电镀原理及方法

电镀原理及方法电镀简单来说，电镀指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层N-L6u:i
S电镀常用公式及数据z-p8jE.`y+h公式单镀层厚度合金镀层厚度侯氏槽一次电流分布六西格玛品质论坛bk%i1U
lOs.v5~j2r镀液分散能力1.单镀层厚度2.合金镀层厚度bbs.6sq.net.r5[8N&e8rY3.侯氏槽一次电流分布CD=I(c1-c2logL)六西格玛品质论坛9wLF.GiU.H&^0I267ml、534ml及1000ml槽CD电流密度(A/ft2)I总电流(A)L与高电流密度区边缘的距离(in)c1,c2常数250ml槽CD电流密度(A/dm2)I总电流(A)L与高电流密度区边缘的距离(cm)六西格玛品质论坛-E:C*}:H)Iz$Djc1,c2常数%@!B(B?:l常数Vmq[2q(cS267ml及534ml槽-质量-SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEA.p%`wU
xc1=27.7c2=48.71000ml槽六西格玛品质论坛'?3Uh8AfH?c1=18.0c2=28.3250ml槽c1=5.10c2=5.24L介乎於0.64至8.25cm-质量-SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEA-mKO5s2[9Z4Kl#s硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水，甚至也有其他添加劑。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源，當溶解於水中會離解出銅離子，銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沈積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。|L(l&Z2DR陰極主要反應:Cu2+(aq)+2e-→Cu(s)電鍍過程浴中的銅離子濃度因消耗而下降，影響沈積過程。面對這個問題，可以兩個方法解決：1.在浴中添加硫酸銅；2.用銅作陽極。添加硫酸銅方法比較麻煩，又要分析又要計算。用銅作陽極比較簡單。陽極的作用主要是導體，將電路回路接通。但銅作陽極還有另一功能，是氧化(失去電子)溶解成銅離子，補充銅離子的消耗。wtPl{bbs.6sq.netJV,XpO)e7Z#KU)R陽極主要反應:Cu(s)→Cu2+(aq)+2e-Z_Vv$_由於整個鍍液主要有水，也會發生水電解產生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應陰極副反應:2H3O+(aq)+2e-→H2(g)+2H2O(l)六西格玛品质论坛%o
Ih5s陽極副反應:6H2O(l)→O2(g)+4H3O+(aq)+4e-結果，工件的表面上覆蓋了一層金屬銅。這是一個典型鍍浴的機理，但實際的情況是十分復雜。自催化鍍及浸漬镀表面处理是什麽?vl,q,~9c简单来说，表面处理是指改变物件的表面，从而给予表面新的性质。K~表面处理的对像可以是金属(例如钢铁)，也可以是非金属(例如塑胶)。表面处理的种类基於不同物质的表面性质有差异，而完成品所需表面新的性质要求也各有不同，所以表面处理过程有很多种类。现在列举一些例子:镀(Plating)电镀(Electroplating)JG/Jp-XF+n自催化镀(Auto-catalyticPlating)，一般称为化学镀(ChemicalPlating)、无电镀(ElectrolessPlating)等:_T-VR/LB:z浸渍镀(ImmersionPlating)阳极氧化(Anodizing)化学转化层(ChemicalConversionCoating)钢铁发蓝(Blackening)，俗称煲黑钢铁磷化(Phosphating)-质量-SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEAj\gi0d%\s}铬酸盐处理(Chromating)金属染色(MetalColouring)涂装(PaintFinishing)，包括各种涂装如手工涂装、静电涂装、电泳涂装等]}'x^4r0pR^a热浸镀(Hotdip)热浸镀锌(Galvanizing),俗称铅水热浸镀锡(Tinning)乾式镀法$pA9C6Du4K5nwPVD物理气相沈积法(PhysicalVaporDeposition)*BSB3ca3U阴极溅射c'C2X+[8s8M2v真空镀(VacuumPlating)bbs.6sq.netV&p0S2iY离子镀(IonPlating)CVD化学气相沈积法(ChemicalVaporDeposition)其他:表面硬化、加衬......电镀知识-1o3t7K5d7If4Z2`1.1表面處理(SurfaceTreatment)表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理(surfacetreatment)或稱為表面加工(surfacefinishing1.1.1金屬表面處理(metalsurfacetreatment)金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬表面加工(metalsurfacefinishing(je~xd|1.2表面處理的目的表面處理的目的可以分四大類:B$D;cRmV(1)美觀(appearance(2)防護(protection)(3)特殊表面性質(specialsurfaceproperties)(4)機械或工程性質(mechanicalorengineeringproperties){g4^ZV)v&j(1)美觀(appearance)為了提高製品之附加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍六西格玛品质论坛-o.?.Cbj0?(decorativeplating)Au,Ag,Rh,Ni,Cr,黃銅等電鍍(electroplating(2)防護(protection)六西格玛品质论坛+r+CYp.u為了延長製品的壽命,再製品表面披覆(coating)耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍(protectiveplating)Zn,Cd,Ni,Cr,Sn等電鍍.XUF#IKTk(3)特殊表面性質(specialsurfaceproperties)1.