電鍍鉻及表面處理

1、電鍍鉻及表面處理08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04551第1頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六Plating technology內(nèi)容2. 電鍍前處理知識(shí) 3. 電鍍鉻 1. 電鍍基礎(chǔ)知識(shí)第2頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04553電鍍層的作用是什么？ 提高金屬零件在使用環(huán)境中的抗蝕性能； 裝飾零件的外表，使其光亮美觀； 提高零件的工作性能，如硬度、耐磨性、 導(dǎo)電性、電磁性、耐熱性等等。1 電鍍基礎(chǔ)知識(shí)電鍍是指通過電化學(xué)方法在固體表面上沉積一層金屬或合金的過程。第3頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星

2、期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04554對(duì)電鍍層有哪些要求？鍍層與基體，包括鍍層與基體之間，應(yīng)有良好的結(jié)合力；鍍層在零件的主要表面上，應(yīng)有比較均勻 的厚度和細(xì)致的結(jié)構(gòu)；鍍層應(yīng)具有規(guī)定的厚度和盡可能少的孔 隙；鍍層應(yīng)具有規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，例如表面粗 糙度、硬度、色彩以及鹽霧試驗(yàn)?zāi)驮囆浴? 電鍍基礎(chǔ)知識(shí)第4頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04555金屬零件鍍前表面準(zhǔn)備的重要性 機(jī)械表面處理 粗糙表面的整平 包括： 磨光、拋光、滾光、震動(dòng)、離心、刷光、 噴砂處理等。 化學(xué)表面處理 除油、侵蝕、拋光、活化1.1 金屬零件電鍍前的表面準(zhǔn)備2 電鍍前

3、處理知識(shí)第5頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04556機(jī)械表面處理 1 磨光： 磨光機(jī) 通常采用磨光機(jī)帶動(dòng)磨光輪進(jìn)行磨光輪式磨光機(jī)2 電鍍前處理知識(shí)第6頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04557 磨光輪 通常采用柔軟材料縫制成輪狀，再在輪外側(cè)粘合磨料一般用皮革、粗毛氈、棉布、各種纖維織品及高強(qiáng)度紙等制成磨光輪。硬質(zhì)磨光輪軟質(zhì)磨光輪2 電鍍前處理知識(shí)第7頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04558 磨料 常用的磨料有天然金剛砂、人造金鋼砂

4、、人造鋼玉（含氧化鋁9095） 、石英砂、硅藻土、鐵丹和浮石等。 人造金鋼砂的硬度較高，但是脆性大、易碎；人造剛玉的硬度較高，而且韌性較好；天然金鋼砂和石英砂的硬度稍低一些。應(yīng)該根據(jù)零件的加工要求選擇。2 電鍍前處理知識(shí)第8頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04559氧化鋁磨料2 電鍍前處理知識(shí)第9頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045510 磨料粒度通常是按篩子的號(hào)碼來劃分的，篩子的號(hào)碼則用單位面積（平方厘米）上的孔數(shù)來表示，篩子的號(hào)碼越大，篩孔越小。人們以磨料能通過篩子的號(hào)碼來表示該磨

5、料的粒度。 用骨膠、牛皮膠、明膠作為粘結(jié)劑 通常將磨料分為三組：即粗磨：（2040） 中磨（50150） 精磨（180360）。 2 電鍍前處理知識(shí)第10頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045511其計(jì)算式為： v圓周速度（m/s）；圓周率d磨光輪直徑（m）；n磨光輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）由上式可知，圓周速度取決于磨輪的直徑和轉(zhuǎn)速。在生產(chǎn)中，可以改變其中的任一數(shù)值來調(diào)控磨光輪的圓周速度，例如，當(dāng)磨光機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)不變時(shí)，可以更換不同直徑的輪子，當(dāng)磨輪的直徑固定時(shí)，可以改變軸的轉(zhuǎn)數(shù)。 磨光不同材料時(shí)磨光輪的最佳速度 預(yù)加工工件材料輪周速度（米/秒）鑄鐵、

