电镀层退除技术_刘利生主编.pdf

书书书电镀层退除技术农家书屋必备书系第愿卷目摇录第一章摇 电镀层基本常识综述（员）!摇 摇 第一节摇 认识电镀层（员）!摇 摇 第二节摇 关于镀层的退除（员猿）!摇 摇 第三节摇 避免不必要的退镀（圆园）!第二章摇 电镀层退除技术及其原理（圆缘）!摇 摇 第一节摇 退镀技术的分类（圆缘）!摇 摇 第二节摇 化学和电化学退除镀层的基本原理（猿圆）!摇 摇 第三节摇 退镀的通用流程和资源配置（源圆）!第三章摇 电镀层退除的准备（源愿）!摇 摇 第一节摇 退镀前的准备（源愿）!摇 摇 第二节摇 镀层的确定（源怨）!摇 摇 第三节摇 镀层厚度的确定（缘园）!摇 摇 第四节摇 基体材料的确定（缘缘）!第四章摇 金属镀层退除技术（缘苑）!摇 摇 第一节摇 单金属镀层的退除（缘苑）!摇 摇 第二节摇 合金镀层的退除（苑源）!摇 摇 第三节摇 组合金属镀层的退除（愿猿）!员书书书电镀层退除技术农家书屋必备书系第愿卷第一章摇电镀层基本常识综述第一节摇 认识电镀层一、电镀层的种类电镀是从含有所需镀层的金属盐溶液中电沉积金属镀层的电化学加工技术。据不完全统计，现在可以获得的各种工业镀层已经达到 远园 多种，其中单金属镀层有 圆园 多种，几乎包括了所有的常用金属或稀贵金属。至于合金镀层的种类就更多，有 源园多种。曾经或正在研究中的合金则更是多达 圆源园 多种。合金电镀极大地丰富和延伸了冶金学关于合金的概念。很多从冶金方法难以得到的合金，用电镀的方法却可以获得，并且已经证明电镀是获得纳米级金属材料的重要加工方法之一。因此，电镀在现代制造领域是不可或缺的技术之一。二、电镀层的组合前面说到的这些电镀层，除了镀锌等少数镀种可以在金属基体上以单一镀层使用外，大多数镀层都必须采用组合镀层的形式，即需要有底镀层和中间镀层，才能发挥其功用。因此，了解电镀层的组合的规律和性能，对于镀层退除也是至关重要的。由于不了解多层镀的特点而导致的退镀报废，是经常发生的事。这么多电镀层为什么不能单独用作单一镀层？这是与镀层员农村实用技术常识农家书屋必备书系第愿卷的性能以及各种金属的物理化学性质不同有关的。电镀层有一二十种用途。同时，随着材料科学和表面技术的进步，电镀层的用途还会有所增加和发展。但是，不论用于何种目的，在选用镀层时，都要考虑基体材料的性质，并根据不同的基体选用不同的镀层和镀层组合。在考虑基体材料的性质时，金属的化学活性亦即其组合时的电极电位是必须考虑的因素，当然还有其他需要考虑的因素。这些因素不仅在选择镀层时是重要依据，在退除镀层时，也是重要依据。这是所有从事镀层退除操作的人应该认识清楚的。员援 单一镀层与基体间的电位关系了解镀层与基体之间的电位关系，可以确定镀层对基体保护作用的性质。假若镀层的化学和电化学性质比基体活泼，当发生腐蚀时，镀层将优先腐蚀而对基体起到电化学保护作用。比如在钢铁上镀锌。假若基体化学或电化学性质比基体活泼，比如钢铁上镀铜，当发生腐蚀时，基体先腐蚀而导致镀层下的基体出现严重孔蚀现象。为了防止发生孔蚀，需要进行多层镀以减少或消除镀层上的针孔。而确定金属活泼性的一个重要指标就是这种金属的标准电极电位，并由镀层与基体的电极电位的关系引出了阴极性镀层和阳极性镀层的概念。（员）阴极性镀层当镀层金属的电位比基体金属的电位正，也就是基体比镀层的金属活泼性更大时，这种镀层就叫阴极性镀层。这种镀层在使用条件下，只有镀层完整地将基体包覆起来，没有孔隙等缺陷，才能起到保护基体的作用，也叫机械保护作用。假若镀层不完整或有孔隙、破损，当发生腐蚀的时候，基体会受到腐蚀而损坏，镀层反而不发生腐蚀，并且因此而使基体的腐蚀速度更快。比如在钢铁上镀铜、镀镍等。圆电镀层退除技术农家书屋必备书系第愿卷（圆）阳极性镀层当镀层金属的电位比基体的负，也就是镀层金属的活泼性比基体金属的大，这种镀层就叫阳极性镀层。在使用条件下，镀层遇有腐蚀介质时，镀层先腐蚀而保护基体不受腐蚀，具有牺牲镀层保护基体的特点。