电铸电镀常识.docx

1、电铸电镀常识电铸电镀常识镍电镀层厚度与电铸层厚度快速计算规则： 1000安分=0.2mm, 也就是说单位面积上的电流和时间乘积为1000安培分钟时， 此面积上沉积的镍厚度为0.2mm。可以从水溶液中电铸而又应用最广的只有铜,镍, 铁三种.电铸镍主要用于工程结构件, 电铸铁主要用于轴及轴承等转动零件磨损部位的修复, 电铸铜则用于对导热要求高的工程结构件.金银铂等贵金属, 多数用于首饰的制造.其中电铸镍应用最普遍. 电铸铜工艺相对简单,控制较容易, 溶液维护方便, 但因电铸铜的强度太低, 且不同工艺获得的电铸铜层的性能差别也很大, 而在工业中一般的场合应用相对较少.电铸铁的内应力较高, 对溶液的维

2、护也比较严格, 并且操作时温度高, 环境较恶劣, 能耗也高, 因而主要应用于钢铁件磨损部位的修复.电铸镍层强度中等, 耐蚀耐磨性能较好, 机加工性能和焊接性能良好;此外, 还可根据需要, 通过改变电铸工艺参数, 加入适当的合金元素来改变其性能, 适合于作结构件, 因此应用更普遍.电铸产品的性能表面质量: 应有良好的外观, 表面应无针孔, 结瘤, 烧焦, 裂纹等缺陷. 外形尺寸和表面粗糙度符合设计图纸的要求. 特别是装饰性产品更应如此.内部缺陷. 内部不得有针孔, 空洞, 夹渣等.化学成份. 99.9%以上.力学性能.内应力.硬度. 对于要求电铸层表面有较高的硬度, 以提高其使用寿命. 在此情况

3、下, 也常采用在硬度不高的普通电铸镍的表面上, 镀覆高硬度的铬或化学镀镍层的方式.连续强度.多次电铸时, 各电铸层之间应结合良好. 当用着色渗透法检查时, 各电铸层之间应无分层的颜色显示. 当要求高时, 就对电铸层之间的连接强度值提出指标要求.芯模要求为便于脱模, 芯模表面的粗糙度应当达到Ra值0.05um, 若不能达到此数值, 至少也需达到0.200.25um.组合式芯模, 其拼接配合而的表面粗糙度Ra值应小于0.8um, 其配合面的间隙应小于0.02mm, 如果大于0.02mm时, 应向间隙中填入石蜡, 修整后在其表面涂覆细银粉或石墨粉, 然后进行电铸.刚性.棱边和棱角倒圆.常用芯模材料:

4、不锈钢.电铸镍.铝合金.塑料.碳钢镀镍,铬不锈钢芯模不锈钢在空气或者氧化性介质中, 表面可生成氧化膜, 电铸产品脱模后可再次生成.在其上的电铸层不牢而易于整体脱模, 是一种优良的多次使用的芯模材料.低熔合金芯模一般铸造成型, 使芯模表面状态和尺寸精度均不太好, 因而不适于精密产品的电铸.浇铸芯模时, 先向铸模型腔中注入乙二醇, 甘油或聚硅氧烷并进行预热, 然后将熔化了的低熔合金浇入(应注意低于乙二醇等液体的闪点, 以防燃烧). 冷却后脱模取出芯模, 对芯模表面的缺陷(主要是收缩凹坑, 麻点, 飞喧, 分模线)进行修整并清洗干净后, 便可直接进行电铸. 低熔合金的前处理方法.除油: 在常规的除油

5、剂中进行化学除油或者电解除油.清洗.弱浸蚀. 对于不含铅的低熔合金在含硫酸或者氨磺酸10100g/L的溶液中, 浸泡25秒. 对于含铅的低熔合金在含氟硼酸10100g/L的溶液中, 浸泡25秒.清洗.阳极处理. 对于含铅的低熔合金可在硫酸30g/L的溶液中, 1ASD阳极处理20秒, 在芯模表面形成一层过氧化铅的分离层. 对于不含铅的低熔合金, 可以在常规的镀铜溶液中镀几微米的铜, 作为在退模时防止合金与电铸层粘连的分离层.铝合金芯模.前处理. 经除油和硝酸溶液出光后, 在硫酸3050ml/L溶液中浸泡35分钟得到分离层.如果表面粗糙度很低时, 用浸锌法(氧化锌 6070g/L, 碱式碳酸镍到

