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一文简单了解常见的电镀工艺?
2024-11-21
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工件通过电镀后,不仅可以获得漂亮的外观同时还拥有良好的耐腐性及导电性。那么,什么是电镀,电镀常见的工艺有哪些?下文简单描述,让你快速了解电镀

电镀是包材表面处理的“美容师”,它能使基材上获得功能性、装饰性和防护性良好的金属膜层,其产品无处不在,无论是在什么领域,还是在人们衣食住行的哪个方面都可找到电镀成果的闪光点。本文分享了电镀的相关知识,内容供优品包材系统的采供朋友们参考:

一概述

1、概念电镀就是通过电沉积的方式在工件表面镀一层或多层金属镀层,给予工件美丽的外观或特定的功能要求。电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的金属制品做阴极,镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸。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、润滑性、耐热性、和表面美观。 2、原理在盛有电镀液的镀槽 中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的负极和正极联接。电镀液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。通电后,电镀液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。阳极的金属形成金属离子进入电镀液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。在有些情况下,如镀铬,是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极,它只起传递电子、导通电流的作用。电解液中的铬离子浓度,需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。电镀时,阳极材料的质量、电镀液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。 3、作用利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。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。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。镀层大多是单一金属或合金,如钛靶、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。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,如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。

二性能

1、电镀件的主要性能是指工件与金属的结合力、抗蚀性能、耐热性、机械强度 结合力结合力的大小与材料本身有关(SUS304钢板、厚度0.35MM、尺寸32*40CM),化学、物理性能有关,不同种类的材料与金属镀层之间的结合力相差很大. 抗蚀性能电镀件因镀层组合以及镀层厚度的不同,其抗蚀性能有很大差别.电镀件的抗蚀性之所以比具有同样镀层的金属件高,是因为电镀件的腐蚀不同于金属件的腐蚀.首先,电镀件是按照阳极保护机理腐蚀的,轻者因镀层完全被腐蚀,导致镀层溶解,镀层完全脱落.因此,对于要求抗蚀性能很高的电镀件,应采用双层镍或多层镍体系.其次,金属镀层不可能形成腐蚀电池原理,即使出现腐蚀,也不可能向深度延伸,只作横向扩展 . 耐热性耐热性主要取决于金属镀层(镍、铬)本身的耐热能力,以及金属镀层的结合力. 机械强度电镀件的机械强度与材料(镍、铬)有密切相关,一般情况下, 电镀后其钢性均有所提高. 2、影响金属与材料结合力力的主要因素 钢板为了保证镀层与钢板基体的结合力,在选择钢板时应当考虑:钢板的尺寸、型号、材料的均匀性及稳定性,钢板表面的硬度要适中,内应力( 205 N/mm2),抗拉强度(520N/mm2), 采用具有良好电镀性能的钢板等等。 拉丝钢板上的拉丝纹路深浅要一致,目前采用进口2000目水砂纸,其次不能出现斜丝、乱丝,否则也会出现钢板与电镀镍之间的结合力。 钢板表面预处理钢板表面预处理工序是指主要有拉丝(机械粗化)、脱脂、活化,这些工序对结合力的影响都很大 。 镀层厚度镀层的结合力与它的结构有关,其原因有两个方面:第一,不同厚度的镀层所具有的应力大小不同.第二,镀层结构不同,镀层与钢板的热膨胀系数不同,镀层的韧性也不同。

三系统组成

1、电镀设备

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电镀最大的功能优势是:在金属和非金属零件表面,都可以形成一层全新且光泽度极高的金属层,直接提升了原零件的视觉档次。相对于直接用金属成型零件,成本要低得多。对同一部件表面特定区域进行电镀,可用特制的蜡和涂料涂在不需要电镀的区域,铬镀被广泛用于交通工具和家具产业的表面处理
        2、主要材料
      电镀金属的种类约有30多种,其中应用较广的有镀锌,鎘,铜,镍,铬,银,锡,金,铁,鈷,铅,锑,铂,钛,铹等十多余种。除单金属镀层外,还有很多合金镀层,例如镀铜锡,铜锌,铜镍,镍铁,铅锡,锌锡,锌铁,锌镍,铜鎘,锌鎘,锡铁,锡鈷,钨铁等。塑料方面,ABS最为常用,因为ABS能承受60°C(140°F)的电镀高温,并且其电镀层和非电镀层结合强度高,大多数金属可以进行电镀,但是不同的金属具有不同等级的纯度和电镀效率。其中最常见的有:锡,铬,镍,银,金和铑(铑:白金的一种,极其昂贵且能长久保持高亮度,可以对抗大多数化学物质和酸。最常用于对产品表面光泽度要求极高的产品,如奖杯和奖牌),镍金属不可用于电镀接触皮肤的产品,因为镍对皮肤有刺激性且有毒性 3、镀层说明按照镀层,可分为镀铬、镀铜、镀镉、镀锡、镀锌等等。

