電鍍的定義和分類

1、1 電鍍的定義和分類1- 1 電鍍的定義 隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細(xì)分， 新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)， 在實(shí)際產(chǎn)品中得到應(yīng)用的設(shè)計(jì)效果 也日新月異， 電鍍是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常要涉及到的一種工藝， 而電鍍效果是我們使用時(shí)間較 長(zhǎng)，工藝也較為成熟的一種效果，對(duì)于這種工藝的應(yīng)用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)非常多，我們希 望通過總結(jié)我們已有的經(jīng)驗(yàn)作一些設(shè)計(jì)的參考性文件， 可以更好的將電鍍效果應(yīng)用在我們的 設(shè)計(jì)上，也更合理的應(yīng)用在我們的設(shè)計(jì)上，可以為以后的工作帶來一些方便。通過這種工藝 的處理我們通?？梢缘玫揭恍┙饘偕珴傻男Ч绺吖?，亞光等，搭配不同的效果構(gòu)成產(chǎn)品 的效果的差異性，通過這樣的處理為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)增加一個(gè)亮點(diǎn)。

2、1- 1-1 電鍍的定義 電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的 金屬層的過程，就叫電鍍。簡(jiǎn)單的理解，是物理和化學(xué)的變化或結(jié)合。電鍍工藝的應(yīng)用我們一般作以下幾個(gè)用途：a 防腐蝕b 防護(hù)裝飾c 抗磨損d 電性能：根據(jù)零件工作要求，提供導(dǎo)電或絕緣性能的鍍層e 工藝要求1- 1-2 常見鍍膜方式的介紹 這里從類同與電鍍的一些工藝作分析介紹， 以下的一些工藝都是在與我們電鍍相關(guān)的一些工 藝過程，通過這樣的介紹給大家對(duì)這些工藝有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)鍍（自催化鍍）autocalytic plating 在經(jīng)活化處理的基體表面上， 鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍

3、層的過程。 這是在我們 的工藝過程中大多都要涉及到的一個(gè)工藝工程，通過這樣的過程才能進(jìn)行后期電鍍等處理， 多作為塑件的前處理過程。電鍍electroplating 利用電解在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過程，這種工藝過程 比較煩雜，但是其具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如沉積的金屬類型較多，可以得到的顏色多樣，相比類 同工藝較而言價(jià)格比較低廉。電鑄electroforming 通過電解使金屬沉積在鑄模上制造或復(fù)制金屬制品（能將鑄模和金屬沉積物分開）的過程。 這種處理方式是我們?cè)谝笞詈蟮闹萍刑厥獗砻嫘Ч缜逦黠@的拋光與蝕紋分隔線或 特殊的銳角等情況下使用，一般采用銅材質(zhì)作一個(gè)部件的

4、形狀后，通過電鍍的工藝手段將合金沉積在其表面上，通常沉積厚度達(dá)到幾十毫米，之后將形腔切開，分別鑲拼到模具的形腔 中，注射塑件，通過這樣處理的制件在棱角和幾個(gè)面的界限上會(huì)有特殊的效果，滿足設(shè)計(jì)的 需要，通常我們看到好多電鍍后高光和蝕紋電鍍效果界限分明的塑膠件質(zhì)量要求較高的通常 都采用這樣的手段作設(shè)計(jì)。如下圖所見的棱角分明的按鍵板在制造上采用電鑄工藝的話，會(huì)達(dá)到良好的外觀效果。圖 1-1 按鍵電鍍效果 1 真空鍍vacuum plating 真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和離子鍍幾種類型，它們都是采用在真空條件下，通過蒸 餾或?yàn)R射等方式在塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜， 通過這樣的方式可以得到非