6、PH 3.03.5, 氢氟酸175180ml/L, 37%盐酸45ml/L)预处理0.51.5分钟, 提高电铸层与芯模的结合力.石膏芯模需先封孔(石膏是多孔材料), 封孔可用蜡质材料(通常将石膏模浸入约100度的熔融石蜡中)或者涂料(通常选用室温固化的清漆或者磁漆).导电涂料, 可在任一品种的涂料中加入足够量的银,铜,镍或者石墨(300目)等导电粉末和适量的稀释剂配成.塑料芯模要求耐温和可镀覆性. 常用材料有电镀级ABS(丙烯腈A+丁二烯B+苯乙烯S, 三元共聚物组成的热塑性塑料)和电镀级聚丙烯(PP), 环氧塑料, 通常用玻璃纤维增强的热固性塑料(玻璃钢).ABS, 表面金属化可以采用真空镀

7、, 阴极溅射, 离子镀, 涂导电涂料和化学镀等方法, 其中化学镀最常用.ABS前处理. 除油可以在常规的钢铁件高温除油溶液中进行.粗化(增强镀层结合力, 必要时可以省略), 铬酐400430g/L, 硫酸180220ml/L, 6070度*1030分钟. 用水将铬酐或重铬酸钾溶解, 再在搅拌下倒入硫酸, 再加水到需要的浓度.(如果先倒入硫酸时, 铬酸酐和重铬酸钾会溶解不完全).中和,还原,浸酸-将残留在塑料表面的六价铬清洗干净, 以防污染随后的敏化溶液. 中和: 氢氧化钠50100g/L*13分钟.还原: 水合肼210ml/L+盐酸1015ml/L*13分钟.浸酸: 100200ml/L*13

8、分钟.敏化: 敏化处理是使粗化后的塑料表面吸附一层有还原性的两价锡离子, 以使在随后的离子型活化处理时, 将银或钯离子还原成有催化作用的银或钯原子.二水氯化亚锡 1030g/L+盐酸4050ml/L*35分钟. 向溶液在加入锡条或锡粒可延缓两价锡离子的氧化. 此外, 两价锡易水解生成沉淀. 当溶液有白色沉淀产生时, 可加入盐酸, 若溶液仍不澄清时, 应进行过滤.配制时需将氯化亚锡溶解于盐酸水溶液中. 切不可将氯化亚锡用水溶解后加入盐酸, 否则会导致氯化亚锡水解.活化. 除化学镀银可在敏化后直接进行化学镀外, 其余的化学镀均应在活化后进行. 活化处理是在塑料表面形成一层有催化活性的贵金属层, 使

9、化学镀能自发进行. 活化处理有离子型活化和胶态钯活化两种类型. 离子型活化有两种, 一种为硝酸银活化, 仅适用于化学镀铜. 将硝酸银溶于水中, 在搅拌下缓缓加入氨水, 当溶液从褐色浑浊状态转变为透明时即停止添加氨水(若氨水过多, 会使银离子形成氨银离子而影响活化效果. 且保存时需避光, 及防止带入敏化液而失效(失效时溶液呈褐色).氯化钯活化液对各种化学镀液均有催化活化性效果, 且溶液稳定. 胶态钯活化是将敏化和活化两道工序合并一起进行.配方一: 将75g氯化亚锡加入到200ml盐酸中搅拌溶解, 再加入7g锡酸钠, 溶解后得到魄的乳浊液B待用. 再在另一烧杯中, 把1g氯化钯溶于100ml盐酸和

10、200ml水, 加热溶解后在2832度时加入2.5g氯化亚锡, 搅拌12分钟即得到A液. 在搅拌下将A液倒入B液中并稀释至1L便得到棕色的胶态钯液, 在4045度保温34H, 以提高溶液的活性和延长溶液的使用寿命.配方二, 氯化钯0.51g/L+氯化亚锡(2水)50g/L+盐酸330ml/L*5060度*510分钟. 将氯化钯溶解在盐酸水溶液中, 在2832度和不断搅拌下加入氯化亚锡至完全溶解, 持续搅拌12分钟便配成胶态钯溶液, 然后在4045度保温34H, 以提高溶液的活性和延长溶液的使用寿命.使用这类活化液时不得带入六价铬(六价铬会使二价锡氧化成四价锡而影响溶液的稳定性, 当六价铬含量超

