材料課件表面技術(shù)

精品文檔精心整理精品文檔可編輯的精品文檔材料課件表面技術(shù)目錄：1、材料課件表面技術(shù)2、現(xiàn)代表面技術(shù)現(xiàn)代表面技術(shù)第一章表面技術(shù)概論表面技術(shù)的涵義19世紀工業(yè)革命以來，材料品種日益繁多，為了適應(yīng)高強度、高硬度和耐磨、耐高溫、耐酸堿腐蝕等不同特殊要求，人們需要不斷開發(fā)各種特殊的合金材料，但這些合金材料往往價格昂貴。因此，人們試圖采用各種表面技術(shù)對普通鋼材表面進行加工，以改變其表面性能，使其適應(yīng)復雜的工作環(huán)境。另外，磨損、腐蝕等失效都是首先發(fā)生在材料表面，通過對材料表面進行有效處理，可以極大地提高材料壽命。因此，迫切需要開發(fā)出各種行之有效的表面技術(shù)，正是基于這樣的背景，逐步形成了一門新興學科——表面工程學。表面工程技術(shù)的發(fā)展始于20世紀60年代末，近30年來發(fā)展尤為迅速。在傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)不斷改進、不斷完善的同時，又有科學技術(shù)逐漸滲透到該領(lǐng)域，各種表面技術(shù)相互融合，從而使現(xiàn)代表面技術(shù)進入了一個新的發(fā)展時期。表面技術(shù)是一門博大精深、實用價值極高的技術(shù)。材料科學所面臨的若干艱巨任務(wù)，如要求材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價廉等間題，通過表面技術(shù)在相當程度上都可迎刃而解。除本文所提及的巨大作用外，用表面技術(shù)合成人工結(jié)構(gòu)材料、復合材料及沉積非晶態(tài)涂層及制取復合涂層方面都顯示了巨大的應(yīng)用潛力。表面技術(shù)是一項能使產(chǎn)品獲得高附加值的技術(shù)。英國產(chǎn)品每年靠表面技術(shù)估計增值100億英鎊，如果對表面技術(shù)進行全開發(fā)，有可能節(jié)省200。萬到400億埃居(約200億英鎊)，可見表面技術(shù)對國民經(jīng)濟的巨大作用。我國在濕法鍍覆等方面取得了令人矚目的成就，但在PVD和表面改性方面還有許多工作要做。這一方面要靠廣大科技人員的才智與努力，同時有關(guān)領(lǐng)導部門在設(shè)備資金投入上給予有力的支持也至關(guān)重要。只有這樣，我國的表面技術(shù)才能以新的面貌進入21世紀，全方位趕上和領(lǐng)先世界水平。一、什么是表面技術(shù)從廣義上講，表面技術(shù)是直接與各種表面現(xiàn)象或過程有關(guān)的，能為人類造?；虮蝗藗兝玫募夹g(shù)。任何表面在通常情況下實際上都是界面。兩種不同相之間的交界，稱為界面，在任何兩相界面上都可以發(fā)生復雜的物理或化學現(xiàn)象，總稱為表面現(xiàn)象。固體材料的界面有三種：表面――固體材料與氣體或液體的分解面。晶界（或亞晶界）――多晶體內(nèi)部成分、結(jié)構(gòu)相同而取向不同晶粒（或亞晶）之間的界面。相界――固體材料中成分、結(jié)構(gòu)不同的兩相之間的界面。它主要包括：表面覆蓋（在材料的表面施加各種覆蓋成）、表面改性、表面加工以及表面濕潤、表面催化、膜技術(shù)等。二、使用表面技術(shù)的目的提高材料抵御環(huán)境的能力，同時具有裝飾的效果。通過使用表面技術(shù)，可以提高材料在各種介質(zhì)（如空氣、淡水、海水、土壤、酸、堿、鹽等）中的耐蝕性，還可以提高材料表面的硬度，從而提高材料的耐磨性以及耐疲勞性。