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电镀基础培训资料


电镀及设备培训资料
工务部

前言

前言
本资料主要从电镀基本原理和设备构造着手,通过对电镀 原理和设备构造的简单讲解,使大家对电镀相关知识有初步的 了解。对设备结构及流程进行说明,同时将各部品的结构、及 工作原理进行讲解,并指出可能影响产品质量的重要结构及动 作部分。为现场生产中更好地理解并控制重要品质项目提供帮 助。 由于时间紧迫及水平有限,资料中的内容可能有错漏之处, 欢迎大家指正。同时欢迎大家以各自所在的领域为出发点,对 本资料提出改善建议。

工务部 2009年2月2日

目录

目录
1、 2、 3、 4、 5、 电镀简介。。。 。。。。。。。。。。4 电镀原理及基础。。。。。。。。。。 8 连续电镀设备分析。。。。。。。。。16 特殊结构解析。。。。。。。。。。。20 电控系统。。。。。。。。。。。。。40

1、行业简介
返 回

1、 电镀简介
2、 3、 4、 5、 电镀原理及基础 连续电镀设备分析 特殊结构解析 电控系统

1、行业简介

1、
1.1 1.2

电镀简介
电镀的现状和发展趋势 电镀分类

1、行业简介

1.1、电镀的现状和发展趋势:
电镀隶属于表面处理技术领域,在金属精饰中按吨位计占加工的首位。 电镀的发展分三个时期:第一个时期是为了改善光泽或耐蚀性。第二 个时期是因为劳力不足而迈向省力化、自动化。第三个时期为减轻公 害时期,以拓展自身的生存空间 我国近代电镀行业发展较快,从业人员增多。但现有的电镀技术、设 备及相关技术多是从欧洲、台湾引进;自主研发能力较弱。

未来电镀的发展方向:合金和复合镀层等功能性电镀的研究,更加节能 的电镀工艺,低污染化,以及新型电镀的研究,以适应科技和生产的需
要,拓展行业的生存空间 总之,电镀工业在全世界已经发展了160多年,是一门既成熟又年轻的 科学,我们电镀及科技工作者仍大有可为!

1、行业简介

1.2、电镀分类:
挂 常规电镀 电 镀 方 式 滚 镀 镀

连续电镀 电刷镀 脉冲电镀 电 铸 滚 镀 连续电镀 滚桶 挂具

自动挂镀线

2、电镀原理及基础
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1、

电镀简介

2、 电镀原理及基础
3、 4、 5、 连续电镀设备及流程分析 特殊结构解析 电控系统

2、电镀原理及基础

2、
2.1 2.2 2.3 2.4

电镀原理及基础
电镀原理 法拉第定律 镀层分析 电镀流程分析

1、电镀原理及基础

2.1、电镀原理
借助外界直流电的作用,在溶液中進行电解反应,使导电体的表面沉
积一金属或合金层的方法,称为电镀。

☆ 图例:
阴极主要反应 :
Cu2+ + 2e- → Cu

阳极主要反应 :
Cu →Cu2+ + 2e-

阴极副反应 :
2H3O+ + 2e- →H2 + 2H2O

阳极副反应 :
6H2O →O2 + 4H3O+ + 4e-

1、电镀原理及基础

2.2、法拉第定理
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,又称为电解定律. 电解定律是自然界中最严格的定律之一.它不受温度、压力、电解质溶液浓度、溶剂 的性质、电解质材料和形状等因素的影响。

☆ 第一定律:
电解时,电极上析出(或溶解)物质的质量与电解液中所通过的电量成正比. m=KIt=KQ m-析出物质量(g) K-比例常数(电化当量)(g/A· h) I-电流强度(A) t-通电时间(h) Q-通过电量(A· h) ■镀层厚度d的计算公式(d:um ) d=(K×Dk×t×ηk×100)/(60×ρ) ■电镀时间t计算公式(t:min) t=(60×ρ×d)/(K×Dk×ηk×100) ρ-电镀层金属密度(g/cm3) DK -阴极电流密度(A/dm2) ηk-阴极电流效率(%)

