电镀知识.docx

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电镀知识

電鍍知識

1.電鍍屬於一種表面處理過程,表面處理的概念為:

 表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理（surfacetreatment）或稱為表面加工（surfacefinishing）.

2.表面處理的目的可以分四大類:

（1）美觀（appearance）.

 為了提高製品之附加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍

（decorativeplating）Au,Ag,Rh,Ni,Cr,黃銅等電鍍（electroplating）.

（2）防護（protection）

為了延長製品的壽命,再製品表面披覆（coating）耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍（protective plating）Zn,Cd,Ni,Cr,Sn等電鍍.

（3）特殊表面性質（specialsurfaceproperties）

1.提高製品之導電性（electricalconductiuity）,例如電鍍Ag,Cu.

2.提高焊接性（soderability）在通訊急電子工業應用,例如Sn-Pb合金  電鍍.

3.提高光線之反射性（lightreflectivity）例如太空船,人造衛星的  外殼需

  反射光線,Ag及Rh的鍍層被應用上.

4.減小接觸阻抗（contactresistance）例如在電子組件之Au及Pd電鍍.

（4）機械或工程性質（mechanicalorengineeringproperties）

1.提高製品之強度（strenth）,例如塑膠電鍍.

2.提高製品之潤滑性（bearingpropertries）例如多孔洛電鍍

  （porous chromiumplating）,內燃機之鋁合金活塞（piston）,鍍  錫Sn以防止汽缸（cylinder）壁刮傷.

3.增加硬度（hardness）及耐磨性（wearresistance）,例如硬洛電鍍（ hardchromiumplating）.

4.提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,非金屬之電鍍.

5.滲碳（carburizing）,氮化（nitriding）之防止,例如鋼鐵表面硬化 （casehardening）時在不要硬化部份鍍Cu.

3.表面處理之重要性:

表面處理工業雖然不是工業之主流,但只有透過表面處理,製品的特性及價值才能充份發揮出來.應用電鍍（plating）,陽極處理（anodizing）,化成處理（convesioncoating）,塗裝（coating）等工業技術,達到防蝕,增進可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止滲碳等的多項目的.

所以表面處理為各種加工製造工業不可或缺的過從傳統工業到近代高科技,表面處理技術一直扮演非常重要性之角色.例如太空船,人造衛星,積體電路等之發展表面處理技術都有決定性之影響.由於表面處理對材料月異,帶動相關科技工程之進步.

4.電鍍前處理:

（1）.前處理的意義

一般前處理工程過程為,研磨預備洗淨水洗電解脫酯水洗酸浸及活性化水中和水洗電鍍。

（2）.前處理的目的

前處理的目的是為了得到良好的鍍層，由於鍍件在製造、加工搬運、保存期間會有油酯、氧化物銹皮、氫氧化物、灰塵等污物附著於鍍件表面上，若不去除這些污物而進行電鍍將得不到良好的鍍層。

鍍·件品質，前處理占很重要的地位。

（3）前處理不良所造成之鍍層缺陷

前處理不良所造成之鍍層缺陷，有下列幾項：

（1）剝離，

（2）氣脹，（3）污點，（4）光澤不均，（5）凹凸不平，（7）小孔（8）降低耐蝕性，（9）脆化。

電鍍之不良，前處理佔很大的原因。

（4）汙物的種類:

污物的種類，可分為有機物及無機物。

有機物污物主要是動物性油酯，植物性油酯及礦物性油酯，無機物污物是金屬氧化物、鹽類、塵埃、及砂土。

另外由有機物和無機物污物之物如研磨屑、研磨材料。

動物性及植物性油酯可被化緘劑皂去除。

礦物性油污無法被緘劑皂去除需用三菉乙烯、汽油、石油溶劑乳化劑等去除。

無機物污物可被酸或緘溶解，利用酸、緘浸漬、化學或電解方法去除及機械研磨方法去除。

無機、有機混合污物，去除較困難，除了利用化學方法，亦須用電解，機械研磨等方法聯合應用去除。

（5）電鍍前處理去除的典型汙物

（1）潤滑油 

（2）切削 （3）研磨油 （4）熱斑  （5）銹及腐物 （6）淬火殘留物油 （7）熱處理鹽（8）熱處理鹽 （9）汙跡（10）油漆及油墨

（6）表面清潔測定  

表面清潔度測定，在工場最實用的方法是用水沖（water-beaktest），檢查表面水是否均勻潤濕，如果是均勻潤濕則為清潔表面，反之則不清潔。

其它方法有，Nielsonmethod，Atomizertest，Fluoresentmethod，weightofresidualsoil，wip-ingmethod，residualpatlernmethod及Radioisotopetracertechnique。