6、鋼、鎳、鉻1830銅及其合金鋅及其合金1418鋁及其合金1014磨光不同材料磨光輪的圓周速度2 電鍍前處理知識(shí)第11頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455122 拋光： 拋光機(jī) 通常采用拋光機(jī)帶動(dòng)拋光輪進(jìn)行拋光 與磨光機(jī)同 拋光與磨光的區(qū)別： 磨光為粗加工：明顯有磨削，硬輪磨料 拋光為精加工：無明顯磨削，軟輪拋光膏 拋光不同材料時(shí)使用不同的拋光膏 白膏氧化鈣、氧化鎂 （用硬脂酸、石蠟等粘合在一起）銅及其合金鋅及其合金紅膏氧化鐵紅、鐵丹鋁及其合金綠膏三氧化而鉻、氧化鋁鋼鐵、鎳、鉻2 電鍍前處理知識(shí)第12頁，共43頁，2022年，5月20日，

7、0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455133 滾光、震動(dòng)、離心： 滾光機(jī) 通常采用電機(jī)帶動(dòng)滾桶進(jìn)行滾光 2 電鍍前處理知識(shí)第13頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045514震動(dòng)機(jī) 采用帶彈簧的偏軸機(jī)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)、 旋轉(zhuǎn)離心2 電鍍前處理知識(shí)第14頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045515刷光 用鋼絲或銅絲刷光輪刷光工件表面噴砂、噴丸 干噴是利用射吸原理以氣流協(xié)帶磨料高速噴向工件，濕噴則以含砂液流高速噴向工件2 電鍍前處理知識(shí)第15頁，共43頁，2022年，5月20日，0

8、點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455162 電鍍前處理知識(shí)第16頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455172 電鍍前處理知識(shí)第17頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045518化學(xué)表面處理除油 包括有機(jī)溶劑除油，化學(xué)除油及電化學(xué)除油 以及超聲波除油。浸蝕 包括強(qiáng)浸蝕、電化學(xué)浸蝕及弱浸蝕。拋光 化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光4 活化 化學(xué)活化、電化學(xué)活化2 電鍍前處理知識(shí)第18頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045519鋼鐵零件

9、鍍前表面化學(xué)處理 概述 通常要根據(jù)工件的情況以及關(guān)鍵的要求制定表面處理流程2 電鍍前處理知識(shí)第19頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045520鋼鐵零件的除油有機(jī)溶劑除油 烴 類：汽油、煤油、 苯類、丙酮等 氯代烴類：三氯乙烯、 三氯乙烷、 四氯化碳等2 電鍍前處理知識(shí)第20頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045521化學(xué)除油 化學(xué)除油組成濃度 g/LNaOH5070皂化Na2CO32040水解Na3PO43040乳化Na2SiO3510強(qiáng)乳化OP乳化劑適量溫度8090皂化反應(yīng)：與動(dòng)、植物

10、中的硬脂酸皂化反應(yīng)(C17H35COO)3C3H5+3NaOH3 C17H35COONa C3H5(OH)3硬脂 堿 硬脂酸鈉 甘油 2 電鍍前處理知識(shí)第21頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045522加入乳化劑可除去非皂化油（礦物油）常用的乳化劑有： 辛基酚聚氧乙烯醚(OP10) 三乙醇胺油酸皂(FM) 十二烷基二乙醇酰胺(6501)等常溫除油：清洗劑等2 電鍍前處理知識(shí)第22頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045523電化學(xué)除油超聲波除油2 電鍍前處理知識(shí)第23頁，共43頁，2022

11、年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045524鋼鐵的浸蝕2 電鍍前處理知識(shí)第24頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045525（1）侵蝕有三個(gè)作用1 化學(xué)溶解作用2 產(chǎn)生氣體對(duì)氧化皮的機(jī)械剝離作用3 產(chǎn)生的氫氣對(duì)高價(jià)氧化物還原作用，有利于氧化物的溶解2 電鍍前處理知識(shí)第25頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045526（2）酸度和溫度的影響 通常硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2025，提高硫酸濃度不能增強(qiáng)浸蝕能力， 超過40時(shí)由于硫酸的強(qiáng)氧化性，對(duì)氧化皮幾乎不溶解。 提高溫度可