有不銹鋼鏡面板;不銹鋼絲紋板;不銹鋼刻花板;不銹鋼彩色板;著色鋁合金制品;彩色(有機涂層)鋼板;金屬表面的仿金電鍍層;鐘、表殼表面的離子鍍金色氮化欽層，鋼鐵零、部件上的電鍍黑鎳層、黑鉻層，電鍍鋅制品表面的彩色鈍化膜等。賦予材料表面某種功能特性。包括光、熱、電、磁、聲、吸附、分離等各種物理和化學特性。實施特定的表面加工來制造構(gòu)件、零部件和元器件等。修補金屬表面的缺陷和磨損普遍采用熱噴涂技術(shù)修復磨損件。刷鍍是修補金屬表面磨損比較廉價的手段。特點是設(shè)備簡單，操作靈活，適于野外和現(xiàn)場修復，特別是對于大型、精密設(shè)備的現(xiàn)場不解體修復，更具有獨特的優(yōu)點。目前刷鍍技術(shù)已廣泛用于修復加工超差件，以及工件表面磨損、凹坑和斑蝕等缺陷部位。三、表面技術(shù)實施的途徑表面涂覆（表面覆蓋）金屬覆蓋層：電鍍化學鍍熱浸鍍噴鍍（噴涂）真空濺射離子鍍化學氣相沉積非金屬覆蓋層：化學氧化陽極氧化磷酸鹽處理鉻酸鹽處理涂料覆蓋玻璃鋼襯里橡膠襯里搪瓷襯里防銹油脂陶瓷襯里表面改性用機械、物理和化學的方法，改變材料表面的形貌、化學成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)。表面改性技術(shù)基本上有兩大類型，即表面合金化過程與表面涂層過程。前者采用合金化元素改善合金原來的表面，如把碳或氮通過不同方法處理鋼的表面;后者則是將新材料沉積在表面為之提供保護涂層。表面改性技術(shù)主要有：噴丸強化表面熱處理化學熱處理等離子擴滲處理激光表面處理電子束表面處理高密度太陽能表面處理離子注入表面改性表面加工：通過物理化學方法使金屬表面的形貌發(fā)生改變，但不改變金屬表面的金相組織和化學成分。表面微細加工、拋光、蝕刻、整體包覆第二節(jié)表面技術(shù)的應(yīng)用表面技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和重要性1、廣泛性目前，表面技術(shù)的應(yīng)用遍及各行各業(yè)，包含的內(nèi)容也十分廣泛工業(yè)領(lǐng)域：可用于耐蝕、耐磨、修復、強化、裝飾等方面。學科領(lǐng)域：涉及光、電、磁、聲、熱、化學、生物等方面的應(yīng)用。材料領(lǐng)域：表面技術(shù)涉及的基體材料不僅有金屬材料，也包括無機非金屬材料、有機高分子材料及復合材料。2、重要性保護材料的表面，延長其使用壽命，從中獲得經(jīng)濟效益和社會效益材料的疲勞斷裂、磨損、腐蝕、氧化等一般都是從材料的表面開始的，他們所帶來的損失和破壞是十分驚人的，僅從腐蝕這個方面來看，據(jù)統(tǒng)計，全世界每年損耗金屬達一億噸以上，工業(yè)發(fā)達國家因腐蝕破壞造成的經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的2％－4％。美國75年腐蝕的損失約700億美元，占國民生產(chǎn)總值的4。2％，大大超過了當年所有自然災(zāi)害的總和（125億美元，5。6倍），2000年美國腐蝕損失達3000億美元，相當于美國當年的軍費開支。日本1。8％，英國3。5％，意大利6。6％，波蘭6－10％。我國按4％計算，每年損失達1000億元，所損失的鋼材約800萬噸，相當于首鋼一年的產(chǎn)量，可鋪13條雙軌京廣鐵道線。由此可見，采用各種表面技術(shù)，加強材料的表面的保護具有十分重要的意義。從材料的表面作用來看，許多產(chǎn)品的性能，主要取決于表面的性質(zhì)和狀態(tài)材料科學所面臨的若干艱巨任務(wù)，如要求材料硬而不脆、耐磨而易車削、質(zhì)高而價廉等間題，通過表面技術(shù)在相當程度上都可迎刃而解。