电镀基本原理与概念(4)

电镀基本原理与概念(4)4.4.界面物理化学表面处理过程中，金属会与水或液体接触，例如水洗、酸浸、电镀、涂装等。要使金属与液体作用，需金属表面完全浸湿接触，若不能完全接触，则表面处理将不完全，无法达到表面处理的目的。所以金属与液体接触以接口物理化学性质对表面处理有十分重要的意义。4.4.1.表面张力及界面张力液体表面的分子在表面上方没有引力，处于不安定状态称的自由表面，故具有力，此力称的为表面张力。液体的表面张力大小因液体的种类和温度而异，温度愈高表面张力愈小，到沸点时因表面分子气化自由表面消失，故张力变为零。液体和固体与别的液体交接的面也有如表面张力的作用力，称的界面张力。4.4.2.表面活性剂溶液中加入某种物质，能使其表回张力立即减小，具有此种性质的物质称的为表面活性剂。表面处理过程如洗净、脱脂、酸洗等表面活性剂被广泛应用对表面处理的光泽化、平滑化，均一化都有相当帮助。4.5.材料性质表面处理工作人员必须对材料特性充份了解，表面处理的材料大多是金属，所以首先要知道各种金属的一般性质。例如色泽、比重、比热、溶点、降伏点、抗拉强度、延展性、硬度、导电度等。5.电镀基础电镀的基本构成元素及设备：电镀使用的电流电镀溶液金属阳极与金属阴极阳极袋电镀架电镀前的处理电镀设备电镀控制条件及影响因素镀液净化镀层要求项目镀层缺陷电镀技艺金属腐蚀5.1.电镀的基本构成元素外部电路，包含有交流电源、整流器、导线、可变电阻、电流计、电压计。阴极、或镀件(work)、挂具(rack)。电镀液(bathsolution)。阳极(anode)。镀槽(platingtank)加热或是冷却器(heatingorcollingcoil)。5.1.1.镀槽构造，其典型镀槽见图5.1.2.电镀车间设备一个电镀车间必须配备下列各项设备：①防酸的地板及水沟。②镀糟及预备糟。③搅拌器。④整流器或发电机。⑤导电棒、阳极棒、阴极棒、挂具。⑥安培表、伏特表、安培小时表、电阻表。⑦泵、过滤器及橡皮管。⑧电镀槽用的蒸气、电加热等加热设备。⑨操作用的上下架桌子。⑩检验、包装、输送工件等各项设备、仪器。⑾通风及排气设备。5.2.电镀使用的电流在电镀中，一般都仅使用直流电流。交流电流因在反向电流时金属沉积又再被溶解所以交流电流无法电沉积金属。直流电源是用直流发电机或交流电源经整流器产生。直流电流是电子向一个方向流通，所以可以电沉积金属。但在有些特殊情况会使用交流电流或其它种特殊电流，用来改善阳极溶解消除钝态膜、镀层光层、降低镀层内应力、镀层分布、或是用于电解清洗等。5.3.电镀溶液，又称镀液(platingbath)电镀溶液是一种含有金属盐及其它化学物的导电溶液，用来电沉积金属。其主要类别可分酸性、中性及咸性电镀溶液。强酸镀液是pH值低于2的溶液，通常是金属盐加酸的溶液，例如硫酸铜溶液。弱酸镀液是pH值在2～5.5的间镀液，例如镍镀液。咸性镀液其pH值超过7的溶液，例如氰化物镀液、锡酸盐的锡镀液及各种焦磷酸盐镀液。5.3.1.镀液的成份及其功能金属盐：提供金属离子的来源如硫酸铜。可分单盐、盐，及错盐。例如：单盐：CuSO4;NiSO4复盐：NiSO4;(NH4)2SO4错盐：Na2Cu(CN)3导电盐：提供导电度，如硫酸盐、氯盐，可降低能量花费、镀液热蒸发损失，尤其是滚桶电镀更需优良导电溶液。阳极溶解助剂：阳极有时会形成钝态膜，不易补充金属离，则需加阳极溶解助剂。例如镀镍时加氯盐。缓冲剂，电镀条件通常有一定pH值范围，防止pH值变动加缓冲剂，尤其是中性镀液(pH5～8)，pH值控制更为重要。络合剂，很多情况，络合盐的镀层比单盐的镀层优良，防止置换沉积，如铁上镀铜，则需用络合剂，或是合金电镀用络合剂使不同的合金属电位拉近才能同时沉积得到合金镀层。稳定剂，镀液有些会因某些作用，产生金属盐沉淀，镀液寿命减短，为使镀液稳定所加的药品称的为稳定剂。镀层性质改良添加剂，例如小孔防止剂、硬度调节剂、光泽剂等改变镀层的物理化学特性的添加剂。润湿剂(wettingagent)，一般为界面活性剂又称去孔剂。5.3.2.镀液的准备将所需的电镀化学品放入在预备糟内与水溶解。(1)去除杂质。(2)用过滤器清除浮悬固体，倒入一个清洁电镀槽内。(3)镀液调整，如pH值、温度、表面张力、光泽剂等。(4)用低电流电解法去除杂质。5.3.3.镀液的维持(1)定期的或经常的分析镀液成份，用化学分析法或Hull试验(Hullcelltest)。(2)维持镀液在操作范围成份，添加各种药品。(3)去除镀液可能被污染的来源。(4)定期净化镀液，去除累积杂质。(5)用低电流密度电解法间歇的或连续的减低无机物污染。(6)间歇或连续的过滤镀液浮悬杂质。推荐阅读：山西省落实环保职责，强化环保督察(7)经常检查镀件、查看缺点。5.4.金属阳极金属阳极分为溶解性及不溶解性阳极，溶解性阳极用于电镀上是为补充溶液中电镀所消耗的金属离子，是用一种金属或合金铸成、滚成、或冲制成不同形状装入阳极篮(anodebasket)内。阳极电流密度必须适当，电流密度太高会形成钝态膜，因而使阳极溶解太慢或停止溶解，形成不溶解阳极，产生氧气，消耗镀液金属离子而必须补充金属盐。为了减小阳极电流密度，可多放些阳极，或用波形阳极增加面积，或降低电压。在酸性镀液可以用增加搅拌、增高镀液温度、增加氯离子浓度、降低pH来提高阳极容许电流密度。而碱性镀液可用增加搅拌、增加自由氰化物(freecyanide)的浓度，升高镀液温度或升高pH值，也可将某种物质加入阳极内以减少因高电流密度的阳极钝态形成。电镀使用不溶解阳极用来做传导电流，镀液金属离子需用金属盐来补充，如金镀液中用不溶解的不锈钢作为阳极，以金氰化钾来补充。在镀铬中用不溶解的铅阳极，以铬酸补充铬离子。不溶解阳极有二个条件，一是良好的导电体，二是不受镀液的化学作用污染镀液及不受侵蚀。不溶性阳极可用在控制金属离子过度积集在镀糟内，在贵金属电镀，如黄金电镀，用不锈钢做阳极，可以代替金阳极，以减低投资成本或避免偷窃的困扰。不溶解阳极将引起强力的氧化，形成腐蚀问题及氧化镀槽内物质，所以不能使用有机物添加剂。槽内的金属离子必须靠金属盐来补充。