保护

○1井点成孔后，应立即下井点管并填入滤料，以防塌孔。

○2井点管埋设后，管口要用木塞堵住，以防异物掉入管内堵塞。

○3井点使用应保持连续抽水，并设备用电源，以避免泥渣沉淀淤管。

○4冬期施工，井点联结总管上要覆盖保温材料，或回填30cm厚以上干松土，以防冻坏管道。

4、效益分析

新型真空泵轻型井点降水组合法摒弃了传统工艺施工速度慢，施工成本高，施工工艺复杂，延误工期等缺点。

在采用了合理的真空泵轻型井点降水组合法后，很快降低浅层水的地下水位，降低了土体的含水率，提高了土体的抗剪强度和稳定性，防止了流砂、管涌现象、坑底回弹隆起和塌方的发生。

不但大大节约了人工费和机械费，而且缩短了工期，为项目节约了大量成本，在建筑施工中取得了良好的经济效益、安全效益和社会效益，为土建处发展做出了应有的贡献。

5、结束语

本次成果从选题到后期的实施，最终顺利完成了中平能化开封东大化工公司各项工程的基础施工。

特别是在施工安全、质量和施工成本上，为企业赢得了巨大经济效益，并保证了工程的整体质量，得到了甲方及监理的认可。

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3

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水電鍍

真空濺鍍

VX2255裝飾條VX2255電源按鍵

VG2021電源按鍵VG2021功能按鍵

5

6

水電鍍設備

8

真空蒸鍍設備

9

1.真空鍍特性適用底材:

塑膠、玻璃、金屬藥材:

常用的是Al,Cr,Sn,Ni,Cu等材料加熱材料:

鎢、鉬、鉭材料制成的絲狀、舟狀物或用電子槍直接蒸發應用：

1.塑膠表面金屬化處理：

2.七彩膜3.各種反光鏡膜層夾心餅乾型26

2.蒸鍍生產流程來料檢驗應力+外觀預組上挂表面清潔去油,灰塵除靜電靜電槍噴底油UV乾燥包裝檢驗功能+外觀下挂噴面油UV乾燥VM真空鍍膜27

五.塑膠件水電鍍&真空鍍性能比較項目膜厚附著力硬度耐磨耗抗鹽霧測試外觀色彩膜層是否導電對工件結構的要求價格環保真空鍍25~30um4B4B2H2H良佳72H72H色彩多樣非導電/導電較容易較貴無污染水電鍍10~20um色彩較少導電難低廉有污染28

电镀镍与无电镀镍实验

杨聪仁教授编撰

1、实验目的

由低碳钢的电镀、无电镀镍来了解电镀、无电镀之原理及差异，并可认识电镀、无电镀镍之施镀方式与镀层特性。

2、实验原理

2.1电镀技术

电镀是将镀件做为阴极，浸于含欲镀金属离子之电解液中，另一端置适当阳极，通入直流电后，在镀件表面析出金属膜的表面处理。

电镀目的在于表面改质，提高附加经济价值，例如装饰性用途，镀贵重金属、光泽镍、铝等；提高表面硬度，增加耐磨耗性，如镀硬铬；增加抗蚀性，如镀锡、铅；增加导电性，如镀银、铜等。

为了达到需求性质，皮膜色泽、硬度、均一性、被覆力、厚度、焊接性等，皆是考虑因素，此外，为达到适当管理与镀浴稳定性，如何分析、补充，都是应考虑的操作要点。

电镀作业步骤，依序为

（1）研磨，

（2）前处理，（3）电镀，（4）后处理，（5）干燥等，就欲镀对象之材质、形状、加工后情况，选择适当处理方式。

当电解液受外加电压作用时，电解质的阳离子向阴极移动，而阴离子向阳极移动，此现象称为电解（Electrolysis），在电解时，通入之电流量与析出金属量，需遵守法拉第电解定律，即第一电解定律与第二电解定律：