5、常薄的 表面鍍層，同時(shí)具有速度快附著力好的突出優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格也較高，可以進(jìn)行操作的金屬類 型較少，一般用來作較高檔產(chǎn)品的功能性鍍層，例如作為內(nèi)部屏蔽層使用。1- 2 電鍍的常見工藝過程1- 2-1 電鍍工藝過程介紹就塑膠件而言， 我們常見的塑膠包括熱塑性和熱固性的塑料均可以進(jìn)行電鍍， 但需要作不同 的活化處理，同時(shí)后期的表面質(zhì)量也有較大差異，我們一般只電鍍 ABS 材質(zhì)的塑件，有時(shí) 也利用不同塑膠料對(duì)電鍍活化要求的不同先進(jìn)行雙色注塑， 之后進(jìn)行電鍍處理， 這樣由于一 種塑膠料可以活化， 另一種無法活化導(dǎo)致局部塑料有電鍍效果， 達(dá)到設(shè)計(jì)師的一些設(shè)計(jì)要求， 下面我們主要就 ABS 材料電鍍的一般工

6、藝過程對(duì)電鍍的流程作一些介紹通過這樣的過程后塑膠電鍍層一般主要由以下幾層構(gòu)成：如圖所示，電鍍后常見的鍍層主要為銅、鎳、鉻三種金屬沉積層，在理想條件下，各層常見 的厚度如圖所示，總體厚度為 0.02mm 左右，但在我們的實(shí)際生產(chǎn)中，由于基材的原因和 表面質(zhì)量的原因通常厚度會(huì)做的比這個(gè)值大許多， 不過類似與精美這樣的大型電鍍廠可以較 好的達(dá)到這樣的要求。1- 2-2 電鍍層標(biāo)識(shí)方法在對(duì)鍍層的技術(shù)要求的標(biāo)識(shí)上可以參照下面的辦法：1 金屬鍍層標(biāo)識(shí)時(shí)采用下列順序表示：例如：PL/Ep Cu10bNi15bCr0.3塑料，電鍍光亮銅10卩m 以上，光亮鎳 15卩m 以上，普通鉻 0.3卩m以上，下面表格是

7、對(duì)上面標(biāo)識(shí)方法中一些效果的表達(dá)方式。1 ）基體材料材料名稱 鐵 銅及其合金 鋁及其合金 鋅及其合金 鎂及其合金 塑料 硅酸鹽材料 其它非金屬 符號(hào) Fe Cu Al Zn Mg PL CE NM2）鍍覆方法工藝名稱 電鍍 化學(xué)鍍 電化學(xué)處理 化學(xué)處理符號(hào) Ep Ap Et Ct3 ）鍍覆層名稱 鍍覆層名稱采用鍍層的化學(xué)元素符號(hào)表示。4 ）鍍覆層厚度鍍覆層厚度單位為卩m，般標(biāo)識(shí)鍍層厚度的下限，必要時(shí)，可以標(biāo)注鍍層厚度范圍。5 ）鍍覆層特征特征名稱 光亮 半光亮 暗 緞面 普通 導(dǎo)電 絕緣符號(hào) b s m st r cd i6）后處理處理名稱 鈍化 磷化 氧化 著色 涂裝符號(hào) P Ph O Cl

8、Pt2- 1 電鍍效果介紹2- 1-1 高光電鍍高光電鍍的效果的實(shí)現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用光鉻處理后得到的效果。2- 1-2 亞光電鍍亞光電鍍的效果的實(shí)現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光，注射出的塑件采用亞鉻處理后得到的效果。2- 1-3 珍珠鉻 珍珠鉻電鍍的效果的實(shí)現(xiàn)通常要求模具表面良好拋光， 注射出的塑件采用珍珠鉻處理后得到的效 果2- 1-4 蝕紋電鍍 蝕紋電鍍的效果的實(shí)現(xiàn)通常要求模具表面處理出不同效果的蝕紋方式后， 注射出的塑件采用光鉻 處理后得到的效果。2- 1-5 混合電鍍 在模具處理上既有拋光的部分又有蝕紋的部分， 注射出的塑件電鍍后出項(xiàng)高光和蝕紋電鍍的混合 效果，突

