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电镀基础知识100问(一)

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电镀基础知识100问(一)

发布日期:2016-12-15 作者:江苏泰禾达机械有限公司 点击:

1.电解液为什么能够导电?

答:电镀设备中电解液导电与金属导体的导电方式是不一样的。在金属导体中,电流是靠自由电子的运动输送的,在电解液中是由带电的离子来输送电流。在电解液中由于正负离子的电荷相等,所以不显电性,我们叫做电中性。当我们对电解液施加电压时,因强大的电场的吸引力,离子分别跑至与自己极性相反的电极。阳离子跑向阴极,阴离子跑向阳极。它们的运动使电流得以通过,这就是电解液导电的道理。

2。在电镀过程中,挂具发热烫手,是由于镀液温度太高造成的吗?

答:挂具的发热虽然与溶液的温度有关系,但主要的原因是:

(1)通过挂具的电流太大。

(2)挂具上的接触不良,电阻增高而使挂具发热。

3.控制电镀层厚度的主要因素是什么?

答:控制电镀层厚度的主要因素为电流密度、电流效率与电镀时间。

4.黄铜镀层与青铜镀层是同一样的台金镀层吗?

答:不是,黄铜镀层是铜和锌的合金镀层,青铜镀层是铜和锡的合金镀层。

5.法拉第定律是表示什么关系的,试述法拉第的第一定律和第二定律?

答:法拉第定律是描述电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系的,又称为电解定律。

法拉第第一定律:金属在电解时所析出的重量与电解液中所通过的电流和时间成正比。

W=KIt

W——析出物质的重量(g)

K——比例常数(电化当量)

I——电流强度(安培)

t——通电时间(小时)

法拉第第二定律:同量电流通过不同电解液时,则所析出金属之重量与各电解液之化学当量成正比。

K=CE

C——比例常数。 E——化学当量

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6.为什么镀件从化学除油到弱酸蚀,中间要经清水洗净?

答:因为通常的化学除油溶液都是碱性的,如果把除油溶液直接带进酸腐蚀溶液中,就会起酸、碱的中和反应,降低了酸的浓度和作用。中和反应的生成物粘附在工件上,会影响镀层的质量。故工件在化学除油后,一定要经清水冲洗干净,才能进入酸腐蚀的溶液。

7.电镀层出现毛刺、粗粒,通常是那些原因造成的,如何解决?

答:镀层出现毛刺、粗粒,主要是镀液受悬浮杂质污染所造成的。其来源是:空气中的灰尘、阳极的泥渣、金属杂质的水解产物。此外,还有镀液成分不正常和操作条件不合要求等等。解决的办法是:调正镀液成分和操作条件。如果是悬浮杂质所造成,则应将镀液过滤。

8.配制电镀液的基本程序如何:

答:配制电镀液的基本程序如下:

(1)将汁量好的所需电镀药品先放入开料槽(小槽)内,再加入适量的清水溶解,注意勿将药品直接倒入镀槽内。

(2)溶液所含的杂质,可以先用各种化学方法清除,并以活性炭处理。

(3)已处理静置好的溶液,滤入清洁的镀槽中,加水至标准量。

(4)调节好镀液工艺规范(pH值、温度、添加剂等)。

(5)最后用低电流密度进行电解沉积,以除去其它金属离子杂质,直至溶液适合操作为止。

9.为什么桂具要涂上绝缘材料?

答:挂具制造一般除挂勾和产品接触导电部分外,其余均应涂上绝缘材料,以减少电流损耗和金属损失,确保产品有效面积电镀,提高有效电流,并使挂具耐用。

10.硫酸、盐酸除锈效果怎样?硝酸能否除锈?

答:产品除锈一般以采用浓盐酸效果最好,能达到效率高,即使时间过长了些也不致产生过腐蚀,损坏基体金属的现象。硫酸除去表面锈渍较好,但除锈很慢,而时间过长了又产生过腐蚀现象,对产品基体损坏较大。硝酸不能用于除锈,因其氧化性很强,遇金属即进行氧化,产生大量的氧化氮剧毒气体。

11.镀前处理对电镀层的质量有何影响?

答:从长期的生产实践证明,电镀生产中所发生的质量事故,大多数并不是由于电镀工艺本身所造成。多半是由于金属制品的镀前处理不当所致。将别是镀层的平整程度、结合力、抗腐蚀能力等性能的好坏,与镀前处理的质量优劣更是密切相关。金属制品在电镀以前的表面状态及其清洁程度是能否取得优质镀层的重要环节。在粗糙的金属表面,很难获得平滑光亮的镀层,而且镀层孔隙也多,使防蚀性能减低。金属表面如果存有某种油垢物,也不能获得正常的镀层。

12。在氰化物镀液中,游离氰化物的定义是什么?