11、过0.15g/L时, 活化液便会失效).还原或解胶. 芯模经离子型活化后, 要进行还原处理, 以提高其表面的催化活性和除去残留在其表面的活化液.对于硝酸银活化的还原处理是在甲醛100ml/L的溶液中, 于室温浸泡1030秒.对于氯化钯离子型活化的还原处理是在次磷酸钠1030g/L的溶液中, 于室温下浸泡1030秒.对于胶态钯活化的芯模, 其表面吸附的是胶态钯微粒, 它并没有催化活性, 必需要将吸附在它周围的二价锡水解胶层除去而露出钯离子, 为此要进行解胶处理. 一般是在盐酸80120ml/L溶液中, 在3545度下浸泡13分钟. 经过角胶处理后的芯模表面应呈均匀的浅褐色.化学镀: 根据要求可以

12、进行化学镀铜或化学镀镍.电铸铜, 铜的电极电位+0.337V.硫酸盐电铸铜溶液硫酸含量(g/L)0204060100150硫酸铜含量(g/L)352330309294264230添加剂硬化剂, 使铜层的晶粒细化, 硬度大大提高, 可提高使用寿命.增强剂, 主要用于提高电铸铜的力学性能, 使电铸层能承受一定的栽荷. 同时也可提高其导电性能.光亮剂, 使电铸层平整光亮, 以达到一定的装饰效果.实际生产中需要添加有机添加亮晶晶上, 控制整个阴极反应的速度, 避免铜粉的形成.铜粉形成原理:电铸铜的阴极过程分两步进行, 第一步为Cu2+e-=Cu+, 第二步为Cu+e-=Cu. 第一步进行得很快, 而第

13、二步进行得较慢. 因而产生歧化反应2Cu+=Cu+Cu2+, 形成铜粉.因此实际生产过程中, 通过有机添加剂使第一步速度减慢.电铸电源, 分直流和周期换向. 其中周期换向主要用于对小孔内的铜层厚度均匀高要求时采用.配方:硫酸铜g/L硫酸g/LCl-g/L添加剂温度(度)电流ASD直流电铸(高主盐低硫酸)18028040750.010.08适量15600.510直流电铸(低主盐高硫酸)501801502500.010.08适量2060110周期换向电铸501801502500.010.08适量2060110硫酸的作用, 增加溶液的导电性能和增强阴极极化的作用, 同时可以防止硫酸铜水解, 稳定溶液

14、.适当提高其含量, 可增加溶液电导及阴极极化, 改善溶液的分散能力, 有利于稳定溶液及电铸层质量. 过高时会降低硫酸铜的溶解度, 严重时可能导致硫酸铜结晶析出;硫酸含量太低时, 阳极溶解可能产生一价铜形成铜粉.氯离子. 适量的氯离子可提高电铸层的平整性, 降低电铸层的内应力. 含量过低时, 整平能力下降, 含量过高时, 电铸层的光亮高明显下降. 此外, 还能对媒介中的一价铜离子起稳定作用, 阻碍它发生歧化反应, 减少铜粉, 从而使电铸铜层均匀. Cu2+2Cl-+e-=CuCl2-.杂质离子. 铜的标准电极电位比多数金属杂质的标准电极电位正, 其它金属离子不容易与共共沉积. 砷,锑, 硒, 会

15、使电铸层发暗, 变脆, 变粗糙, 并产生红色条纹. 锌离子的存在会引起电铸层产生较大的张应力, 而铁, 镍离子的存在会引起电铸层产生压应力. 去除金属离子的方法是低电流密度电解(0.20.4ASD).有机的影响. 使电铸层出现起桔皮, 长毛刺, 树枝状光亮条纹, 光亮度不均等现象.常用处理方法: 24ml/L过氧化氢, 4060度, 不断搅拌并保温46H, 再加入活性碳35g/L, 并在4060度下不断搅拌45H,静置一段时间后过滤即可.静止的溶液允许小电流密度(0.51.5ASD)电铸. 温度. 在溶液中无添加剂或者加有木糖时, 温度应当控制在35度以下. 酸性电铸铜的电流效率为100%. 搅拌是快速电铸的重要辅助条件, 否则, 得到的电铸层会较疏松.阳极. 通常采用含磷(0.1%0.3%)铜阳极. 加速了铜在阴极表面上的溶解Cu3P+3H2O=CuHPO3+2Cu2+5H+9e-.此反应使阳极层溶液的酸化, 从而直接加速了铜在阳极表面上的溶解