典型的如在钢铁上镀锌等。显然，在选择镀层时应该以阳极性镀层为好，这也是大多数钢铁制品采用镀锌层的原因。但是从电镀技术的实际应用情况来看，除了镀锌，采用单一镀层的情况并不是很多的。并且，即使是镀锌，也并没有让锌镀层保持其负电性的活化状态，这是很多谈论锌镀层是阳极性镀层时的资料所忽视了的。事实上，所有镀锌层都必须经过钝化处理，才能有效发挥其保护作用。也就是说，我们在一般情况下仍然希望镀层有较正的电位，也就是处于钝化的状态。只有当这种状态被破坏时，才希望它发挥牺牲电极的作用。当然，大多数产品的电镀不是只镀单一的镀层，而是采用多镀层组合的方式。这在后边的退镀工艺中将专门讨论这种情况。非金属材料的电镀层，则基本上都是组合镀层，虽然没有与基体之间的电位关系问题，镀层之间仍然存在电位差问题，也是退镀中需要考虑的因素之一。圆援 镀层之间的电位关系由于多层镀层是电镀的常态，因此注意镀层间的电位差也是很重要的。对于多层镀层，除了最里层和最外层与基体之间的电位差很重要以外，镀层之间的电位差也是很重要的。有时中间镀层的电位对于提高镀层的防护性能有着至关重要的作用。比如多层镍中间的高硫镍，由于处在电位最负的状态，成为镀层中间的牺牲层，这样既不损坏基体，又不破坏表面层的装饰效果，是多层装饰镍可以获得高耐蚀性的重要保证。猿农村实用技术常识农家书屋必备书系第愿卷其他镀层的组合也是以电位调整为基本原理的，比如在铜基体上镀银，通常都要用镀铜打底，然后再镀银。而金镀层则更是要用镀银或镀镍打底。这些打底镀层或中间镀层都要考虑相互之间的电位关系，以防止两种金属镀层之间的电位差过大，避免在发生腐蚀时产生较大的腐蚀电流。猿援 镀层与基体和镀层与镀层之间的合金化倾向在前处理充分的金属镀层与基体和镀层之间，由于主要是分子间作用力在起作用，两种金属结晶的边界产生合金的趋势是不可避免的，这种合金化倾向有时是有利的，有时则是有害的。因此在设计镀层组合时，要充分考虑这种趋势。以防止电镀层经过一定时效后，由于镀层之间或镀层与基体之间的合金化而改变镀层的物理化学性质，以至影响到产品的使用性能。比如在铜基体上直接镀金就存在金向铜基体扩散而失去纯金性质的情况，这时往往都在铜表面先镀上镍，再镀金，以镍作为金向铜扩散的阻挡层。因为镍与金之间的扩散过程非常缓慢。但是，有些对磁敏感的铜制电子器件需要镀金时，则只能用银来做阻挡层。有合金化倾向的镀层，在退镀时会给基体带来某些损害。至少在微观上是存在损害的。源援 其他需要考虑的因素一个明显的非技术因素是成本因素。有时为了降低制件成本，需要用低值的镀层来替代贵金属镀层，这时是在底层采用较低价的金属镀层，只在表面层用较薄的贵金属镀层。典型的如厚铜薄镍镀层，镍或钯合金表面闪镀金镀层等，都是出于节约价位较高的贵重金属的考虑。还有一个需要考虑的因素是环境因素。现在很多国家或地区对有严重污染的材料和制造工艺都列为严加禁止或限制的名单。电镀层和电镀工艺首当其冲。铅、铬、镉等金属镀层或被禁源电镀层退除技术农家书屋必备书系第愿卷止，或被限制。不仅仅是镀层中的金属元素，电镀工艺过程中的污染也属于监控的范围。因此，新的产品开发和新的镀层组合，都要考虑避开禁令所列举的镀层和工艺。在这种形势下，一些替代性镀层或新的合金镀层或复合镀层将会用于生产，使退镀也面临一些新的课题。三、电镀层的后处理状态除了表面镀铬等极少数镀层在电镀后即是可交付的电镀成品外，很多镀层在完成电镀后，还要进行镀后的处理，进行这些后处理的目的，主要是为了提高腐蚀性能。也有的是为了提高装饰性能或功能性能。这些镀后处理膜层对退镀过程显然是存在影响的。假若不了解这些不同的后处理工艺，不能识别并采取相应的措施，会导致退镀失败。这些后处理通常有钝化处理、涂饰处理和分子膜技术。员援 钝化处理在金属表面生成致密氧化物保护层，从而阻止氧化物质与金属进一步反应的现象叫钝化现象。钝化的含义，是与活泼相对应的。因为金属依其标准电极电位的大小，或按照失去电子难易的程度，可以排一个顺序，即金属的化学活性顺序。