答:在氰化物镀液中,未结合在络盐内的多余氰化物就叫做游离氰化物。例如在氰化镀铜液中的游离氰化物就是形成[Cu(CN)3]= 络离子以外的多余氰化物。

13.在氰化镀铜中,阳极产生钝化,溶解不良,游离氰化物的含量为什么会升高?

答:在氰化镀铜电镀时,阳极溶解不良,虽然一部分氰根在阳极上氧化消耗了,但在阴极上由于铜氰络离子的放电,产生了更多的游离氰根,而使镀液中的游离氰化物含量升高。

14.酸性光亮镀铜的阳极材料对镀层质量有什么影响?

答:在酸性光亮镀铜工艺中,若使用电解铜阳极,极易产生铜粉,引起镀层粗糙,而且光亮剂的消耗快,所以应采用含有少量磷(0。1~0。3%)的铜阳极,可以显著地减少铜粉。但若采用含磷量过高的铜阳极,则将使阳极溶解性能变差,致使镀液中的铜含量下降。

15。镀镍液中,阳极面积缩小,阳极电流密度增加,这时溶液的pH值是上升还是下降?

答:溶液的pH值下降。这是因为阳极减少,电流密度增加,阳极发生钝化而不溶解,阳极钝化后,析出氧气,溶液中H<SUP>+</SUP>增加,因而酸性增加,pH下降。

16.镀镍液中,要促进阳极溶解,应添加什么?加入多量的硼酸可以吗?

答:要促进镍阳极的溶解,应加入适量的氯离子。硼酸没有促进镍阳极溶解的作用。

17.光亮镀镍溶液要注意那些有害杂质的干扰影响?

答:光亮镀镍要注意:

(1)工业原料不纯。如硫酸镍含有铜、锌及硝酸根,阳极镍板含有铁等杂质;

(2)生产过程的污染。如清洗不彻底,从产品或挂具带进的铜、铬。有机添加剂的分解产物。这些都是光亮镀镍的有害杂质,要注意排除。

18.镀镍套铬后出现脱皮、扑落现象,主要是由于镀前处理不良所造成的吗?

答:镀镍套铬后出现镀层剥离现象,镀前处理不良是一个因素,但不一定全是由于镀前处理不良所造成,它与镀液的状况以及产生双层镍的现象有关。

19.为什么不能使用金属铬作为镀铬阳极?

答:镀铬不采用可溶性金属铬作为阳极,主要是它在镀铬过程中极易溶解。阳极金属铬溶解的电流效率大大地高于阴极金属铬沉积的电流效率。这样,随着电镀过程的进行,势必造成镀液中铬含量愈来愈高,致使无法实现正常的电镀。而且以金属铬作为阳极,它主要以三价铬离子形式溶解进入溶液中,使镀液中的三价铬离子大量积累。同时由于金属铬很脆,难以加工成各种形状,所以不能用全金属铬作为阳极,一般都采用铅或铅合金来作为镀铬过程中的阳极。

20.镀铬层中产生部分棕色膜,这是什么原因?

答:镀铬层中产生部分棕色膜,主要是硫酸根不足所造成的。此外,槽液温度过低或受杂质(如Cl-)干扰,也会在铬镀层中产生棕色的膜。

21。什么是电解?

答:当电流通过电解液时,在电极上发生的氧化还原反应使电解质在电流作用下被分解的过程就叫做电解。通电时电解质的阳离子移向阴极,并在阴极得到电子而被还原成新物质;阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子而被氧化成新物质。有时在阳极上也发生电极材料的氧化作用。例如电解熔融的氯化钠。

NaCl→Na++Cl-

阴极 Na++e→Na

阳极 2Cl--2e→Cl2↑

电解工业在国民经济中起着巨大的作用,许多有色金属和稀有金属的冶炼,化学工业产品的制备以及电镀、电抛光、阳极氧化等都是通过电解来实现的。

22.什么是电镀?

答:借电解作用,在金属制件表面上沉积一薄层其它金属的方法,就叫做电镀。电镀包括镀前处理(除油、除锈)、镀上金属层和镀后处理(钝化、除氢)等过程。用于防止金属制品腐蚀,修复磨损部分,增加耐用性,反光性,导电性和美观等。电镀时将金属制件作为阴极,所镀金属板或棒作为阳极,分别挂于铜制的极棒上面浸入含有镀层成分的电解液中,通入直流电。

在个别情况下,也有用不溶性阳极,例如镀铬时用铅或铅锑合金阳极。

23。何谓电流强度?

答:电流强度简称电流,是指单位时间内通过导体横截面的电量。单位是安培,简称安(A)。

24.电流密度是什么?如何计算?