第一定律：

在阴极析出之金属量与通入之电量呈正比。

第二定律：

在不同电解液中，通入相同电量时，各溶液析出物质质量与其电化当量成正比关系。

以1秒钟通过1安培电流，在阴极析出之物质重量，称为该物质之电化当量，单位为毫克/库仑，为使用方便起见，亦可用克/安培一小时为单位，表一为常见金属之电化当量。

名称

锌

镉

铜

铜

镍

镍

锡

锡

铬

铬

银

金

化合价

2

2

1

2

2

3

2

4

3

6

1

3

电化

当量

毫克/库伦

0.339

0.582

0.658

0.329

0.304

0.203

0.615

0.307

0.18

0.0896

1.118

0.681

克/安培-小时

1.22

2.097

2.372

1.186

1.095

0.730

2.214

1.107

0.647

0.324

4.025

2.452

电解时，实际析出重量与依电解定律计算理论值之比例，用百分率表示，称为电流效率，即

式中m：

实际析出重量（克），

I：

通入之电流（安培）

t：

时间（小时）

C：

电化当量（克/安培一小时）

根据电解定律和电化当量，电流效率公式，可以导出电镀层厚度之公式为：

式中δ：

镀层厚度（毫米）

γ：

金属比重

Dk：

电流密度（安培/平方公寸）

电极电位（ElectrodePotential）

当金属（阳极）置入电解液中，溶解的金属阳离子，受电解液中的极性分子吸引，往电解液方向移动。

但是金属中的自由电子亦有吸引阳离子的作用，使金属阳离子聚积在金属与电解液界面附近，形成「电双层」（Electricaldoublelayer），产生了电压，即金属的电极电位。

金属的电极电位，可视为金属释出电子能力的电化学位能，金属释出电子倾向愈大，其电化学位能愈高，金属的电极电位绝对值无法测定，通常以相对于氢标准电极零电位比较而得。

Mn++ne-→ME0

H++e-→1/2H2E0=0伏特

按照能斯特方程式（Nernstequation）

在25℃时，并假设金属为标准热力状态（aM=1）

离子浓度的改变为影响电极电位的主要因素，将溶液稀释的话（即降低

值），会使得E值向负方向移动，也就是金属更容易溶解，当

=1，E=E0=标准电极电位，E0值为较大之负值时，代表金属易溶解成阳离子，此类金属如钾、钠、铝，活性大或容易氧化。

极化与过电压

（1）极化的成因

当有电流流过电极时，电极上发生一系列的化学过程，例如析出气体、金属离子沈积、金属或气体的溶解、产生氧化膜等等，过程的每一步都或多或少地存在着阻力或障碍（barrier），为了使电极过程能够继续不断地进行，就需要消耗自身较多的能量或额外增加一定的电压去克服这些阻力，越过能量障碍高度（heightofenergybarrier），表现在电极电位上就会出现与可逆电极电位的偏离。

任何电极反应至少包括下列三个步骤：

1.反应物扩散到电极表面

2.反应物在电极-溶液交界处进行化学反应

3.产物离开电极的扩散

这三步中若有某一过程受阻而缓慢，那这一过程将影响整个电极过程的电极电势。

如果反应缓慢是由1，3步造成的，则将产生浓度极化（concentrationpolarization）。

如果缓慢是由第二步造成，则将产生活性极化（activationpolarization）。

（2）极化对电镀的影响

可说利弊互见，可得到结晶细致镀层，且镀层均上性较好，但是阴极氢气析出加速，降低电流效率与镀层附着性，阳极因极化而溶解不正常，浪费电力，也影响镀液安定性。

（3）影响极化作用的因素

A.电解液浓度低时，极化作用较强，这是因为浓度低的电解液，更不易补充阴极区域阳离子缺乏的缘故。

B.电流密度提高时，极化作用增强，因为离子扩散速度和放电速度，更落后电子运动速度所致。

C.升高电解液温度，可降低极化作用。

D.加速搅拌，使离子扩散加快，降低极化作用。

氢的过电压

电解时电极电位发生改变，并产生反向电动势，阻碍电流通过，此现象称为极化，由于极化所增加电压称为过电压（overvoltage）。

由于极化作用，氢的实际析出电位，往往高出其标准电位，此超出之数值，即氢的过电压，由于锌、镍、铭、铁、镉、锡、铅等之还原电位，都比氢的电位要小，亦即在电解时，氢要比这些金属优先析出，那么这些金属便无法析镀出来，但是由于氢的过电压，使得这些金属可以析镀，而且减少氢的析出，可降低氢脆影响，提高电流效率，增加镀层附着性。

