电镀检测技术培训

电镀检测技术培训2012.10主讲人：付培敏一、分析化学概述分析化学是一门综合学科分析化学的定义：研究获得物质化学组成，结构信息，分析方法及相关理论的科学。分析化学是化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。物质世界是如何组成的？什么？——定性分析多少？——定量分析怎样？——结构分析检测误差分析：①人为原因：分析技术欠缺；粗心大意（加错试剂，计算错误，混淆样品，标准溶液配制不准确等）②设备及药剂原因：设备故障或不稳定；药剂纯度不够或失效；③检测方法原因：方法选用不适当；未在方法检测范围内进行检测；由于分析条件限制造成的无法使用最佳方法的情况；二、电镀溶液检测1.电镀溶液检测的意义：通过分析电镀溶液中的物质成分与含量，从而进行电镀药剂的补充，产品故障的预防和分析解决。通过检测可以为企业降低生产风险及成本，提供技术保证，确保产品质量。2.电镀溶液的成分电镀溶液的组成对电镀层的结构有着很重要的影响。不同的镀层金属所使用的电镀溶液的组成可以是各种各样的．但是都必须含有主盐。根据主盐性质的不同，可将电镀溶液分为简单盐电镀溶液和络合物电镀溶液两大类。主盐，络合剂，导电盐，缓冲剂，稳定剂，阳极活化剂，添加剂。2.1主盐能够在阴极上沉积出所要求的镀层金属的盐。如硫酸铜，硫酸镍等。主盐浓度偏高会使阴极极化下降，出现镀层结晶较粗，镀液的分散能力下降，而且镀液的带出损失较大，成本较高，同时还增加了废水处理的负担。主盐浓度低，则采用的阴极电流密度较低．沉积速度较慢，但其分散能力和覆盖能力均较浓溶液好。因此，主盐浓度要有一个适当的范围，并与溶液中其他成分的浓度维持一个适当的比值。有时，由于使用要求不同．即使同一类型的镀液，其主盐含量范围也不同。对于电镀形状复杂的零件或用于预镀、冲击镀时，要求较高的分散能力，一般多采用主盐浓度较低的电镀溶液。而快速电镀的溶液，则要求主盐含量高。2.2络合剂在溶液中能与金属离子生成络合离子的物质称为络合剂。如氰化物镀液中的氰化钾或氰化钠，焦磷酸盐镀液中的焦磷酸钾或焦磷酸钠等。在络合物镀液中，最具重要意义的，并不是络合剂的绝对含量，而是络合剂与主盐的相对含量，通常用络合剂的游离量来表示，即除络合金属离子以外多余的络合剂。络合剂的游离量低过高时，大量析氢会造成镀层针孔，低电流密度区没有镀层，还会造成基体金属的氢脆。络合剂的游离量低，镀层结晶变粗，镀液的分散能力和覆盖能力都较差。2.3导电盐能提高溶液的电导率，而对放电金属离子不起络合作用的物质。这类物质包括酸、碱和盐，由于它们的主要作用是用来提高溶液的导电性，习惯上通称为导电盐。如酸性镀铜溶液中的H2SO4，氯化物镀锌溶液中的KCL、NaCl及氰化物镀铜溶液中的NaOH和NaCO3等。导电盐的含量升高，槽电压下降，镀液的深镀能力得到改善，在多数情况下，镀液的分散能力也有所提高。导电盐的含量受到溶解度的限制．而且大量导电盐的存在还会降低其他盐类的溶解度。对于含有较多表面活性剂的溶液，过多的导电盐会降低它们的溶解度，使溶液在较低的温度下发生乳浊现象．严重的会影响镀液的性能。所以导电盐的含量也应适当。2.4缓冲剂用来稳定溶液的PH值，特别是阴极表面附近的PH值。缓冲剂一般是用弱酸或弱酸的酸式盐，如镀镍溶液中的硼酸，和焦磷酸盐镀液中的磷酸氢二钠等。任何一种缓冲剂都只能在一定的范围内具有较好的缓冲作用，超过这一范围其缓冲作用将不明显或完全没有缓冲作用，而是还必须要有足够的量才能起到稳定溶液PH值的作用，由于缓冲剂可以减缓阴极表面因析氢而造成的局部PH值的升高，并能将其控制在最佳值范围内，所以对提高阴极极化有一定作用，也有利于提高镀液的分散能力和镀层质量。过多的缓冲剂既无必要，还有可能降低电流效率或产生其他副作用。2.5稳定剂用来防止镀液中主盐水解或金属离子的氧化，保持溶液的清澈稳定。如酸性镀锡和镀铜溶液中的硫酸，酸性镀锡溶液中的抗氧化剂等。2.6阳极活化剂在电镀过程中能够消除或降低阳极极化的物质，它可以促进阳极正常溶解，提高阳极电流密度。如镀银溶液中的氯化物，氰化镀铜溶液中的酒石酸盐等。