答:电流密度是指每单位面积的电极上的电流强度。电镀上是以一平方分米为基本计算单位,所以,通过一平方分米电极面积的电流强度就称为该电极的电流密度。阴极电流密度用DK表示,阳极电流密度用DA表示,单位是安培/平方分米,即A/d㎡。(国外也有用安培/平方英寸表示)。例如镀件总面积为50平方分米,使用的电流为100 安培,则电流密度为100安培÷50平方分米=2安培/平方分米。阴极电流密度对镀层质量影响很大,过高过低都会产生质量低下的镀层。电流密度还直接决定镀层沉积速度,影响生产效率。

25.什么叫做电流效率?

答:电流通过电镀溶液在阴极上所析出金属的重量,并不一定和电解定律(电解时电板上析出或溶解物质的重量与电流通过的电量成正比)理论计算的重量相符合,一般是比理论量少。这是由于电解时不单纯地进行金属离子放电还原成金属,而且还进行别的副反应。例如氢的析出,就会消耗一定的电量。因此,要析出一定量的金属时,其实际所需的电流比理论计算值要大。故按理论计算所需的电流值和实际需要的电流值之比,就叫做电流效率。电流效率愈高,电能的浪费愈少。

26.已知电流密度和电镀时间,如何求得电镀层的厚度?

答:首先根据镀种得出该工艺的电流效率,同时查表得出该金属的电化当量和密度(比重),然后按下公式进行计算:

镀层厚度d的计算公式(d:微米)

d=(C×Dk×t×ηk×100)/(60×r)

电镀时间t计算公式(t:分钟)

t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk×100)

阴极电流密度Dk计算公式(Dk:A/dm2)

Dk=(60×r×d)/(C×t×ηk×100)

阴极电流效率计算公式:

ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk×100)

C=电化当量(克/安培·小时)

Dk=阴极电流密度(安培/平方分米)

t=电镀时间(分)

ηκ=阴极电流效率(%)

r=电镀层金属密度(克/厘米3)

例:已知镀镍液电流效率95%,阴极电流密度为2.5A/d㎡,电镀20分钟后所得镀层厚度是多少? 查表得镍的电化当量为1.095密度8.8

d=(C×Dk×t×ηk)/60r=1.095×2.5×20×95%×100 /(60×8.8) =9.85um

27。什么是阳极性镀层和阴极性镀层,对于铁基体来说,锌、铜、镍、铬、铜锡合金等镀层是属于那一类的镀层?

答:按照镀层金属与基体金属之间的电化关系来分类,可以将镀层分为阳极镀层和阴极镀层,在一般的条件下,镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位为负时,叫做阳极镀层,反之,叫做阴极镀层。锌镀层的电极电位比铁基体的电极电位为负,故锌镀层属阳极性镀层。铜、镍、铜锡合金镀层的电位比铁基体的电位为正。故属阴极性镀层。铬镀层按标准电位来说,比铁为负,然而因铬镀层易于纯化,使电位趋向于正,所以也属于阴极性镀层。由于金属的电位随着条件的不同而发生变化,所以镀层究竟属于阳极镀层还是阴极镀层也可能发生变化。例如在一般条件下,锡镀层对铁来说是阴极镀层,但是在有机酸中,它却成为阳极镀层了。

28.阳极镀层和阴极镀层对基体金属的保护作用是怎样的?

答:阳极镀层的保护原理是基于镀层的电位较基体金属为负,它的电溶压较大,就成为腐蚀电池中的阳极,从而延迟了基体金属的腐蚀。即使在基体金属有稍许暴露时,镀层仍能起防护作用,所以,阳极镀层上孔隙的多少,对防护性能的影响很小,就厚度而言,镀层的厚度愈大,防护性愈强。阴极性镀层对基体金属只起纯机械的隔离作用,没有象阳极镀层的电化保护作用,所以一定要在镀层孔隙率很少的情况下才有保护作用,否则,在镀层的孔隙或破损处,基体金属将作为腐蚀电池的阳极,加速了基体金属的腐蚀。一般镀层的孔隙率随着镀层厚度的增加而减少,故厚度越大,阴极镀层的保护性能也越强。

29。镀件电镀前一般的质量要求如何?

答:镀件进行电镀前一定要做到无氧化皮、无锈、渍、无油污,表面能完全被水润湿,不挂水珠。

30.镀件电镀完毕之后,为什么要用清水冲洗干净?

答:因为产品电镀完毕出槽之后,表面及孔洞粘附有大量的镀液,而镀液本身通常都有一定的腐蚀性。如果不清洗干净,会对镀层及基体产生腐蚀,影响了产品的外观及防护性能。故镀件出槽后,应即用清水冲洗干净,然后加以干燥。 31。生铁铸件为什么比其它钢铁零件难于电镀?