氢的过电压值，受下列因素影响：

（1）电极材料与表面特性

表三、各种电极材料的氢过电压

材料

过电压（伏）

材料

过电压（伏）

材料

过电压（伏）

电镀铂

0.030

黄铜

0.640

石墨

0.779

光滑铂

0.068

碳

0.700

铬

0.826

金

0.390

锌

0.746

锡

1.077

电解铁

0.557

镍

0.747

铅

1.030

铜

0.584

银

0.762

镉

1.134

（2）电解液温度升高，则氢过电压减少。

（3）随电流密度增加，和电解时间增长而增高

（4）降低氢离子浓度，可提高氢的过电压。

镀镍沿革

镍是银白色金属，在空气和碱液中有良好的化学安定性，抗蚀性比铜佳，化性比钢铁不活泼，适合镀于铜或铁表面。

镍电镀始于1842年，Bottger由硫酸镍铵沈积出镍层，1869年Adams使用氯化镍铵，1878年Weston在镀液添加硼酸，1882年Vandermersch提议在镀液中加入硫酸，1906年Bancreft记述添加氯化物的重要性，1916年Watts的镍电镀液含硫酸镍、氯化镍和硼酸，电流密度由0.5A/dm2提高至4.0A/dm2，成为典型的镀镍液，也是电镀镍的转泪点，1938年Cambi与Piontelli提出铵基磺酸盐镀浴，而氟硼酸镍镀液在1909年时，Kern曾提出报告，1939年Wesley及Carey使用纯氯化镍镀液。

光泽镍电镀填加剂的专利，首先由Schlotter得到（U.S.Pat.1,972,693（1934）），使用苯二磺酸镍与奈三磺酸盐，Wetslerg则以硫酸钴、蚁酸钠和甲醛之添加，在1936年得到专利（U.S.Pat.2,026,718），至此以后光泽剂之开发甚为迅速，添加物种类繁多。

电镀液的组成

（1）欲镀上金属之离子

欲镀上金属之离子在电镀液中或以简单的水合离子（hydratedion）形态存在，通常用Mn+表示，或以错合离子（complexion）形态存在，离子浓度一般为1.0~3.0M。

在合适电流密度条件下，简单的水合离子适合于形状简单的镀件，电镀时金属沈积速度快，生产率高。

但对于形状复杂的镀件，为了使其厚度均匀，通常采用金属错离子，使金属在镀件上的沈积速度减慢，以得到细致的光亮平滑的镀层。

实际中采用何种形式的欲镀金属离子，应视镀件表面状态及镀层质量要求而定。

一般情况下，以简单金属水合物离子形态存在的电镀液比较稳定，不易变质，而以金属错合离子形态存在的电镀液则较不稳定，容易分解。

（2）电解质

合适的电镀液导电性是通过调整电解质的浓度来实现的。

电解质在电镀液中同时还有控制pH值的功能，尤其是在阳极析出氧气或阴极析出氢气时，电解质对pH值的变化能起缓冲之作用，即减少pH值的变化量。

这是因为不论是阴极析出氢气，使阴极附近的pH值增大，还是阳极析出氧气使阳极附近pH值减少，都会造成氢离子浓度的改变而影响某些电解质的电离度或电解质形成金属氢氧化物沈淀，故需使氢离子浓度变化很小，pH值维持不变。