應(yīng)用表面技術(shù)可以生產(chǎn)出各種新材料、新器件表面技術(shù)在結(jié)構(gòu)材料以及工程構(gòu)件和機械零部件上的應(yīng)用表面技術(shù)在功能材料和元器上的應(yīng)用表面技術(shù)在其它方面的應(yīng)用1、凈化空氣用觸媒載體（吸附的方法）凈化汽車尾氣2、凈化水質(zhì)3、生物醫(yī)學綠色能源第三節(jié)表面技術(shù)的發(fā)展一、表面涂覆技術(shù)的發(fā)展在表面涂敷技術(shù)中，涂料和土裝飾一個重要的組成部分。早在公元前2000年，我們的祖先從野生的漆樹收集天然漆，用來裝飾器皿。直到本世紀20年代，由于化學工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了酚醛樹脂，才給變了涂料完全依賴天然材料的局面。30年代出現(xiàn)了醇酸樹脂，使涂料擺脫了油樹脂型的格局，從而進入了合成樹脂涂料時期，發(fā)展成為現(xiàn)在的18大涂料類。他們的適用范圍遠遠超出了裝飾目的，已涉及到材料保護和具有各種功能的領(lǐng)域。由于涂料制造和涂裝行業(yè)是資源耗量很大的工業(yè)領(lǐng)域，又是大氣和水質(zhì)的污染源之一，因而開發(fā)和采用資源利用率高的，低污染或無污染型涂料和涂裝技術(shù)已成為重要的研究方向。熱噴涂因基材可以不經(jīng)高溫，可用作涂層的材料類型廣泛，土層性能優(yōu)良，共建的外形尺寸上沒有限制，成本低，從而成為廣泛使用的表面技術(shù)。這類技術(shù)的開發(fā)和使用是從本世紀初開始的。七十年代，熱噴涂技術(shù)向著高能﹑高速﹑高效發(fā)展。八十年代以來，熱噴涂技術(shù)向著涂層質(zhì)量進一步提高以及精密﹑智能化方向發(fā)展。二、金屬表面強化技術(shù)的發(fā)展金屬材料一般適宜合金的形式進行使用，具有良好的強度和塑性配合，優(yōu)良的加工性，許多金屬還具有優(yōu)異的物理特性，因而應(yīng)用非常廣泛。金屬材料的表面在外環(huán)境下容易發(fā)生各類的磨損﹑腐蝕﹑氧化和疲勞等破壞。因此，金屬的表面強化技術(shù)受到人們的重視。20年代，噴丸強化技術(shù)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域；60年代以后用在航空中得到應(yīng)用。使得經(jīng)噴丸后，零部件的抗疲勞性和抗力學腐蝕性有了明顯提高，而生產(chǎn)成本低廉，因此成為一種重點采用的表面技術(shù)。表面熱處理和化學熱處理也是人們早就使用的表面技術(shù)。這些技術(shù)早在戰(zhàn)國時就開始應(yīng)用。到了19世紀和20世紀初人們對電進行了廣泛的研究之后，一系列以電為基礎(chǔ)的表面處理新技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來。如等離子熱化學技術(shù)和等離子鍍膜技術(shù)。同時，激光和電子束也在該領(lǐng)域得到應(yīng)用。三、表面加工技術(shù)的發(fā)展表面加工技術(shù)包含的內(nèi)容十分的廣泛，尤其是表面微細加工技術(shù)已成為大規(guī)模集成電路和微細圖案成型必不可少的加工手段，在電子工業(yè)尤其是微電子技術(shù)中占有特殊地位。雖然人們在19世紀發(fā)現(xiàn)了硅半導體以及他的一些特殊性能，但20世紀初由于發(fā)明了真空二極管和真空三極管，半導體的應(yīng)用受到限制。進入20——30年代后無線電通訊對高頻和超高頻的利用以及二戰(zhàn)中微波技術(shù)的進步，都要求采用半導體器件。