答:铸造出来的生铁零件,其表面往往是凹凸不平及多孔的,在这样的表面上只会得到粗糙而多孔的镀层。此外,在生铁的表面上,还存有游离的石墨,它不但影响到镀层与基体金属的结合,同时,在镀层存有孔隙的情况下,它便成为腐蚀电池的阴极,使镀层金属迅速破坏,生铁中的石墨,有时还具有降低氢超电压的作用,造成氢容易在该处析出,阻碍了金属的沉积,所以,铸造的生铁零件比其它的钢铁零件难于电镀。

32。在氰化镀铜中,游离氰化物不足时,应添加什么?加入氰化亚铜可以吗?

答:在氰化镀铜中,游离氰化物不足时,应添加氰化钠(或钾)。如加入氰化亚铜,则使游离氰化物进一步降低,铜镀层变得结晶粗大和粗糙。

CuCN+2NaCN=Na2Cu(CN)3

33.在配制氰化镀铜液时,将粉末状的氰化亚铜用温热的水溶解,然后加入镀槽,这样操作对吗? 答:不对。因为氰化亚铜是难溶于水的。应将氰化亚铜溶于氰化钠(或钾)的溶液中,氰化钠的量为氰化亚铜的1.15倍。

34。在氰化镀铜溶液中,使用空气搅拌合适吗?

答:在氰化镀铜溶液中,不宜使用空气搅拌。因为空气中的二氧化碳会与溶液中的碱反应生成碳酸盐。过量的碳酸盐会对铜镀层产生不良的影响。 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

25.硫酸镀铜溶液中的硫酸,它有什么作用?含量的高低对镀层有何影响?

答:硫酸镀铜溶液中的硫酸有如下几种作用:

(1)防止铜的水解而形成氧化亚铜或其它碱式盐类沉淀。

(2)减低铜离子的有效浓度,使铜镀层的结晶细致。

(3)降低溶液的电阻,提高溶液的导电度,减少电能的消耗。

(4)防止在高电流密度下产生粗糙或树枝状的镀层。

镀液中硫酸含量一般为60~80克/升,含量太高或太低都不适宜,太多时它能使镀层发脆,并降低硫酸铜的溶解度。太少时能造成镀层粗糙,阳极钝化及溶液的分散能力减低等故障。

36.硼酸在镀镍溶液中有什么作用,如果硼酸不足,将会出现什么情况?

答:硼酸是镀镍溶液的缓冲剂,起缓冲镀液pH 值的作用。当浓度达到31克/升以上时,才有显著的作用,但不能过高,因为硼酸在常温下的溶解度约40克/升左右。由于硼酸的缓冲作用,使阴极区溶液的pH值不致产生急剧的变化,因而能允许使用较高的阴极电流密度而不致在阴极上析出氢氧化物。它还具有提高阴极极化和改善镀层性质的作用。但是它的含量过多会降低阴极电流效率。低于20克/升时缓冲作用很弱,而使镀液的pH值变化加剧,影响电镀层的质量,甚至使电镀过程无法进行。

37.镀镍时,阳极附近电解液的pH值与阴极附近电解液的pH值那一个高,为什么?

答:是阴极附近电解液的pH值高。这是由于在电解过程中,阴极上析出氢气而使pH值上升。 2H++3→H2↑

38.镀锌后的钝化膜层,白色钝化与彩色钝化层那一种的耐腐蚀性能好?

答:镀锌后的钝化膜层,彩色钝化比白色钝化的耐腐蚀性能好。这是因为进行钝白处理时,是将已经形成的彩色钝化膜在漂白处理的溶液中溶解掉一层,使彩色钝化膜变成白色。由于白钝化膜层比彩色钝化膜层薄,故耐腐蚀性能降低。

39.用碳酸钡处理镀铬液中过多的硫酸,一克硫酸该用多少克碳酸钡?

答:要除去1克的硫酸,理论上需要约2克的碳酸钡。

40.新配制的纯铬酸溶液为什么镀不出铬来?为什么要进行电解处理后或加些老镀液才能镀出质量良好的镀层?

答:新配制的纯铬酸溶液,如果没有三价铬和催化阴离子,是不易接在阴极电解还原的,铬酸中的六价铬离子不还原至三价铬离子,也不还原为金属铬。电解的结果就相当于水的分解,在阴极上产生氢气2H++2e→H2↑,在阳极上产生氧气4OH--4e→2H2O+O2↑。所以镀不出铬来。当溶液加入硫酸后,它与溶液中的三价铬生成复杂的带正电荷的硫酸铬[Cr4O(SO4)(H2O)4]2+,因硫酸根离子半径小,电荷高,所以易被带正电的硫酸铬吸附,穿过碱式铬酸铬胶体粘膜,促使Cr离子能在阴极上放电析出金属铬。新配制的镀铬液中,由于没有三价铬,铬就不易镀上,故需要进行电解处理以产生三价铬。加些老镀液的目的也是使镀液中含有一定量的三价铬以利于金属的析出。


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