12、以加快反應(yīng)速度，對(duì)氧化皮有較大的剝離作用， 溫度過高會(huì)腐蝕零件，一般不進(jìn)行加熱。 適當(dāng)加入緩蝕劑可保護(hù)基體金屬。 HCl 中 用 六次甲基四胺又稱烏洛托品（陽離子型） H2SO4中用 二鄰甲苯基硫脲 （陰離子型）（可適當(dāng)加入Cl） 溶解產(chǎn)物鐵鹽累積到一定程度會(huì)降低硫酸侵蝕速度。 通?？刂畦F含量60g/L2 電鍍前處理知識(shí)第26頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045527電化學(xué)侵蝕1 陽極侵蝕 硫酸或鹽酸，主要靠陽極溶解2 陰極侵蝕 硫酸，主要靠氫氣沖擊3 弱侵蝕 通常為化學(xué)侵蝕， 510鹽酸或硫酸2 電鍍前處理知識(shí)第27頁，共43頁，202

13、2年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045528鋼鐵零件的化學(xué)和電化學(xué)拋光化學(xué)拋光 很少使用電化學(xué)拋光配方1 通用配方2 一般鋼鐵配方3 不銹鋼配方4 精密不銹鋼2 電鍍前處理知識(shí)第28頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045529 電鍍鉻鍍層 1 電 鍍 鉻 概述 鍍鉻在電鍍工業(yè)中占有極其重要的地位，并被列為三大鍍種之一。電鍍鉻屬于單金屬電鍍，與其它單金屬電鍍相比，有許多共同之處。但是，它又有一些其它單金屬電鍍所沒有的特點(diǎn)，故鍍鉻是電鍍單金屬中較為特殊的鍍層。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，在傳統(tǒng)鍍鉻的

14、基礎(chǔ)上，相繼發(fā)展了微裂紋和微孔鉻、乳白鉻、松孔鍍鉻、鍍黑鉻、低濃度鍍鉻、稀土鍍鉻、高效率鍍硬鉻及三價(jià)鉻鍍鉻等新工藝，使鍍鉻層的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。3 電鍍鉻第29頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455301.鍍鉻層的性質(zhì) 鉻(Cr)是一種略帶藍(lán)的銀白色金屬，相對(duì)原子質(zhì)量 51.994，密 度 6.98cm37.219cm3，熔 點(diǎn) 18751920 ，標(biāo)準(zhǔn)電極電位 0Cr3+/Cr=0.74V 0Cr3+/Cr2+=0.41V 0Cr2O72-/Cr2+ =1.33V 鉻是一種較活潑的金屬，但由于它在空氣中極易鈍化，其表面形成一層極薄的鈍

15、化膜，從而顯示了貴金屬性質(zhì)3 電鍍鉻第30頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045531 鍍鉻層具有很高的硬度，根據(jù)鍍鉻液成分及操作條件的不同，其硬度可在很大范圍(HV4001200)內(nèi)調(diào)整。加熱溫度在500以下，對(duì)鍍鉻層的硬度沒有明顯影響。鉻鍍層的摩擦系數(shù)低，特別是干摩擦系數(shù)在所有金屬中是最低的，因此，鉻鍍層具有很好的耐磨性。 鉻鍍層在一般大氣條件下能長(zhǎng)久地保持其原有的光澤而不變色，只有當(dāng)溫度在400 500時(shí)，才開始在表面呈現(xiàn)氧化色。3 電鍍鉻第31頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)04

16、5532 鉻鍍層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，堿、硫化物、硝酸和大多數(shù)有機(jī)酸對(duì)其均不發(fā)生作用，但能溶于氫鹵酸(如鹽酸)和熱的硫酸中。 在可見光范圍內(nèi)，鉻的反射能力約為65介于銀(88)和鎳(55)之間，因鉻不易變色，使用時(shí)能長(zhǎng)久地保持其反射能力而優(yōu)于銀和鎳。 3 電鍍鉻第32頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)0455332 鍍鉻層的分類及應(yīng)用 鍍鉻可按其工藝及溶液不同來分類，所得到的鉻層可應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。 (1) 防護(hù)裝飾性鍍鉻 利用鉻鍍層的鈍化能力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和反射能力，鉻層與銅、鎳及銅錫合金等組成防護(hù)裝飾性體系，廣泛用于汽車、自行車、縫紉