與此同時，人們對半導體的認識加深，直到1948年終于制成了結(jié)型晶體管，引起了電子學的革新。到1958年平面集成電路得到應(yīng)用?，F(xiàn)在，已從特大集成電路向吉規(guī)模集成電路進軍。到今天，微細加工技術(shù)在微電子技術(shù)成就的基礎(chǔ)上正在向為機械技術(shù)和納米級制造技術(shù)推進。第二章金屬表面的預處理金屬表面預處理：是指用物理或化學的方法除掉金屬表面的油污、氧化皮、銹蝕產(chǎn)物和其它污物，而呈現(xiàn)出具有一定粗糙度或光潔度的清潔的金屬的表面。金屬及其制品在使用和加工以及存儲過程中，表面會有各種臟物（油污、潤滑劑、氧化皮、腐蝕產(chǎn)物、沙塵、油漆等），或者存在改變了金屬表面的形狀及表面層的組織、結(jié)構(gòu)。當我們對金屬進行表面加工（比如在金屬表面施加涂鍍層的時候），這些表面缺陷會嚴重影響涂鍍層的致密性以及與基體的結(jié)合強度，甚至造成表面處理的失敗。因此，進行表面處理之前，首先必須把金屬的表面處理成干凈的表面。表面處理有時候要求基體的表面具有一定的光潔度，有的時候還要求基體的表面有一定的粗糙度。第一節(jié)除油從金屬表面除掉油脂的過程，習慣上叫做除油，也叫脫脂。除油的主要方法有：溶劑除油、堿液除油、電解除油、燒灼（加熱）除油、蒸汽熱洗。一、油污的種類油污按化學性質(zhì)可分兩類：1、皂化類：所有的植物和動物油脂都屬于皂化類，他它們甘油和高分子有機酸的酯類。它們在堿液的作用下能分解生成溶于水的脂肪酸鹽－肥皂和甘油?；瘜W反應(yīng)如下：（RCOO）3C3H5+NaOH→RCOONa+C3H5(OH)(肥皂)(甘油)2、非皂化類：指的是礦物油，如汽油、潤滑油、柴油、原油等，它們在堿的作用下不起化學分解反應(yīng)（也就是皂化反應(yīng)），因此稱為非皂化類油脂，能溶于某些溶劑，在一定條件下，與堿形成乳濁液，也可以從基體表面除去。二、除油劑的除油機理除油時我們使用各種除油劑，它們的作用機理時不相同的。歸納起來，有以下幾種》1、皂化作用：氫氧化鈉和堿性強的鹽類與油脂反應(yīng)生成肥皂和甘油，肥皂和甘油溶于水，而除去油脂。利用皂化作用只能除去動物和植物油脂。常用的皂化劑有：NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3、NaNo2等。2、乳化作用：使用表面活性劑除油，表面活性劑能顯著降低水的表面張力或水與油之間界面張力，它的分子中既有親水基團，又有親油基團，親油基團與油污分子結(jié)合，而親水基又包圍在外面，形成O/W液滴，分散到液體中，形成乳濁液而除去油污。礦物油等非皂化類油脂只有通過乳化作用才能除去。常用的乳化劑有：3、潤濕作用：表面活性劑溶液滲入油脂中，并在基體表面分散，減少油脂對基體表面的附著力，使之脫落。常用的潤濕劑有：4、分散作用：利用分散劑把從基體表面脫落的油脂分散到溶液中，而除去油脂。常用的分散劑除表面活性劑外，還有硅酸鈉、磷酸鈉。5、溶解作用：利用有機溶劑對油脂的溶解作用，把油污除去。很多有機化合物是非極性的或弱極性的，而水是一種強極性的液體，所以多數(shù)有機物不容于水，而易溶于極性弱的有機溶劑中，當然極性大的有機物，如乙醇、乙酸等則易溶于水，甚至可以以任何比例于水互溶。三、對除油劑的要求1、除油效果好，成本低。2、對基體物腐蝕、安全、無毒。3、操作方便，容易被水清洗。4、對后續(xù)工序無不良影響。5、便于廢水處理，不致引起公害。物理因素在除油過程中的作用1、攪拌：可以處使油污從工件表面脫落下來，也可以使除油劑于表面充分接觸，并加速油污在溶液中的分散過程，所有這些都可以使除油速度加快。