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电镀工艺

编号:C-Ⅰ-PSCMF020
规格:电镀工艺
材质:电镀工艺
工艺:电镀工艺
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目录:
1.定义
2.特点
3.分类
4.流程
5.设计要求
6.应用领域
7.更多成品展示

表面处理工艺是影响产品可行性的关键因素,尤其是那些常用表面工艺处理,自然是工业设计师/产品设计师必备专业知识。下面品索设计就为大家解读电镀工艺,电镀应用极其广泛,设计师一定要熟悉电镀工艺。

一、电镀工艺定义
电镀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。

二、电镀工艺特点
1.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。
2.电镀外观光亮,热镀颜色较暗,电镀层因为较薄,耐蚀性较差。
3.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。
4.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。
5.电镀生产主要以污水和污水中重金属污染为主,须注意保护环境。

电镀

三、电镀工艺分类
1.根据电镀方式,电镀分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀等方式,主要与待镀件的尺寸和批量有关。
挂镀适用于一般尺寸的制品,如汽车的保险杠,自行车的车把等。
滚镀适用于小件,紧固件、垫圈、销子等。
连续镀适用于成批生产的线材和带材。
刷镀适用于局部镀或修复。

2.根据镀层成分,电镀可分为单一金属镀层、合金镀层和复合镀层三类。
单金属电镀至今已有170多年历史,常用的有电镀锌、镍、铬、铜、锡、铁、钴、镉、铅、金、银等l0余种。
在阴极上同时沉积出两种或两种以上的元素所形成的镀层为合金镀层,合金镀层具有单一金属镀层不具备的组织结构和性能,如非晶态Ni—P合金,相图上没有的各蕊sn合金,以及具有特殊装饰外观,特别高的抗蚀性和优良的焊接性、磁性的合金镀层等。
复合镀是将固体微粒加入镀液中与金属或合金共沉积,形成一种金属基的表面复合材料的过程,以满足特殊的应用要求。

3.按用途分,电镀可分为防护性镀层、防护性装饰镀层、装饰性镀层、修复性镀层、功能性镀层五类。
1)防护性镀层:如Zn、Ni、Cd、Sn和Cd-Sn等镀层,作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。
2)防护、装饰镀层:如Cu—Ni—Cr、Ni-Fe-Cr复合镀层等,既有装饰性,又有防护性。
3)装饰性镀层:如Au、Ag以及Cu.孙仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。
4)修复性镀层:如电镀Ni、Cr、Fe层进行修复一些造价颇高的易磨损件或加工超差件。
5)功能性镀层:如Ag、Au等导电镀层;Ni-Fe、Fe-Co、Ni-Co等导磁镀层;Cr、Pt-Ru等高温抗氧化镀层;Ag、Cr等反光镀层;黑铬、黑镍等防反光镀层;硬铬、Ni.SiC等耐磨镀层;Ni.VIEE、Ni.C(石墨)减磨镀层等;Pb、Cu、Sn、Ag等焊接性镀层;防渗碳镀Cu等。

4.根据镀层的组成,可以将电镀工艺分为镀铬、镀铜、镀镉、镀锡、镀锌、镀镍、镀金、镀银共8大类。
1) 镀铬
铬层硬度高,耐磨性好,反光能力强,有较好的耐热性。在500°C以下光泽和硬度均无明显变化;温度大于500°C开始氧化变色;大于700°C才开始变软。由于镀铬层的优良性能,广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。
镀铬

2) 镀铜
镀铜易在空气中失去光泽,与二氧化碳或氯化物作用,表面生成一层碱式碳酸铜或氯化铜膜层,受到硫化物的作用会生成棕色或黑色硫化铜,因此,作为装饰性的镀铜层需在表面涂覆有机覆盖层。
镀铜

3) 镀镉
镉是银白色有光泽的软质金属,其硬度比锡硬,比锌软,可塑性好,易于锻造和辗压。镉污染后的危害很大,价格昂贵,所以通常采用镀锌层或合金镀层来取代镀镉层。
镀镉

4) 镀锡
锡具有银白色的外观,原子量为118.7,密度为7.3g/cm^3,熔点为231.89℃,原子价为二价和四价,故电化当量分别为2.12g/A.h和1.107g/A.h。锡具有抗腐蚀、无毒、易铁焊、柔软和延展性好等优点。
锡镀层有如下特点和用途:
(1) 化学稳定性高;
(2) 在电化序中锡的标准电位纰铁正,对钢铁来说是阴极性镀层,只有在镀层无孔隙时才能有效地保护基体;
(3) 锡导电性好,易焊;
(4) 锡从-130℃起结晶开始开始发生变异,到-300℃将完全转变为一种晶型的同素异构体,俗称”锡瘟”,此时已完全失去锡的性质;
(5) 锡同锌、镉镀层一样,在高温、潮湿和密闭条件下能长成晶须,称为长毛;
(6)镀锡后在231.89℃以上的热油中重溶处理,可获得有光泽的花纹锡层,可作日用品的装饰镀层。
镀锡