9、出某些局部的特征。2-1-6 局部電鍍通過采用不同的方式使得成品件的表面局部沒有電鍍的效果， 與有電鍍的部分形成反差， 形成獨(dú) 特的設(shè)計(jì)風(fēng)格。2-1-7 彩色電鍍通過采用不同的電鍍?nèi)芤海?在電鍍后塑件表面沉積的金屬會(huì)反射出不同的光澤， 形成獨(dú)特的效果。3- 1 電鍍件設(shè)計(jì)的原理3- 1-1 電鍍件設(shè)計(jì)的基本原理 電鍍件在設(shè)計(jì)中有很多特殊的設(shè)計(jì)要求可以提出，大致為以下幾點(diǎn)：1 基材最好采用 ABS 材料， ABS 電鍍后覆膜的附著力較好，同時(shí)價(jià)格也比較低廉。2 塑件表面質(zhì)量一定要非常好，電鍍無法掩蓋注射的一些缺陷，而且通常會(huì)使得這些缺陷更明 顯。3 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有幾點(diǎn)也要關(guān)注外形要適合于電鍍處理

10、：1 ）表面凸起最好控制在 0.10.15mm/cm ，盡量沒有尖銳的邊緣。2 ）如果有盲孔的設(shè)計(jì)， 盲孔的深度最好不超過孔徑的一半， 負(fù)責(zé)不要對(duì)孔的底部的色澤作要求。3 ）要采用適合的壁厚防止變形，最好在 1.5mm 以上 4mm 以下，如果需要作的很薄的話，要 在相應(yīng)的位置作加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)來保證電鍍的變形在可控的范圍內(nèi)。4 ）在設(shè)計(jì)中要考慮到電鍍工藝的需要，由于電鍍的工作條件一般在 60 度到 70 度的溫度范圍 下，在吊掛的條件下，結(jié)構(gòu)不合理，變形的產(chǎn)生難以避免， 所以在塑件的設(shè)計(jì)中對(duì)水口的位置要 作關(guān)注，同時(shí)要有合適的吊掛的位置，防止在吊掛時(shí)對(duì)有要求的表面帶來傷害，如下圖的設(shè)計(jì)， 中間的方

11、孔專門設(shè)計(jì)用來吊掛。5 ）另外最好不要在塑件中有金屬嵌件存在，由于兩者的膨脹系數(shù)不同，在溫度升高時(shí)，電鍍液 體會(huì)滲到縫隙中，對(duì)塑件結(jié)構(gòu)造成一定的影響。4 在塑件的加工時(shí)，要關(guān)注到幾個(gè)問題，其一塑膠料在加工時(shí)要充分烘干，否則殘留的水分會(huì) 對(duì)塑件表面造成氣孔、流線紋等缺陷， 嚴(yán)重影響電鍍的效果，另外盡量避免使用脫模劑，因?yàn)槊?模劑的使用會(huì)對(duì)電鍍膜的附著力產(chǎn)生影響3- 2 電鍍件設(shè)計(jì)時(shí)的特殊要求3- 2-1 電鍍件鍍層厚度對(duì)配合尺寸的影響 厚度按照理想的條件會(huì)控制在 0.02mm 左右，但是在實(shí)際的生產(chǎn)中，可能最多會(huì)有 0.08mm 的厚度，所以在有滑動(dòng)配合的位置上，單邊的間隙要控制在 0.3mm

12、以上，才能達(dá)到滿意的效 果，這是我們對(duì)電鍍件配合時(shí)需要作的關(guān)注。3- 2-2 電鍍件變形的控制由于電鍍流程中，幾道工序的工作溫度都在60 C70 C,在這樣的工作條件下，吊掛的工件極易發(fā)生變形， 如何控制制件的變形是我們?cè)诩庸ぶ嘘P(guān)注的一個(gè)問題，在同電鍍廠工程師的交流后認(rèn)為關(guān)鍵在于要在塑件結(jié)構(gòu)上要充分考慮掛接方式和支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，目的就是增強(qiáng)整個(gè)架構(gòu)的強(qiáng)度， 一般的做法都是在注射的流道結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)，即保證了塑流的填充有加強(qiáng)了整體的結(jié)構(gòu)，電鍍的時(shí)候，一起進(jìn)行電鍍，電鍍后剪掉澆道得到最后的成品。3- 2-3 局部電鍍要求的實(shí)現(xiàn) 在我們的設(shè)計(jì)中常常要求在制件表面的不同局部實(shí)現(xiàn)不同的效果，在電鍍件