機械攪拌、空氣攪拌、超聲波清洗2、溫度：溫度升高對除油過程有促進作用，溫度升高時，油脂變軟，有利于除油劑的滲透和潤濕作用，促進油脂脫落合分散，溫度升高還會使酯的水解速度加快，溶液的對流作用增強，這些都有利于除油過程。因此傳統(tǒng)的除油都是在接近沸點的溫度下進行的。但是高溫除油耗能較高，近年來，低溫除油越來越受到人們的重視。低溫除油對表面活性劑依賴程度很大，要求表面活性劑的濃度高達1％－3％。通常是非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑配合使用，為了促進表面活性劑的溶解，往往還需要加入分散劑（親水基團較多的表面活性劑）。用這樣的除油液在40℃左右的室溫下就可以有效地除油。3、電流：除油方法溶劑除油溶劑除油是，借油脂溶于有機溶劑中以后隨溶劑—起揮發(fā)而去掉油脂。它可以溶解皂化和非皂化油脂。由于有機溶劑只能溶解油脂，而不能溶解油污中的非有機物，因此，溶劑中的臟物在溶劑揮發(fā)后仍會殘留在工件表面上，對溶劑的要求：(1)無易燃性；（2）無毒、無刺激性氣味；（3）無腐蝕性；（4）溶劑不分解、不變質(zhì)；（5）溶解油脂能力強、粘度低、比熱小。常用溶劑：（1）汽油、煤油，價格便宜，溶解弱極性或非極性油脂，溶解油污能力較強，毒性小，是一種用量大、應(yīng)用普遍的有機溶劑。（2）三氯乙烯，不易燃燒，穩(wěn)定，溶解弱極性或非極性油脂，它對大多數(shù)金屬物腐蝕作用，但有一定的毒性，使用時要按一定的操作規(guī)程，在專門的除油設(shè)備中使用。（3）丙酮、酒精，溶解強極性油脂，(4)四氯化碳，、苯，非極性有機溶劑除油的方法與設(shè)備：用布蘸有機溶劑擦金屬表面，或者使用“除油機”進行。2、堿液除油用含有堿性化學試劑的溶液除去材料表面油污的方法。利用堿和表面活性劑對油脂的皂化作用和乳化作用進行的。除油劑的組分和作用：NaOH：堿性最強的除油劑，與動植物類油脂發(fā)生皂化反應(yīng)，使酯類水解為可溶與水的肥皂和甘油。NaCO3：皂化作用較NaOH弱，但對溶液的PH值優(yōu)良好緩沖作用，對油脂層有緩慢的潤濕和分散作用，對材料腐蝕作用小，比較適合清洗有色金屬。Na3PO4：常用的是十二水磷酸納(Na3PO4·12H2O)，偏磷酸納(NaPO3)、三聚磷酸納（Na5P3O10）,它們除具有碳酸鈉優(yōu)點外，還具有乳化能力，很容易用水清洗，，對硬水有軟化作用，對鋁、鋅等金屬沒有顯著的腐蝕作用。Na2SiO3：俗稱水玻璃或泡花堿，潤濕、乳化和分散作用，對強堿液有緩沖作用，也可用作表面活性劑：表面活性劑它可促進乳化、分散作用，加快除油過程。這種物質(zhì)分子中的親油端(疏水端)被金屬表面油污所吸附，同時分子中的親水端與堿液中的水分子結(jié)合，從而提高金屬表面在溶液中的潤濕性，使之充分地與堿液接觸。另外，表面活性還可以降低油水界面張力和油滴對金屬表面的親合力，從而促使油滴進入溶液。同時表面活性劑又被吸附在油滴表面形成乳膠體，使溶液中的油滴不會重新聚集，起到對油脂乳化、分散作用。除油劑中常用的表面活性劑有水玻璃、肥皂和烷基芳基聚乙二醇(oP乳化劑)，6501(十二烷基二乙醇酰胺)、6503(十二烷基二乙醇酰胺磷酸脂)及TXl0(聚氧乙烯辛烷基酚醚)。堿液除油工藝條件：根據(jù)油污狀態(tài)和材料的性質(zhì)選擇適當?shù)某蛣┙M成和使用條件。或與其它的除油方法配合使用。有色金屬盡量不使用NaOH。為節(jié)約能源，盡量在低溫條件使用從成本考慮，除油劑濃度盡量低。堿液除油的優(yōu)點是：成本低、無毒、不會燃燒。缺點：生產(chǎn)效率低（除油時間長）。3、電解除油：在堿性除油液中通直流電，把工件作為陰極或陽極，進行短時間電解，而除油的方法。