5) 镀锌
锌的标准电极电位为-0.76V,对钢铁基体来说,锌镀层属于阳极性镀层,它主要用于防止钢铁的腐蚀,其防护性能的优劣与镀层厚度关系甚大。锌镀层经钝化处理、染色或涂覆护光剂后,能显著提高其防护性和装饰性。
镀锌

6) 镀镍
电镀镍层在空气中的稳定性很高,电镀镍结晶极其细小,并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表,同时在大气中可长期保持其光泽。所以,电镀层常用于装饰。
镍镀层的硬度比较高,可以提高制品表面的耐磨性,在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。由于金属镍具有较高的化学稳定性,有些化工设备也常用较厚的镍镀层,以防止被介质腐蚀。镀镍层还广泛的应用在功能性方面,如修复被磨损、被腐蚀的零件,采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸工艺,用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性,可作为耐磨镀层。
镀镍的应用面很广,可作为防护装饰性镀层,在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上,保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层,在其上再镀一薄层铬,或镀一层仿金层,其抗蚀性更好,外观更美。在功能性应用方面,在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚,可达到修复目的。特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。
镀镍

7) 镀金
电镀金镀层耐蚀性强,导电性好,易于焊接,耐高温,并具有一定的耐磨性(如掺有少量其他元素的硬金),有良好的抗变色能力,同时金合金镀层有多种色调,在银上镀金可防止变色。并且镀层的延展性好,易抛光,故常用作装饰性镀层,如镀首饰、钟表零件、艺术品等;也广泛应用于精密仪器仪表、印刷板、集成电路、电子管壳、电接点等要求电参数性能长期稳定的零件电镀。但由于金的价格昂贵,应用受到一定限制。
镀金

8) 镀银
该镀层用于防止腐蚀,增加导电率、反光性和美观。广泛应用于电器、仪器、仪表和照明用具等制造工业。电器、仪表等工业还采用无氰镀银。为了防止银镀层变色,通常要经过镀后处理,主要是浸亮、化学和电化学钝化,镀贵金属或稀有金属或涂覆盖层等。
镀银

四、电镀工艺流程
电镀工艺的基本流程如下:磨光→抛光)→上挂→脱脂除油→水洗→(电解抛光或化学抛光)→酸洗活化→(预镀)→电镀→水洗→(后处理)→水洗→干燥→下挂→检验包装。
注:电镀后处理工艺是根据电镀层的性能、使用要求、环境影响等因素来选定,通常有抛光、钝化、着色、涂膜、封闭、除氢等工艺。
电镀工艺


五、电镀件相关设计要求
1.基材最好采用ABS材料,ABS电镀后覆膜的附着力较好,同时价格也比较低廉。
2.塑件表面质量一定要非常好,电镀无法掩盖注射的一些缺陷,而且通常会使得这些缺陷更明显
3.在结构设计时有几点也要关注外形要适合于电镀处理:
1) 表面凸起最好控制在0.1~0.15mm/cm,尽量没有尖锐的边缘。
2) 如果有盲孔的设计,盲孔的深度最好不超过孔径的一半,负责不要对孔的底部的色泽作要求。
3) 要采用适合的壁厚防止变形,最好在1.5mm以上4mm以下,如果需要作的很薄的话,要在相应的位置作加强的结构来保证电镀的变形在可控的范围内。
4) 在设计中要考虑到电镀工艺的需要,由于电镀的工作条件一般在60度到70度的温度范围下,在吊挂的条件下,结构不合理,变形的产生难以避免,所以在塑件的设计中对水口的位置要作关注,同时要有合适的吊挂的位置,防止在吊挂时对有要求的表面带来伤害,如下图的设计,中间的方孔专门设计用来吊挂。
5) 另外最好不要在塑件中有金属嵌件存在,由于两者的膨胀系数不同,在温度升高时,电镀液体会渗到缝隙中,对塑件结构造成一定的影响。

六、电镀工艺应用领域
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。
常用镀层应用:
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)。

电镀工艺应用


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。


七、更多成品展示





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