13、上也常常出現(xiàn)這樣的需求，我們通常采用以下三個(gè)方法來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功用： 1如果可以分件，建議作成不同的部件，最后裝配成一個(gè)零件，在形狀不復(fù)雜并且組件有批量的條件下的情況下，開一套小的模具注射的費(fèi)用會(huì)形成比較明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)， 2如果是在不影響外觀的局部要求不電鍍，通?？梢圆捎眉咏^緣油墨后進(jìn)行電鍍的方法進(jìn) 行加工， 這樣噴涂了絕緣油墨的部位就會(huì)沒有金屬覆膜，達(dá)到要求， 其實(shí)這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中常常涉及到的一個(gè)部分， 因?yàn)殡婂兒蟮闹萍?huì)變硬變脆， 是我們不希望得到的結(jié)果， 所以尤其在按鍵 這類的制件上它的拐臂是我們不希望被電鍍上的部分，因?yàn)槲覀冃枰谐浞值膹椥裕?局部電鍍?cè)谶@個(gè)時(shí)候就非常必要。在另外的情況下

14、也常用到，類似于PDA 這類的輕巧的制品，一般電路板直接固定在塑膠殼體上， 為了防止對(duì)電路的影響， 通常在同電路有接觸的部分均進(jìn)行絕緣處理， 這時(shí)多采用油墨的方式來進(jìn)行電鍍前對(duì)局部的處理。電鍍?cè)O(shè)計(jì)中需要局部噴涂絕緣油墨時(shí)， 遇到如上圖的情況下， 要想得到如圖所示的效果 （藍(lán)紫色 表示電鍍的部分） ，實(shí)際是不可能實(shí)現(xiàn)的， 因?yàn)殡婂儠r(shí)電鍍的部分要形成連通的回路才可以對(duì)各 個(gè)局部形成良好的電鍍層， 而如圖所示， 各個(gè)電鍍表面被分割成好多部分， 無法實(shí)現(xiàn)均勻的電鍍 效果。上面的部件最終可以采用上圖的方式實(shí)現(xiàn)， 只有這樣形成良好的回路可以讓電流和液體中的電離 子良好的反應(yīng)，才能實(shí)現(xiàn)良好的電鍍效果。3 另

15、外一種辦法就是采用類似雙色注塑的工藝，一般如果有雙色注射機(jī)，可以將ABS 和PC 分不同的階段注射，制成塑件后進(jìn)行電鍍處理，在這樣的條件下，由于兩種塑料對(duì)電鍍液的 不同附著力導(dǎo)致 ABS 的部分有電鍍的效果而 PC 的部分沒有電鍍的效果，達(dá)到要求，另外一種 辦法就是將制件分成兩個(gè)兩個(gè)部分， 現(xiàn)將一個(gè)部分進(jìn)行注射后進(jìn)行電鍍處理， 將處理后的制品再 裝入另外一套模具中進(jìn)行二次注射得到最終的樣品。3-2-3 混合電鍍效果對(duì)設(shè)計(jì)的要求 我們?cè)谠O(shè)計(jì)中常常采用高光電鍍和蝕紋電鍍的效果共同作用在一個(gè)制品上得到特殊的設(shè)計(jì)效果， 通常在設(shè)計(jì)中建議采用較小的蝕紋， 這樣效果會(huì)比較好， 但這樣的設(shè)計(jì)時(shí)， 為了不會(huì)使