2.7添加剂是指那些在镀液中含量很低，但对链液和镀层性能却有着显著影响的物质。按照它们在电镀溶液中所起的作用，大致可分为如下几类。（1）光亮剂：它的加入可以使镀层光亮。（2）整平剂：具有使镀层将基体表面细微不平处填平的物质。（3）润湿剂：它们的主要作用是降低溶液与阴极间的界面张力，使氢气泡容易脱离阴极表面，从而防止镀层产生针孔。（4）应力消除剂：能够降低镀层内应力，提高镀层韧性的物质。（5）镀层细化剂：它是能使镀层结晶细化并具有光泽的添加剂。（6）无机添加剂：此类添加剂多数是硫、硒、碲的化合物及一些可与镀层金属共析的其他金属盐。这些金属离子对镀层的性能会有显著的影响，而且这种影响是多方面的。（7）抑雾剂：这是一类表面活性剂。具有发泡作用，在气体或机械搅拌的作用下，可以在液面生成一层较厚的稳定的泡沫以抑制气体析出时带出的酸雾、碱雾或溶液的飞沫。3.电镀溶液检测主要技术方法3.1滴定分析法：①酸碱滴定法：利用酸和碱在水中以质子转移反应为基础的滴定分析方法（也称中和法）。可用于测定酸、碱和两性物质。例如：氢氧化钠，硫酸含量的测定；②氧化还原滴定法：是以溶液中氧化剂和还原剂之间的电子转移为基础的一种滴定分析方法。例如：COD测定，次氯酸钠的测定；③沉淀滴定法：是以沉淀反应为基础的一种滴定分析方法。例如：硝酸银滴定溶液中氯离子（低含量）以及游离氰化物；④配位滴定法：是以配位反应为基础的一种滴定分析法，可用于对金属离子进行测定。例如：EDTA测定溶液中锌，镍含量。⑤电位滴定法是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法优点：使用不同的指示电极，电位滴定法可以进行酸碱滴定，氧化还原滴定，配位滴定和沉淀滴定。普通滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点，如果待测溶液有颜色或浑浊时，终点的指示就比较困难，或者根本找不到合适的指示剂。。3.2重量法被测成分与试剂作用，生成组成固定的难溶性化合物沉淀，称量沉淀的质量，计算该成分在样品中的含量。例如：氯化银沉淀法测定氯离子（高含量）；硫酸镍主含量测定。3.3紫外可见分光光度计法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。200～400nm为紫外光区，400～760nm为可见光区例如：二苯碳酰二肼显色法测六价铬，总铬；吡唑啉酮显色法测总氰化物；总磷总氮的检测。3.4原子吸收分光光度计法元素在高温加热后原子化，成为基态原子蒸汽，对元素空心阴极灯发射的特征辐射进行选择性吸收。在一定浓度范围内，其吸收强度与试液中被的含量成正比。分为：火焰原子吸收分光光度计；石墨炉原子吸收分光光度计。前者原子化的温度在2100℃～2400℃之间，后者在2900℃～3000℃之间。火焰原子吸收分光光度计，利用空气—乙炔测定的元素可达30多种，灵敏度在ppm级，石墨炉原子吸收分光光度计可以测定近50种元素，灵敏度在ppb级。3.5气相色谱法是一种利用混合物中诸组分在两相间（流动相与固定相）的分配原理以获得分离的方法。（利用固定相对样品中各组分吸附或溶解能力不同的原理）可以进行定性和定量分析。主要用于有机物的检测。4.电镀溶液主要检测指标分析方法汇总4.1锌高浓度锌：（0.5g/L以上）①二甲酚橙指示剂，EDTA滴定法适用于氰化镀锌，锌酸盐镀锌溶液检测。②PAN指示剂，EDTA滴定法适用于酸性镀锌溶液检测。③铬黑T指示剂，EDTA滴定法适用于硫酸盐镀锌，氯化钾镀锌溶液检测。低浓度锌：（0.5g/L以下）原子吸收分光光度计法（溶液稀释至0.5mg/L以内后检测）4.2铬高浓度铬：（1g/L以上）①硫酸亚铁铵滴定法适用于普通镀铬，复合镀铬，镀黑铬溶液检测。②硫代硫酸钠滴定法适用于普通镀铬溶液检测。