（7）選擇清潔方法及清潔材料之影響因素

其影響因素有：

（1）被清潔表面之特性 

（2）被去除污物之特性 （3）清潔要求程度  （4）應用的方法 （5）水質 （6）手續、另件、設備人員的安全 （7）成本 （8）清潔劑的濃度（9）清潔劑的溫度（10）應用時間（11）經驗（12）攪拌次數（13）污染的程度（14）下一步處理（15）廢物之處理

（8）清潔處理之注意事項

（1）眼睛、皮膚、衣服等避免接觸清潔劑，並要戴防護衣及眼罩。

（2）防止長時間吸入有毒氣體,須供應適當的通風。

（3）使用會揮發性清潔劑時，溫度必低於燃著點，在使用的區域嚴禁煙火及有火光或研磨之作業。

（4）調制重鹼性清潔劑時，要慢慢的加入冷水，避免產生劇烈反應，必須先在冷水中溶解而後再加熱。

（5）酸性材料調制時，不能將水加入酸中必須慢慢的將酸加入水中。

（6）存放酸性溶劑的溶器，必須用防酸材料制成，防止損壞地板及附近設備，必須遵守藥品使用的說明。

（7）防止清潔劑損壞鍍件機材，可添加抑制劑，使在所有污物去除後形成保護層。

（8）清潔劑濃度增加，清潔時間可以減少但有一定限度，超過此限度反而不利。

（9）溫度增加對清潔時間可以減少。

（10）清潔需要一段時間，不是立即就可移去污物。

（11）清潔過程中或之後，清洗是很重要的。

（9）清潔劑去除污物的原理

（1）溶解力作用，如水可溶解鹽，酸可溶解金屬銹皮，汽油可

溶解油脂。

（2）鹼化作用。

（3）浸濕作用，將硫水性變親水性。

（4）乳化作用，使油與水混合在一起。

（5）反凝作用，即為懸浮作用。

（10）去除氧化物及銹皮的方法

基本方法有:

1.噴砂除銹（abrasiveblasting）,2.滾筒除

銹（tumbling）,3.刷光除銹（brushing）,4.酸浸漬（acidpic-

king）,5.鹽浴除銹（saltbathdescaling）,6.鹼劑除銹（al-

klinedescaling）,7.酸洗（acidcleaning）。

（11）選擇除銹方法的因素

選擇除銹方法的因素有:

1.銹皮的厚度,2.基材的性質,3.鍍

件製造及處理過程,4.容許基材損耗大小,5.表面光度要求,6.

鍍件之形狀及大小,7.產量要求,8.可被應用的設備,9.成本,

10.氫脆性。

（12）淨化的方法

淨化的方法有:

1.鹼劑洗淨（alkalinecleaning）,2.溶劑洗淨（solventcleaning）,3.乳化洗淨（emulsioncleaning）,4.電解鹼洗淨（electrolyticalkalinecleaning）,5.酸洗淨（acidcleaning）,6.蒸氣脫脂（vapordegreasing）,7.噴砂洗淨（abrasiveblastcleaning）,8.滾筒洗淨（tumb-ling）,9.刷洗淨（brushing）,10.酸浸漬（picking）,11.電解酸浸（electrolyticpicking）,12.鹽浴去銹（saltbathdescaling）,13.鹼劑去銹（alka;inedescaling）,14.超音波洗淨（ultrasoniccleaning）,15.去漆（paintstri-pping）,16.珠擊法

（13）銀及銀合金之酸浸溶液配方:

Nitricacid66vol%Temperatureroomto160FSulfuricacid78vol%Nitricacid22vol%TemperatureroomSodiumcyanide3~4oz/galSodiumcarbonate1~2oz/galSodiumaluminumsulfate6oz/galSodiumpotassiumtattrate6oz/galTemperature180~210F

也可用4~6Volt陰極處理30秒至1分鐘於室溫下電解。

（14）鋅及鋅合金之酸浸溶液配方:

Chromicacid30~40oz/galSodiumsulfate2~4oz/galTemperatureroomTime5~30sec若水洗後有黃色膜則用1%硫酸浸泡脫色。

Chromicacid30~40oz/galHydrochloride12oz/galTemperatureroomTime1min水洗完後再用40oz/gal鉻酸水溶液浸泡。

（15）鎳及鈷合金之酸浸溶液配方:

（1）AISI661,670,680,688合金：

Hydrofluoricacid48~58oz/galNitricacid7~10ozgalTemperatureroomSodiumhydric1~2wt%Sodiumhydroxide98~99wt%Temperature680~720F