（3）错合剂（Complexingagents）

为了使某些金属沈积电位更负，尤其是防止镀液中的金属离子被阴极金属还原，需加入错合剂。

例如，在铁基材上镀铜时会发生下列反应：

Cu2++Fe→Fe2++Cu

如果在电镀液中加入错合剂（CN-），则可使Cu2+/Cu的电极电位低于Fe2+/Fe的电极电位，使反应不能进行。

在合金电镀时，为了控制镀层中的合金成分，也加入错合剂。

常用的错合剂有：

氰化物、氢氧化物、甲基硫离子（sulfamateion）等。

（4）有机添加剂（Organicadditive）

电镀液中常含有各种不同的有机添加剂，用以改善镀层的结构和性能。

有机添加剂对镀层作用的原理至今仍了解很少，添加剂的种类和加入量主要由经验确定。

有些添加剂参加电极反应并改善金属离子在阴极上电沈积的电位，有些添加剂则被金属镀层吸附且有时包含在镀层内部。

根据有机添加剂在镀层中的作用，可分为以下几类：

（a）光亮剂（Brightner）：

加入光亮剂是为了提高金属镀层的反光性能。

要使金属镀层反光性能好则须使其表面的微观粗糙度（micros-copicroughness）大大低于入射光的波长。

因此加入光亮剂实质上是减小沈积颗粒的粒度，使镀层光亮。

对于镀镍而言，加入光亮剂后，阴极电位升高，使金属镍沈积更为困难，为了继续沈积就必须采用更高的电位。

（b）结构改善剂（Structuremodifier）

这类添加剂用于改善金属镀层结构，并可能改变晶格的类型和取向。

也用于调整镀层的应力等。

（c）整平剂（Flatteningagent）

能减小镀层微观凹凸不平幅度，使镀层表面平整光滑。

许多光亮剂同时具有整平作用。

将一定的光亮剂和整平剂结合使用可以在很宽的电流密度范围内获得平整的镀层。

（d）润湿剂（Wettingagent）

当电极上有气体析出时，为加速气体的排出，常加入润湿剂。

润湿剂的加入实质上是降低气体与镀液间的表易形成面张力，使气泡更和长大。

若不加润湿剂，则由于阴极氢气析出困难，会使氢气析出与金属沈积并列进行，从而使镀层氢含量较高，引起材料的氢脆（hydrogenembrittlement）。

瓦兹浴（TheWattsbath）

瓦兹浴的基本配方组成为:

NiSO4•6H2O

330g/l

NiCl•6H2O

45g/l

H3BO3

37g/l

H2O2（30%）

0.5ml

温度

60℃

pH

3.5

电流密度

5.0A/cm2

镍阳极在电镀过程易钝化，使用氯化镍可促进阳极之腐蚀与溶解，氯化物亦可提高阴极电流效率，使镀层平滑，硼酸的主要作用为缓冲剂，硼酸为弱酸，H3BO3→H2BO3▔+H+,KA=5×10-10，大多数呈未解离之分子状态，会与阴极表面附近之Ni（OH）2生成Ni（OH）2．2H3BO3错化合物，减少胶状氢氧化镍的形成。

瓦兹浴的pH值可在2.0~5.2之间，pH5.2~5.8通常用于镀暗镍（dullnickel），2.4~4.8则适于镀光泽镍，pH值太高，易于生成氢氧化镍沈淀，对于钢铁镀件而言，易生成铁盐的沈淀，pH值太低的话，阴极会产生氢气，降低电流效率，镀层也易产生微孔；镀层硬度也与pH值有关，溶液之pH值较高时，镀层硬度较大。

在析镀过程中，需经常测定pH值，因为pH值会逐渐升高，必须以适量稀硫酸调整。

所使用之阳极镍，有三种型式，即

（1）去极化辊压阳极，

（2）含碳阳极，与（3）各种形状之电解镍块（置于阳极篮中），去极化阳极（depolarizedanode）含仔细调整过的适量氧化镍（0.25~1.10%）与硫（约0.003%），在电流密度高时，仍可均匀地溶解;在光泽镍电镀时，使用含碳量0.26~0.32%，Si0.28~0.35%，Cu0.20%（max），Fe0.05%（max）之含碳阳极，阳极沈渣对电流之流通没有影响，适宜之电流密度约为3A/dm2，pH值为4.5至5.0；置于钛篮之镍块可为电解级纯度，或含活化成份（如硫）之镍。

在瓦兹浴中加入润湿剂，可降低溶液表面张力，减少氢气在镀面之吸附，操作之电流密度为2~4A/dm2（或20~40A/ft2）