16、蝕紋的效 果被電鍍所掩蓋， 有時(shí)會(huì)電鍍兩層后就不進(jìn)行電鍍， 這樣的后果是電鍍第二層的鎳會(huì)比較容易氧 化變色，影響設(shè)計(jì)的效果。3-2-4 電鍍效果對(duì)設(shè)計(jì)的影響這里主要指如果作有顏色的電鍍效果時(shí)，要提交色差表，因?yàn)殡婂兒蟮念伾珶o法做到均勻一致， 不同的制件會(huì)有較大的差距，所以要提供可以接受的顏色差距值。4 電鍍工藝的成本和基本檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)4- 1 電鍍的成本預(yù)估4- 1-1 電鍍成本的大致數(shù)據(jù) 電鍍件在加工成本的考慮上主要參考其加工工藝過程的復(fù)雜性和表面積的大小， 一般的制件其成 本主要是工藝流程帶來的成本，下面就一些已知的工藝過程作一些說明： 以一個(gè)普通高光電鍍件作為標(biāo)準(zhǔn)；作亞光電鍍效果 價(jià)格會(huì)貴

17、30 左右； 作簡(jiǎn)單的表面局部絕緣效果 價(jià)格會(huì)增加 30% 50 ； 化學(xué)鍍是利用溶液中的氧化還原化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行金屬沉積的工藝，通常是指沒有外加電流作用下以還原劑將 溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在機(jī)體表面形成金屬鍍層的表面加工方法， 化學(xué)鍍 Ni-P 合金非晶態(tài)鍍 層，具有優(yōu)異的性能，可明顯的提高硬鍍、耐磨性和耐蝕性，可代替鍍硬鉻?；瘜W(xué)鍍的特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單， 無需電鍍電源，對(duì)于各種形狀的工件可取得厚度均勻的鍍層，時(shí)效處理溫度低、變形小等。1 化學(xué)鍍 Ni-P 合金的基本原理次亞磷酸根離子催化、氧化釋放出活性原子氫是沉積過程的第一步：- 2 + H2PO2+H2S HPO 3 +H +2HxiN

18、i2+和H 2PO 2-在機(jī)體表面上被吸附的氫原子還原而得到Ni-P合金沉積層：2+ +Ni +2Hxi Ni+2HH2PO 2-+HxiH 2O+OH -+P同時(shí)吸附氫原子復(fù)合放出氫氣：2HxiH 2f由此導(dǎo)出的總反應(yīng)式為：Ni2+H2PO2-+H2SNi+P+HPO 32+H + H2 f根據(jù)上述可知，化學(xué)沉積 Ni-P 合金與電鍍不同之處在于：電鍍是利用電能將金屬陽離子還原成金屬并 沉積在陰極上，而化學(xué)鍍是在無直流電源條件下，用化學(xué)還原方法使鎳陽離子還原成金屬鎳并沉積在催化 金屬表面上。由于鐵、鎳等金屬及合金都具有催化作用，因此上述合金材料都可和沉積Ni-P 合金，而且一旦開始后，由于鎳

19、的自身催化作用，這種氧化還原反應(yīng)就會(huì)在鍍件各處均勻的連續(xù)不斷的進(jìn)行下去，從而 獲得一定厚度的 Ni-P 合金鍍層。當(dāng)鍍層含磷較高，一般為8% 13.5% 時(shí)，鍍層結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)。這種結(jié)構(gòu)不存在晶界、 位錯(cuò)等組織缺陷， 不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。 為鍍層提供了比電鍍層好的耐蝕性。 由于 Ni-P 合金鍍層硬度較高，在沉積狀態(tài)下，鍍層硬度為500 600HV ，400°C 熱處理后為 980 1100HV ，所以它具有相當(dāng)于或優(yōu)于鍍硬鉻的耐磨性?；瘜W(xué)鍍 Ni-P 合金鍍層在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，但在工程機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用比較少，作者嘗試將化學(xué)鍍技術(shù)應(yīng) 用于工程起重機(jī)的液壓缸活塞桿，以代替鍍硬鉻的耐