（2）純鎳Hydrochlorideacid50~75vol%emperatureroom

（3）出光（brightdipping）Sulfuricacid5vol%

Ferricsulfate24oz/gal

Temperature180F

Hydrochlorideacid25vol%

Ferricsulfate13oz/gal

Temperature160~180F

（16）鋼鐵酸浸溶液配方

商業抑制劑（commercialinhibitors）,氨類（amines）及硝酸鹽（nitrates）通常用來防止過度浸蝕（overetching）及針孔（pitting）。

其配方有：

Hydrochloricacid55vol%Inhibitor（optional）需要量emperatureroomTime1/2~1min可溶解含Fe至5oz/gal；Cu0.5oz/gal最多。

Sulfuricacid25vol%Inhibitor（optional）asrequiredTemperatureroomTimeupto10min槽及加熱管需用鉛被覆（lead-lined）。

（3）鋼400系列及pH鋼除銹配方有：

Ferricsulfateanhydrous8.5~13.5oz/gal

Hydrofluoricacid1.5~2.5oz/gal

Temperature125~135F

Time1~5min

Sodiumchloride2~4oz/gal

Sulfuricacid12~27oz/gal

Temperature160~180F

Timemin

Sulfuricacid2~3oz/gal

Potassiumnitrate2~3oz/gal

Temperature160F

Time5~15min

鬆脫銹垢（loosenheavy）

Potassiumpermanganate8~12oz/gal

Sodiumhydroxide8~12oz/gal

Temperature160Fto沸點

Time30min

此溶液處理後需再用溶液

（1）或

（2）除銹。

（4）鑄鐵除銹配方：

Sulfuricacid10~15oz/gal

或25~30oz/gal

Nitricacid4~5oz/gal

Hydrofluoric12~15oz/gal

（5）出光（brightdips）配方有：

Citricacid10~12oz/gal

ammoniapH65~7

Oxalicacid1~2oz/gal

Hydrogen0.5oz/gal

Sulfateasbrightener微量

高電流密度電解拋光。

（17）銅及銅合金之酸浸溶液配方

（1）去除厚垢（heavyscale）配方：

Sulfuricacid55~80oz/gal

Nitricacid10~15oz/gal

Temperatureroom

銅溶解含量最多到3oz/gal。

（2）去除普通銹皮（moderatescales）配方：

Sulfuticacid20~30oz/gal

Chromicacid或3~4oz/gal

Sodiumdichromate45~6oz/gal

Temperatureroom

銅溶解最多含量到2oz/gal。

（3）去除輕微銹皮（lightscales）配方：

Sulfuricacid19~26oz/gal

Temperatureroom~125F

銅溶解量最多到4oz/gal。

（4）含0.7%Pb以上之銅合金酸浸配方：

Fluboricacid15~24oz/gal

Temperatureroom

銅溶解含量最多到1.5oz/gal。

焊接物件另加5%過氧化氫hydrogenperoxide。

（5）印刷電路板（circuitboard）酸浸配方有：

Ammomiumpersulfate32vol%

Temperatureroomto100F

Nitricacid30~36oz/gal

Phosphoricacid20~25oz/gal

Temperatureroomto100F

（6）出光（brightdipping）配方有：

Sulfuricacid90~110oz/gal

Nitricacid20~25oz/agl

water33vol%

Sodiumchloride0.25oz/gal

綠化鈉幫助出光，但過量會產生斑點（spotting）。

Phosphoricacid（85%）55vol%

Nitricacid（40Be^-1）20vol%

Aceticacid（98%）25vol%

Temperature130~75F

Sodiumcyanide4~6oz/gal

Temperature120~150F

也可在較低溫度下陽極處理

（18）不銹鋼酸浸

        鹽酸會產生晶界侵蝕，殘留綠離子會引起應力腐蝕，所以不被推薦使用。

不銹鋼銹皮有時不易與酸起作用，若強制除去則會過度酸浸刻蝕基材（substrate）及產生針孔，所以必需先作脫銹（scaleloosening），其配方如下：

（1）脫銹（scaleloosening）配方：

SodiumhydroxideNaOH20~25oz/agl

Sodiumcarbonate（anhydrous）25oz/gal

Potassiumpermanganate6~8oz/agl