但是很多人对标准电位或化学活性一下子也难以有明确概念。这时我们可以借用金属的另一个物理性质或者说常识来形容钝化。钝就是不锋利，不快。当我们用刀切肉时，一旦切不动了，就会说，这把刀钝了。因此，可以这样理解钝的含义，原来具有某种能力，现在该种能力降低了或者丧失了，我们称之为钝。没有钝化的金属，因为它与氧有反应能力，能力越强，就如刀子的越锋利。当金属表面有了一层致密氧化物保护层，阻止了反应的进一步发生，就如刀子钝了切不动肉缘农村实用技术常识农家书屋必备书系第愿卷一样。镀后钝化处理是电镀中应用得最多的镀后处理工艺，特别是镀锌，几乎全都要经过钝化处理后，才能投入使用。这种钝化主要是利用铬酸盐与金属容易生成钝化膜的性质，使活泼金属变成钝化状态，从而提高其抗腐蚀性能。镀锌钝化膜以往由于使用铬酸盐而多数呈现出彩虹色，随着装饰需要又出现了蓝白色和白色钝化膜层。现在，由于对六价铬盐使用的限制，已经流行用三价铬钝化代替六价铬钝化，今后的趋势是用无铬钝化代替铬盐钝化。其他镀层用作最终镀层时，有时也会用铬酸盐处理的办法，包括银、铜、镍等镀层。所有的钝化过程最终都是改变了被钝化层表面的电位，也就是说钝化后的表面的电位是趋向于更正。因此，锌镀层作为阳极性镀层的保护作用是指钝化膜破坏以后。在钝化膜完好的情况下，锌镀层有很好的抗腐蚀性能，一些采取了进一步处理如后面要介绍到的涂层处理的镀层，有更高的抗腐蚀性能，并非只是牺牲性镀层。这在汽车业特别明显。汽车业所要求的镀锌层的中性盐雾试验至少要求达到员园园澡 以上，有些严酷条件下的要求高达 缘园园澡。圆援 电镀层涂饰在一般情况下，电镀层往往是作为最终的表面加工手段而加以应用的。但是，在日用五金和家用电器各行业，仅仅靠装饰性电镀或者装饰性涂料已不能满足新产品开发的需要。尤其是一些装饰性良好的镀层恰恰抗变色性和抗腐蚀性能比较差。比如仿金镀层等，非要在表面涂上一层透明涂料不可。因此，电镀层表面上进行涂饰的目的主要是保护和提高镀层的装饰和防护性能。现在发展起来的镀层涂饰技术已用于金、银、铜、镍等镀层的表面。从透明无色到透明着色涂料，借助高反光性镀层的远电镀层退除技术农家书屋必备书系第愿卷反射作用，形成一代新的装饰性表面技术。除了装饰性目的外，在提高普通转化膜层的抗蚀性方面也很有价值。根据对国外引进的设备上零部件涂覆层进行的分析，不少产品的表面是在化学磷化、钢氧化或铝氧化膜上再涂上透明涂料，从而提高了产品的抗蚀性。这种新的表面涂覆组合使原来耗费电能的工艺，变成化学浸渍和喷涂工艺，更容易组织自动化生产，特别适合于大面积材料的表面涂饰。但是这些涂饰技术的应用，无疑对镀层的退除增加了困难。（员）常用的涂饰方法目前对镀层的涂饰方法有如下几种：喷涂法。这是常用的方法。又分为空气压力喷涂和液压喷涂两种。空气压力法简单易行，成本较低，但是飞散损失较大，操作条件不好。作为改良，有用热空气喷涂法的，可以在较低的压力下喷涂（猿 耀猿援 缘）伊怨援 愿晕辕 糟皂圆），飞散损失较小。但是涂料要先加热到 源园 耀 愿园益，只适合于高沸点的涂料，成本也较高。静电喷涂法。静电喷涂法是 员苑缘园 年由法国人 粤遭遭藻晕燥藻遭贼 最先发明的。直到第二次世界大战以后才普遍被采用。这种方法的原理是以被涂物为正极（接地），喷涂机为负极，使负极的高压直流在两极间产生静电场，而喷雾状的涂料粒子因为带负电而连续不断地涂覆到作为正极的零件上。根据涂料的雾化方法，分为静电雾化法和空气雾化法等。粉末喷涂法。粉末喷涂法是利用合成树脂的热熔性，在常温下先使涂料粉体附着在零件上，而后热熔成膜的方法。可以分为两大类，一类是先使被涂物加热，然后使涂料粉体附着在上面，受热后熔化成膜。这种方法用于获得厚的膜层。另一种方法是静电粉末喷涂，利用静电使被涂物吸附上涂料粉体，然后苑农村实用技术常识农家书屋必备书系第愿卷再加热熔化成膜。这种方法适合于薄膜型加工，是粉末喷涂的主要方法。由于这种方法完全避免了有机溶剂的消耗，是无溶剂的喷涂方法，因而在防止公害和节约