低浓度铬：（1g/L以下）①原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）②二苯碳酰二肼分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测，通过吸光度大小来判断稀释倍数，对于总铬的检测，需先将三价铬氧化成六价铬）4.3铜高浓度铜：（1g/L以上）①EDTA滴定法（PAN指示剂）适用于氰化镀铜，酸性镀铜，焦磷酸盐镀铜溶液检测。②硫代硫酸钠滴定法（碘量法）适用于氰化镀铜溶液检测。低浓度铜：（1g/L以下）①原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）②铜试剂分光光度法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）4.4镍高浓度镍：（1g/L以上）①EDTA滴定法（紫脲酸铵指示剂）适用于各种镀镍溶液检测，不同镀镍工艺检测的区别在于加入掩蔽剂的种类和加入量。②铬黑T指示剂，EDTA滴定法适用于酸性镀镍溶液检测。低浓度镍：（1g/L以下）①原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）②丁二酮肟分光光度法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）4.5铁高浓度铁：（1g/L以上）①EDTA滴定法（磺基水杨酸指示剂）适用于三价铁的检测。②重铬酸钾滴定法（二苯胺磺酸钠指示剂）适用于二价铁的检测。③磺基水杨酸分光光度法适用于三价铁的检测。低浓度锌：（1g/L以下）①原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）②邻菲啰啉分光光度法（适用于铁含量0.1g/L以下，溶液稀释至0.5mg/L以内）4.6金高浓度金：（1g/L以上）①重量法适用于氰化镀金，酸性镀金溶液检测。②硫代硫酸钠滴定法（碘量法）适用于碱性镀金溶液检测。低浓度金：（1g/L以下）原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）4.7银高浓度银：（1g/L以上）①硫氰酸钾滴定法（茜素红，铁铵矾指示剂）适用于氰化银溶液检测。②硫氰酸钾滴定法（铁铵矾指示剂）适用于氰化银，亚铁氰化钾镀银溶液检测。低浓度银：（1g/L以下）原子吸收分光光度计法（溶液稀释至2mg/L以内后检测）4.8锡总锡①碘滴定法（铝还原碘量法）②EDTA滴定法（二甲酚橙指示剂）二价锡碘滴定法（酸性溶液碘氧化法）4.9氰化物高浓度氰化物：（0.2g/L以上）硝酸银滴定法适用于游离氰化物的检测，以及进行处理后的（蒸馏或加破络剂后）总氰化物的检测。低浓度氰化物：（0.2g/L以下）异烟酸-吡唑啉哃分光光度法（通过稀释或控制取样量来使得氰化物含量在0.25mg/L以内）4.10硼酸①氢氧化钠滴定法（甘油处理，酚酞指示剂）②氢氧化钠滴定法（草酸钾处理，甲基红-酚酞-丙三醇混合指示剂）4.11硫酸①氢氧化钠滴定法（甲基橙指示剂）②硫酸钡分光光度法4.12盐酸氢氧化钠滴定法（酚酞指示剂）4.13氢氧化钠盐酸滴定法（酚酞指示剂）4.14碳酸钠盐酸滴定法（甲基橙指示剂）4.15氯化物①重量法（氯化银沉淀）②硝酸银滴定法（铬酸钾指示剂）③氯离子选择性电极法4.16柠檬酸铵硫代硫酸钠滴定法（高锰酸钾氧化-碘量法）4.17焦磷酸根①EDTA滴定法（锌处理，铬黑T指示剂）②磷铋钼分光光度法4.18酒石酸钾钠①硫代硫酸钠滴定法（高锰酸钾氧化-碘量法）②乙酸铅滴定法三、电镀产品检测检测项目及方法1.外观检验①表面缺陷：镀层表面不能有针孔、麻点、起皮、起泡、脱落、阴阳面、斑点、烧焦、暗影、树枝状和海绵沉积层以及漏镀现象。②光泽性：产品表面镀层的反光性，一般分镜面光泽、半光泽、亚光等，主要以目视和与样板比对为主。③覆盖性：指产品经过电镀处理后，在其规定应覆盖的部位表面是否完全被镀层所覆盖。对于内孔和形状复杂的零件应加强这种性能的检测。④色泽：对于零件表面要求具有钝化膜层的镀层，外观检验时应达到规定的钝化色泽（如黑钝，蓝白钝等）检测项目及方法2.镀层与基材结合力①弯折法：薄片零件可将其弯折至两个面层90°角，反复弯折直至断裂，用肉眼或4-5倍放大镜观