四工艺流程
        1、基本工序(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

2、各工序作用 

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1)前处理
施镀前的所有工序称为前处理﹐其目的是修整工件表面﹐除掉工件表面的油脂﹐锈皮﹐氧化膜等﹐为后续镀层的沉积提供所需的电镀表面。前处理主要影响到外观,结合力﹐据统计﹐60%的电镀不良品是由前处理不良造成﹐所以前处理在电镀工艺中占有相当重要的地位。在电镀技朮发达的国家﹐非常重视前处理工序﹐前处理工序占整个电镀工艺的一半或以上﹐因而能得到表面状况很好的镀层和极大地降低不良率。
解胶零件表面在催化液中所吸附的胶体钯并不具有催化活性因为其周围被二价锡离子所包裹着,需要通过解胶工序溶解钯周围的二价锡使其裸露并真正具有催化活性。
光亮镍使零件外观具有镜面光亮效果,颜色白中偏黄,在零件遭受腐蚀介质产生腐蚀时,由于光亮镍镀层中含硫电位较半光亮镍低,作为阳极性镀层优先腐蚀,并且腐蚀方向由纵向变成横向,避免了大而纵深的腐蚀结果,从而大大延缓了零件腐蚀的速率。
粗化
使零件表面形成微观粗糙增加电镀面与注塑件的的接触面积,增加镀层与零件表面的结合力。
喷砂除去零件表面的锈蚀﹐焊渣﹐积碳﹐旧油漆层﹐和其它干燥的油污﹔除去铸件﹐锻件或热处理后零件表面的型砂和氧化皮﹔除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕﹔降低零件表明的粗糙度﹐以提高油漆和其它涂层的附着力﹔使零件呈漫反射的消光状态

磨光除掉零件表明的毛刺﹐锈蚀﹐划痕﹐焊缝﹐焊瘤﹐砂眼﹐氧化皮等各种宏观缺陷﹐以提高零件的平整度和电镀质量。

抛光抛光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度﹐获得光亮的外观。有机械抛光﹐化学抛光﹐电化学抛光等方式。

脱脂除油除掉工件表面油脂。有有机溶剂除油﹐化学除油﹐电化学除油﹐擦拭除油﹐滚筒除油等手段。
酸洗除掉工件表面锈和氧化膜。有化学酸洗和电化学酸洗。

2)电镀
在工件表面得到所需镀层﹐是电镀加工的核心工序﹐此工序工艺的优劣直接影响到镀层的各种性能。此工序中对镀层有重要影响的因素主要有以下几个方面﹕

主盐体系每一镀种都会发展出多种主盐体系及与之相配套的添加剂体系。如镀锌有氰化镀锌﹐锌酸盐镀锌﹐氯化物镀锌(或称为钾盐镀锌)﹐氨盐镀锌﹐硫酸盐镀锌等体系。每一体系都有自己的优缺点﹐如氰化镀锌液分散能力和深度能力好﹐镀层结晶细致﹐与基体结合力好﹐耐蚀性好﹐工艺范围宽﹐镀液稳定易操作对杂质不太敏感等优点。但是剧毒﹐严重污染环境。氯化物镀锌液是不含络合剂的单盐镀液﹐废水极易处理﹔镀层的光亮性和整平性优于其它体系﹔电流效率高﹐沉积速度快﹔氢过电位低的钢材如高碳钢﹐铸件﹐锻件等容易施镀。但是由于氯离子的弱酸性对设备有一定的腐蚀性﹐一方面会对设备造成一定的腐蚀﹐另一方面此类镀液不适应需加辅助阳极的深孔或管状零件。

添加剂添加剂包括光泽剂,稳定剂,柔软剂,润湿剂﹐低区走位剂等。光泽剂又分为主光泽剂﹐载体光亮剂和辅助光泽剂等。对于同一主盐体系﹐使用不同厂商制作的添加剂﹐所得镀层在质量上有很大差别。总体而言欧美和日本等发达国家的添加剂最好﹐台湾次之﹐大陆产的相对而言比前两类都逊色。主盐与具体某一厂商的添加剂的联合决定了使用的镀液的整体性能。优秀的添加剂能弥补主盐某些性能的不足。如优秀的氯化物镀锌添加剂与氯化物主盐配合得到的镀液深镀能力比许多氰化镀锌镀液的深度能力好。3)电镀设备
挂具方形挂具与方形镀槽配合使用﹐圆形挂具与圆形镀槽配合使用。圆形镀槽和挂具更有利于保证电流分布均匀﹐方形挂具则需在挂具周围加设诸如铁丝网之类的分散电流装置或缩短两侧阳极板的长度﹐使用如图所示的椭圆形阳极排布。搅拌装置促进溶液流动﹐使溶液状态分布均匀﹐消除气泡在工件表面的停留。电源直流﹐稳定性好﹐波纹系数小。3、后处理电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能﹐如耐蚀性﹐抗变色能力﹐可焊性等。脱水处理﹕水中添加脱水剂﹐如镀亮镍后处理钝化处理﹕ 提高镀层耐蚀性﹐如镀锌防变色处理﹕水中添加防变色药剂﹐如镀银﹐镀锡﹐镀仿金等提高可焊性处理﹕如镀锡。因此后处理工艺的优劣直接影响到镀层这些功能的好坏。

五化妆品包材应用

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在化妆品包材行业,因电镀后的涂层不能与内容物直接接触,因此电镀工艺主要应用在外组件,如各种包材外壳口红外壳、瓶盖外壳、化妆工具组件等等。


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