20、磨性。2 工藝過程及實(shí)驗(yàn)方法2.1 化學(xué)鍍 Ni-P 工藝試件：35鋼板，厚度 mm , 20%40(mm)若干。工藝流程為：化學(xué)除油 T水沖洗T活化T水沖洗T活化T化學(xué)鍍T熱水沖洗T皂化。工藝條件：NiSO47H2O 0.0720.11mol/LNaH2PO2OH2O 0.280.33mol/L復(fù)合絡(luò)合劑0.170.11mol/L緩沖劑 2030g/L穩(wěn)定劑 適量添加劑 少許PH 6.58.0施鍍時(shí)鍍液溫度90±5(°C)裝載量12.5dm 2/L(dm 2為工件的表面積)沉積速度1830m/h2.2測(cè)試方法(1 )鍍層厚度 通過金相法和量具測(cè)定。(2 )鍍層成分 利用T

21、N-5502能譜儀對(duì)鍍層進(jìn)行能譜分析，以確定其主要成分及百分含量。(3) 鍍層硬度 利用MICROMEF型數(shù)據(jù)顯微硬度計(jì)測(cè)定。測(cè)定條件為：鍍層厚度大于2gm,載荷2100g(10 N)30 50s。鍍層應(yīng)光滑、平整、無油污。(4) 耐蝕性應(yīng)用快速硝酸法及孔隙率進(jìn)行測(cè)定。(5) 形貌及斷層 以S-570掃描電鏡觀察測(cè)定。(6) 鍍層結(jié)構(gòu)分析 采用D/NQ-Y13X射線衍射儀測(cè)定。(7) 摩擦磨損試驗(yàn) 利用M-200型試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)條件：20號(hào)機(jī)油，20滴/min，載荷50N，時(shí)間 10min/次，對(duì)磨材料： GCr15，直徑© 47mm。(8) 結(jié)合力的檢驗(yàn) 分為定性檢驗(yàn)和定量檢驗(yàn)，

22、通常采用定性檢驗(yàn)。定性檢驗(yàn)為：試板經(jīng)化學(xué)鍍Ni-P合金后，分別采用劃痕法、彎曲法、銼刀銼及加熱300。C急冷法，然后用目視方法檢查鍍層。定量檢驗(yàn)采用剝離試驗(yàn)法：將T型試棒裝入有機(jī)玻璃套內(nèi)進(jìn)行化學(xué)鍍鎳(如圖1a)，應(yīng)盡量鍍厚些，鍍后將試棒肩部削掉，注意保留鍍層。然后裝在專用夾具上，在拉力試驗(yàn)機(jī)上對(duì)鍍層做剝離試驗(yàn)(如圖1b)。根據(jù)被測(cè)鍍層與試棒的結(jié)合面積和剝離鍍層所需拉力計(jì)算鍍層結(jié)合力。p=F/S式中：P鍍層結(jié)合強(qiáng)度(MPa)F鍍層自機(jī)體剝離所需的力(N)S 鍍層與機(jī)體結(jié)合面積(mm2)3試驗(yàn)結(jié)果(1) 鍍層厚度 通過金相法測(cè)定為0.0360.054mm ，為此施鍍1h30min，該結(jié)果與量具測(cè)定結(jié)果相一致。(2) 鍍層成分 經(jīng)能譜分析，其結(jié)果是：Ni含量85.15%，P含量13.83%，并含有微量Si和Fe。(3) 鍍層硬度 鍍態(tài)為608.9HV、566.2HV、58.09HV，平均為585.3HV。經(jīng)400°C熱處理保溫1h，硬 度為 1072HV、1095.4HV、1095.4HV，平均為 1087.6HV。耐蝕性 按快速腐蝕硝酸法測(cè)試可達(dá) 210s，孔隙率為0.02個(gè)孔/cm2，符合技術(shù)要求。(5) 形貌及斷層 測(cè)試結(jié)果表明，鍍層由微小顆粒促成，鍍層致密、均勻，無明顯孔隙，鍍層與機(jī)體治安 結(jié)合