Temperature190F到沸點

Sodiumcarbonate20oz/gal

Sodiumhydroxide5oz/gal

Potassiumpermanganate12oz/gal

Temperature190F到沸點

Sulfuricacid10vol%

Temperature180F

（2）除銹酸浸（pickling）配方：

Nitricacid30~65oz/gal

Hydrofluoricacid或4vol%

Ammoniumbifluoride6.7oz/gal

Temperature120~140F

Time不超過30min

DissolvedmetalFe最多到3oz/gal

（3）冷加工物件除銹酸浸配方有：

Sulfuricacid6.25vol%

Hydrofluoricacid6.25vol%

Chromicacid8oz/gal

Temperature到180F

Ferricsulfate9~13oz/gal

Hydrofluoricacid1.7vol%

Temperature125~135F

Sulfuricacid10oz/gal

Ferricsulfate0.25oz/gal

Temperature160~180F

Nitricacid45~70oz/gal

Molybdicacid0.35~0.5oz/agl

此溶液可去除金屬雜質（foreignmetals）

（19）超音波洗淨

超音波如果正確使用,對清潔工作很有幫助,它可節省時間,金錢及增加清潔度（clearness）,工作可小至螺絲而大到超過300磅重.是利用渦流（cavitation）作用及破裂（implosion）作用去除表面污物,它對複雜工件或細孔的工件都有效.

（20）超音波洗淨之影響因素

（1）溫度:

一般溫度愈高,超音波洗淨愈好,但不要越過低於沸點10^c,及不利之化學作用.

（2）氣體:

繼續法使溶液氣體易於浮出,或加熱使溶液減少,加潤濕劑（wettingagent）,使氣體能迅速離開表面.

（3）表面張力（surfacetension）愈大則渦流作用密度（cavitationdensity）愈小.

（4）粘度（viscosity）愈大則須較大的能量起渦流作用.

（5）超音波能量（ultrasonicpower）要適當,太大或太小都不好.

（6）蘋律（frequency）愈大需高能量來產生相同之渦流作用,一般在21~45kHz.

（7）工件之曝露（partexposure）,工件裡面必需接觸到超音波洗淨液,通過錯誤有1.工件放置不適當形成空氣袋（gaspockets）.有時需要翻動工件,2.籃子內小工件太多,負荷過多,寧可少量多次不要多量多次,3.籃子及掛架（basketsorfixturesforholdingparts）阻礙音波.

（8）污點（contaminants）種類:

1.可溶性污物（solublecontaminamts）.

2.不溶性由可溶性粘合污物（non-soluble,heldbysolublebindercontaminanys）如切削屑粘附在油指物上.）.

3.不溶性污物（non-solublecontaminants）.

（9）洗淨液化學成份（cleaningchemical）.

（10）設備（equipments）.

（21）超音波洗淨之原理及優點

原理:

超音波洗淨的作用,是以超過人類聽覺聲蘋以上的波動在液體中傳導,當音波在洗淨劑中傳導,由於聲波是一種縱波,縱波推動介質的作用會使液體中壓力變化而產生無數微小真空泡,稱之為<空洞現象>（cavitation）.

當氣泡受壓爆破時,會產生強大的衝擊能,可將固著在物件死角內的污垢打散,並增加洗淨劑的洗淨效果.由於超音波蘋率高波長短,穿透力強,因此對有隱蔽細縫或複雜結構的洗淨物,可以達到完全洗淨的驚人效果.

優點:

（1）節省人力及時間:

降低人工成本,不必將物品拆開和用手刷洗,

大量節省人力及時間.

（2）完全清洗:

精密零件及昂貴物品,均可完全清洗而不傷材質.

（3）複雜物的清洗:

能將複雜形狀的物品,死角及隱蔽孔洞之污垢完

全清洗,解除一般清洗法無法克服的難題.

（4）操作簡單:

免去物料流程的擔誤,減少在製品瓶頸,增加產量.

（5）可配合洗劑:

可使用性質溫和之溶劑,達成更加的洗淨效果,免除

危險性.

（22）水洗（WaterRinsing）

水洗需不影響產品品質.鍍件之活性,不產生化學物於鍍件表面,乾燥後不發生變色或侵蝕作用.

（1）水洗方程式（rinsingequation）

D*Ct=F*Cr

D=帶入量（dragin）

Ct=帶入量濃度（concentrationofdragin）

F=水洗槽流量（flowthroufghtherinsingtank）

Cr=水洗濃度（concentrationintherinse）

水洗方程式表示帶入溶質的量等於水洗流出的溶質的量,如鹽進入

量（saltin）=鹽流出量（saltout）.

（2）水洗效率（effectivityoftherinse）E,

E=（F*Cr）/（D*Ct）

（3）水洗濃度比值（rinsingconcentrationratio）Rc,

Rc=Ct/Cr

（4）污物極值（concentrationlimit）

水洗允許化學物濃度之