☆ 第二定律:
电极上每析出(或溶解)1mol的任何物质所需的电量为n*96500C或n*26.8A· h 1电量为96500C,它是一个常数,一般称为法拉第常数

1、电镀原理及基础

☆ 举例:
已知镀镍液电流效率ηk为95%,DK为15A/d㎡,电镀1分钟后所得镀层厚度是多少? 解:查得镍的K为1.095,ρ为8.9 根据公式d=(K×Dk×t×ηk×100)/(60×ρ) =(1.095×15×1×0.95×100)/(60×8.9) =2.922(um)

☆ 常用数据:
序号 1 3 4 5 6 8 金属 铜 锡 金 银 钯 镍 密度g/cm2 8.96 7.3 19.3 10.9 12.0 8.9 熔点℃ 1083 232 1062.7 960 1555 1452 沸点℃ 2595 2270 2949 2000 3980 2900 比热容20℃J/g℃ 0.3843 0.2261 0.1290 0.2336 0.2458 0.4689 线膨胀系数20℃×10-6/℃ 16.42 23 14.4 18.9 11.6 13.7 电化学当量 序号 1 2 3 金属 金 金 银 符号 Au Au Ag 原子价 1 3 1 比重 19.3 19.3 10.5 原子量 197.2 65.7 107.88 当量 mg/库仑 197.2 65.7 107.88 2.0436 0.681 1.118 克/安培小时 7.357 2.452 4.025 1 2 3 Cu Sn Sn 2 2 4 8.93 7.33 7.33 63.54 118.70 118.70 63.54 118.70 118.70 0.329 0.615 0.307 1.186 2.214 1.107 4 5 镍镀层 钯镀层 0.73 1.20 0.073 0.120 铜镀层 金镀层 镍镀层 mg/cm2 0.89 1.94 0.89 g/dm2 0.089 0.194 0.089 序号 热传导20℃时W/cm℃ 3.8644 0.6573 2.9609 4.0779 0.6741 0.5862 金属镀层名称 电阻系数μΩ/cm 1.63 11.3 2.21 1.58 10.8 20 金属镀层重量

4
5 7 8


铜 锡 锡

Cu

1

8.93

63.54

63.54

0.658

2.372

1、电镀原理及基础

2.3、镀层的分类:
防护-装饰性镀层 使 用 目 的 耐磨和减磨性镀层 抗高温氧化镀层 保护基体金属,赋予美丽外观.

提高制品表面硬度,增加其抗磨能力(Sn-Pb)
防止制品在高温下被氧化腐蚀(Pt-rh) 提高表面导电性能(Au-Co) 磁环`磁盘`磁膜(Ni-Fe`Co-Ni) 保护制品在热处理时不改变性能(Cu`Sn) 修复损坏部位(Fe`Cu`Cr) 改善焊接性能(Sn) 改善光学性能镀层等(Cr,黑铬)

功 能 性 镀 层

导电性镀层 磁性镀层 热处理用镀层 修复性镀层 可焊性镀层 其他 简单镀层

镀 层 结 构

单一金属镀层(Zn`Cr) 几层相同或不同金属叠加而成的镀层 (暗Ni-半光Ni-光Ni Ni-Au Ni-Cu) 固体微粒均匀地分散在金属中而形成的镀层 (Ni-SiC Cu-Al3O2)

组合镀层 复合镀层

1、电镀原理及基础

☆ 对镀层的主要要求:
1、镀层与基体的结合必须牢固,附着力好 2、镀层完整,结晶细致紧密,孔隙率小 3、具有良好的物理、化学及机械性能
4、具有符合标准规定的镀层厚度,且镀层分布要均匀