17、機(jī)、鐘表、儀器儀表、日用五金等零部件，既保持產(chǎn)品表面的光亮和美觀，又達(dá)到防護(hù)目的。這類鉻層的厚度一般為0.25m1m3 電鍍鉻第33頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045534 (2) 鍍硬鉻(耐磨鉻) 鉻層具有高的硬度和低的摩擦系數(shù)，機(jī)械零部件鍍硬鉻后可以提高其抗磨損能力，延長(zhǎng)使用壽命。硬鉻可用于切削及拉拔工具，各種材料的模具、軸承、軸、量規(guī)、齒輪等，還可用于修復(fù)磨損零件的尺寸。這類鉻層的厚度根據(jù)需要而變，從1 m到幾個(gè)mm。 (3) 乳白鉻 鍍層韌性好，孔隙率低、顏色乳白，光澤性差，硬度較硬鉻鍍層及光亮鍍層都低，但其耐蝕性較高，主要用于

18、各種量具上。為了獲得既耐磨又耐蝕的表面，目前常采取雙層鉻鍍層，即在工件表面先鍍?nèi)榘足t，然后再鍍硬鉻，這種配合綜合了乳白鉻鍍層及硬鉻鍍層的優(yōu)點(diǎn)。3 電鍍鉻第34頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045535 (4) 松孔鍍鉻 是在鍍硬鉻后進(jìn)行松孔處理，使鉻層的網(wǎng)狀裂紋加深加寬。這種鍍層具有貯存潤(rùn)滑油的能力，可以提高零部件表面抗摩擦和磨損的性能，常用于承受較高壓力的滑動(dòng)摩擦，如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸筒內(nèi)壁、活塞環(huán)等。 (5) 黑鉻 與其它上黑色鍍層(如黑鎳鍍層)相比，有較高的硬度，耐磨損及耐熱性能好，而且有極好的消光性能。常用于光學(xué)儀器、航空儀表等零件的

19、鍍覆。此外，黑鉻鍍層也可用于裝飾。3 電鍍鉻第35頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045536 3 鍍鉻過程的特點(diǎn) 與其它單金屬相比，鍍鉻液的成分雖然簡(jiǎn)單，但鍍鉻過程相當(dāng)復(fù)雜，并具有許多特點(diǎn)。(1) 在鍍鉻過程中，是由鉻的含氧酸即鉻酸來提供獲得鍍層所需的含鉻離子(其它單金屬電鍍都是由其自身鹽來提供金屬離子)，屬?gòu)?qiáng)酸性鍍液。在鉻酸鍍液中，陰極過程相當(dāng)復(fù)雜，陰極電流大部分都消耗在析出氫氣及六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻兩個(gè)副反應(yīng)上，故鍍鉻過程陰極電流效率極低，一般818。 3 電鍍鉻第36頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 200

20、5 FH電鍍工藝學(xué)045537 (2) 在鍍鉻液中，必須添加一定量的局外陰離子，如SO42 、 SiF62 、F等和必需有一定量的Cr3+，離子才能實(shí)現(xiàn)金屬鉻的電沉積過程。 (3)鍍鉻需采用較高的陰極電流密度，又由于陰極及陽極之間存在大量的氫氣及氧氣，盡管鉻酸的導(dǎo)電性較好，仍需要采用大于12V的電源，而其他鍍種使用8V以下的電源即可。3 電鍍鉻第37頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045538 (4)陽極不能用金屬鉻而是采用不溶性的鉛或鉛合金(PbSb、PbSn)。鍍液內(nèi)由于沉積出鉻及其它消耗，故鉻的補(bǔ)充要依賴于添加鉻酸來解決。 (5)鍍鉻液的分散能力及覆蓋能力都極差。欲獲得均勻的鉻層，必須采用人工措施，根據(jù)零件的幾何形狀而設(shè)計(jì)不同的象形陽極、防護(hù)陰極及輔助陽極。 (6)鍍鉻的操作溫度和陰極電流密度有一定的依賴關(guān)系，改變二者的關(guān)系可獲得不同性能的鉻鍍層。3 電鍍鉻第38頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期六08 2005 FH電鍍工藝學(xué)045539鍍鉻過程還有三個(gè)特殊的現(xiàn)象：陰極電流效率隨鉻酸濃度的升高而下降， 隨溫度升高而下降， 隨陰極電流密度的提高而增加。 這些現(xiàn)象與鍍鉻的機(jī)理有關(guān)。3 電鍍鉻第39頁，共43頁，2022年，5月20日，0點(diǎn)39分，星期