提高製品之導電性(electricalconductiuity),例如電鍍Ag,Cu.六西格玛品质论坛9x1@|~[k2.提高焊接性(soderability)在通訊急電子工業應用,例如Sn-Pb合金電鍍.3.提高光線之反射性(lightreflectivity)例如太空船,人造衛星的外殼需反射光線,Ag及Rh的鍍層被應用上.4.減小接觸阻抗(contactresistance)例如在電子組件之Au及Pd電鍍4)機械或工程性質(mechanicalorengineeringproperties)/AZu1.提高製品之強度(strenth),例如塑膠電鍍.Do!ArC9e-|a-\2.提高製品之潤滑性(bearingpropertries)例如多孔洛電鍍(porouschromiumplating),內燃機之鋁合金活塞(piston),鍍錫Sn以防止汽缸(cylinder)壁刮傷.3.增加硬度(hardness)及耐磨性(wearresistance),例如硬洛電鍍(hardchromiumplating-质量-SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEA^8zU4.提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,非金屬之電鍍.bbs.6sq.net\5.滲碳(carburizing),氮化(nitriding)之防止,例如鋼鐵表面硬化(casehardening)時在不要硬化部份鍍Cu.NJZ&PH(w
k1.3表面處理之重要性表面處理工業雖然不是工業之主流,但只有透過表面處理,製品的特性及價值才能充份發揮出來.應用電鍍(plating),陽極處理(anodizing),化成處理(convesioncoating),塗裝(coating)等工業技術,達到防蝕,增進可焊性,潤滑性,耐磨性,附著性及鋼材防止滲碳等的多項目的.{$l8Ge)UVzY:bN8h;Y所以表面處理為各種加工製造工業不可或缺的過從傳統工業到近代高科技,表面處理技術一直扮演非常重要性之角色.例如太空船,人造衛星,積體電路等之發展表面處理技術都有決定性之影響.由於表面處理對材料月異,帶動相關科技工程之進步.-质量-SPC,sixsigma,TS16949,MSA,FMEA0~9F+i+x#d(@1.6國內表面處理工業發展之方向國內表面處理工業之技術自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業務代表或代理商.往往引進之技術並非最前進者或只是局部的,因此使本國產品品質遜於外貨乃為不可避免,產品之信譽及附加價值難以提昇.國內學術機構也甚少做獨立性長期性之研究,國內欲求工業之升級,商品附加價值提高,必須大力提高表面處理技術,以達成支援各項金屬製造業,機器工業,電子工業之任務.1.6.1裝飾電鍍(decorativeplating)!^W:AE'NMh裝飾電鍍之主要目的改進產品之外觀,提高產品附加價值,其主要產品如項鍊,胸針,耳環等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一,地下小廠不需付稅捐,廢水處裡費用等,導致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環.所以發展之方向應為大廠增添新設備,提高技術水準,提高產品品質,加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合併經營才能進一步發展.1.6.2工程電鍍(engineeringplating）工程電鍍之目的是增加產品之耐蝕力,延長使用壽命,改進機械性質等.現在許多精密模具無法使用機械加工,也使用電鍍法,稱之為電鑄(electroforming工之規模較大,許多操作採用自動化,多附屬於大規模較大機器製造廠.獨立之工程電鍍廠也大都與大型機器金屬製造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤a經濟發展,工程電鍍技術水準必須精益求精,力爭上游,其發展是大有可為的工程電鍍使用支援料數量鉅大,因此廢物處理之公害問題需特別重視,稍一不慎將造成不可收拾的公害.一般中小廠為節省開支沒有廢物處理設備,或有也只供參觀檢查時之用,浪費投資,罔顧員工及環境之安全與衛生.故今後發展方向為如何協助,促使這些小廠家合併始引進或研究開發更經濟更有效新技術.工程電鍍用之化學品如進鍍成性質之添加劑,多為國外原料供應商之機密,利潤甚高,若能長期研究必能研就發展成功替代品,以減低本國電鍍工業之成本.1.6.3鍍錫(tinplating)鍍錫生產應往高速率之連續生產方向發展,唯有使用高度自動化設備才能節省日益高漲之連續工資及能源.此種設備國內無法設計製造,需向國外引進技術,近年來使用鋁罐,鋁箔,塑膠瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍,佔去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產的開發國家如印尼,菲律賓,泰國,馬來西亞等也開始生產馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(tinfreesteel)之趨勢.1.6.4熱漫鍍鋅(zinchotdipcoating)7[1OUD1H0m?[A鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式佔大多數,鍍鋅鋼片具有優良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建築如用在頂板(roofing),側板(siding),廣告牌,風管等,其次為電器及機械業.國內鍍鋅鋼片業者需淘汰更新陳舊設備,採用新式連續式熱浸鍍鋅方式生產,產量大,品質佳,產品適用性廣,成本低並加以配合耐高腐蝕力,鍍層延性,抗熱性,銲接性及美麗彩色塗裝之需求提高製品之品質.如發展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅,單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等.1.6.5陽極處理(anodizing)鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層