☆ 影响电镀质量的因素:
电流密度 电 源 电流波形 电 因 素 成 极 分 度 电流密度影响镀层的结晶效果 电流波形对镀层的结晶组织、光亮、镀液的分散能力和 覆盖能力等都有影响.现在多使用脉冲电流 电极的形状、尺寸、位置影响镀层的分布效果 添加剂、导电盐、金属离子浓度等直接影响镀层的好坏 适当的温度可以提高溶液的导电性,促进阳极溶解, 提高阴极电流效率,减少针孔,降低镀层内应力等

溶 液




基 件



加速溶液对流,降低阴极的浓差极化作用 清洁、平整的基件表面镀层效果越好 影响电流分布,位置定位等

表面状态 形 状

1、电镀原理及基础

2.4、电镀流程分析:
上料 脱脂 酸洗活化 前处理 下料 预镀 电 干燥 电镀 镀 封孔 后处理 钝化 水洗

前处理:电镀前的所有工序统称为前处理,目的是修整工件表面,去除工件表面 的油脂,锈皮,氧化膜等,为后面镀层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%的电镀不良品由于前处理不良所造成. 前处理的方式有:喷砂、磨光、抛光、热浸脱脂、超音波脱脂、电脱脂、酸洗
活化等。 电镀:在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。 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。如耐腐蚀性、 抗变色能力、可焊性等。 后处理的方式有:钝化、中和、着色、防变色、封孔等

2、电镀原理及基础
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1、 2、

行业简介 电镀原理及基础

3、 连续电镀设备分析
4、 5、 特殊结构解析 电控系统

2、电镀原理及基础

3、
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

连续电镀设备分析
用材分析 槽体结构 管路循环系统 机台骨架结构 其他配件

1、行业简介

3.1、用材分析:
不锈钢:密度7.9g/cm3.常用的有JIS标准SUS 304 316等 GB的1Cr18Ni9Ti钢 由于钢中含有Ti,能促使碳化物稳定而具有较高的抗晶间腐蚀性.对硝酸、醋 酸、磷酸、盐及碱的溶液、有机酸、水蒸气及湿空气的耐腐蚀性高。对浓硫 酸、盐酸、氢氟酸、氯气等耐腐蚀性差。在电镀设备中。主要用于骨架结构、 高温槽体、脱脂阳极、及治具零件上都有使用。材料常见,价格便宜。 铜:紫铜密度8.9g/cm3.常用的铜材有紫铜和黄铜也有特殊结构用磷青铜。铜 具有良好的导电性能和导热性能。电镀设备中。主要用于制作导电柱、汇流 铜排。还有个别用来制作导热管或冷却管的。材料常见,价格贵。

Ti:银白色金属,密度4.5g/cm3 .其力学性能与化学性能与不锈钢接近。塑性 好,可焊接,可切削加工,耐腐蚀性好,抗氧化性优于不锈钢。主要用于350 度以下,受力不大,要求高塑性,耐腐蚀性场合。其抗拉强度为420MPA,冲 击强度为80-100J/cm2 ,弹性模量为105GPA。主要用于治具制作、泵浦轴心、 加热器等。材料常见,价格贵。
PP:化学名聚丙烯。又名百折胶。密度0.91g/cm3.是最轻的塑料之一。物料稍 软,不易折断,比重轻,可浮于水面。极易燃烧,离开火源可自熄,火焰蓝 色,黄顶,少许白烟,会发涨有熔液下滴,石油味,似煤。PP产品质量轻、 韧性好、耐化学性好,缺点是尺寸精度低、刚性差。多用于槽体制作、管道 以及一些治具制作。材料常见,价格便宜。

1、行业简介

3.1、用材分析:
PVC:化学名聚氯乙烯。密度1.1-1.3g/cm3。PVC中类很多,分软质、半硬质和 硬质PVC。离开火源会自动熄灭,燃烧时火焰黄色,绿边,黄绿白烟,有氯气 味。多用于槽体制作、管道以及一些治具制作。材料常见,价格便宜。 POM:化学名聚甲醛。密度1.41-1.43g/cm3。俗名赛钢 。较脆,易折断,可以 燃烧,离开火源可自燃,火焰呈清晰之蓝色,无烟,有熔液下滴,气味有毒 特别刺鼻,会令人流泪。具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性,耐高温。 适合做齿轮、轴承及管道零件等,材料常见,价格中等。

☆ 附图:

黄铜

Ti
PP、PVC 不锈钢

1、行业简介

3.2、槽体结构:
子槽 上槽

子槽堰口

1、行业简介

☆ 流量计算:
堰口流量计算: Q=CbH3/2(m3/min) C=107.1+0.177/H+14.2H/D+2.04(B/D) 1/2 -25.7[(B-b)H/DB]1/2

进水

子母槽容积比:1:5-6倍

1、行业简介

☆ 各种槽体结构图:

1、行业简介

3.2、槽体结构:
视窗

溢流 排水

储槽: 储存药水,搅拌、加热、过滤、弱电 解等一般在储槽内进行。容积根据交 换速度,以及使用的时间,子槽容积 等因素来决定,一般Ni、Sn储槽容积 250-400L,Au、Pd在150L左右,水洗 80-120L。

1、行业简介

3.3、管路循环系统:
进水管路

回流管路

泵浦管路

管路是流体流动的通道,铺设时应 避免过多的弯道,以防造成过大的 管损。距离较远时应在一定位置做 支撑补强。回流管路的大小一般为 进水管径的4-6倍。管道材质一般 采用PVC及PP管。

排水管路

1、行业简介

3.4、机台骨架结构:
骨架为整个机械的最大 承力部分,骨架多采用 耐腐蚀的SUS304材质型 钢,如50*50*2方管, 角材。考虑长久使用及 成本控制,多在骨架外 喷双层防腐漆。骨架结 构多为焊接结构,有些 为方便拆装采用螺丝连 接。制作骨架时应考虑 其受力位置,操作位置, 维修空间,各个功能区 的定位
个控开关

集線槽

排風管 导料槽

给水管

进风主管 立式泵

给风管

贮槽

排水 排水管2"

1、行业简介

3.5、其他配件:

2、电镀原理及基础
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行业简介 电镀原理及基础 连续电镀设备分析

4、 特殊结构解析
5、 电控系统

2、电镀原理及基础

4、
4.1 4.2 4.3 4.4

特殊结构解析
导电治具 刷镀治具 点镀治具 RC罩头

1、行业简介

4.1、导电治具:

1、行业简介

4.2、刷镀治具:
刷鍍设备在現今的电镀厂也很普及,从简单的平台接觸式,到三角模具点 接触式,以及固定模具專用尺寸接触式。刷布材料有不织布、PP混紗、羊 毛…等。刷布厚度从1~3mm適用於三角模具,刷布越薄扩散越小,但是容易 破損。刷布越厚,接触面积越大,扩散就越大。刷镀是所有电镀方式中, 搅拌效果最好的,因为它是用连续摩擦方式來消除氢气泡,所以刷镀的电 流密度很容易就可以开到几十个ASD以上。使用刷鍍上需注意几件事:第一 就是流量,流量越大越好,黃金离子交换速度快,效率会很好,而且电流 密度也可以开得更高。但是流量大就很容易产生扩散多镀的问题,所以需 使用抽真空模具,让多余的药水可以迅速抽走。

1、行业简介

4.2、刷镀治具:

虹吸管接口 进水

阴极导线 气囊 虹吸管接口 进水 虹吸管接口 进水

阴极导台

1、行业简介

4.3、点镀治具:
点镀轮模具 皮带张力轮 传动皮带

荷重

被传动轮

主传动轮

传动轴(连轴器)

点镀轮导轮 料带导轮

1、行业简介

4.4、RC罩头:

1、行业简介

☆ 相关图片:

RC 立式点镀

卧式点镀

刷镀

2、电镀原理及基础
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行业简介 电镀原理及基础 连续电镀设备分析 特殊结构解析

5、电控系统

2、电镀原理及基础

5、
5.1 5.2 5.3

电控系统
电器元件 常用部件 电控回路


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