①除油原理a、皂化作用及乳化作用b、電極表面的極化作用，降低金屬表面與溶液界面張力c、電極上產(chǎn)生的大量氣泡的迅速撕裂，使油污轉(zhuǎn)變成細小的油珠而被除掉d、氣泡對溶液還會起到機械攪拌作用，加速除油過程②除油方法a、陰極除油：將工件作為陰極陽由不溶性電極材料制成。反應(yīng)式：2H2O+2eH2+2OH-特點：析出氣體為H2，氣泡小，數(shù)量多，面積大，除油效率高，不腐蝕工件。但容易產(chǎn)生氫脆，零件表面上有黑色掛灰。陽極除油：將工件作為陽極，陰極可以使用鋼板。反應(yīng)式：4OH--4eO2+H20特點：析出氣體為氧氣，氣泡大，數(shù)量少，氧氣的析出使陽極附近PH值下降，降低油脂的皂化反應(yīng)速度，除油效率低，陽極具有溶解性，對金屬有腐蝕性。鋅、錫、銅及其合金不宜用陽極除油。陰陽極交替除油為解決陰極除油產(chǎn)生氫脆，陽極除油零件被溶解的問題，在實際應(yīng)用當中，經(jīng)常采用陰、陽極交替除油的方法，即先用陰極除油，再轉(zhuǎn)為短時間的陽極除油，或是先用陽極除油，再轉(zhuǎn)為陰極除油。4、燒灼除油和蒸氣熱洗第二節(jié)酸洗除銹酸洗的目的和作用為了除掉金屬表面的腐蝕產(chǎn)物或氧化皮。除銹多用酸，稱之為酸洗。金屬表面的氧化產(chǎn)物銹是指金屬在水和氧等的作用下，在其表面生成的固體腐蝕產(chǎn)物。通常我們說的鐵銹，就是指由于高溫氧化在鋼鐵表面形成的氧化皮。一般的金屬在使用環(huán)境下，都會受到腐蝕而生銹。例如：對碳素結(jié)構(gòu)鋼，表面氧化物主要由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成。酸洗液的組分和作用1、酸洗用酸：硫酸：對金屬氧化物的溶解能力較弱，熱硫酸對鋼鐵材料酸洗能力較強，但溫度過高容易造成腐蝕，并使鋼鐵基體產(chǎn)生氫脆。經(jīng)常與其它的酸配合使用。硫酸+鉻酸或重鉻酸鹽用于鋁的活化劑硫酸＋硝酸用于不銹鋼和銅、銅合金的酸洗硫酸＋氫氟酸用于不銹鋼的酸洗鹽酸：對金屬氧化物的清洗作用較好，可以對多種金屬進行清洗。硝酸：不能單獨用于酸洗，與氫氟酸配合用來除去鉛、不銹鋼、鎳基、鐵基合金上的氧化物。2、酸洗緩蝕劑目的：防止金屬過腐蝕和氫脆。主要有：若?。ǘ徏谆搅螂澹?、硫脲、硫脲與烏洛托品等。3、酸洗用促進劑目的：加入酸液中能夠加快酸洗速度。主要有無機鹽和表面活性劑。化學酸洗酸洗根據(jù)反應(yīng)原理可分為化學酸洗和電化學酸洗?；瘜W酸洗是金屬表面浸入適當濃度和一定溫度的酸液中，通過化學反應(yīng)而除去金屬氧化物的方法。反應(yīng)原理以鋼鐵的化學酸洗為例，F(xiàn)eO+2HCIFeCI2+H2OFeO3+6HCIFeCI3+H2OFe3O4+8HCI2FeCI3+FeCI2+4H2O通過這些反應(yīng)，鐵的氧化物溶解而進入溶液，同時夾雜在鐵的氧化物孔隙中的大量的散碎的鐵還會與鹽酸發(fā)生反應(yīng)而放出氫氣Fe+2HCIFeCI2+H2產(chǎn)生的氫氣能把疏松的氧化層從鋼鐵表面剝離下來。影響因素酸洗溶液濃度和溫度的影響鹽酸酸洗時,鹽酸溶液的濃度和溫度直接影響著溶液的活性,酸洗速度隨鹽酸的濃度的增加而增加,雖溫度的升高而增快,如圖2—1所示。雖然提高鹽酸濃度可以增加酸洗速度，但由于鹽酸濃度超過18%時，基體的溶解速度將明顯增加。因此，實際生產(chǎn)中一般采用10%左右的鹽酸進行酸洗。升高鹽酸溶液的溫度同樣可以提高鹽酸溶液的活性，但因溫度高時，鹽酸揮發(fā)性大，污染環(huán)境。所以通常采用增加鹽酸濃度而不過分升高溫度的辦法來提高酸洗速度，多采用在室溫下進行酸洗。硫酸酸洗時，在一定的酸濃度范圍內(nèi)，酸溶液的活性隨濃度的增加而提高。當硫酸濃度為25%—30%時，活性最大，酸洗速度最快，即酸洗時間最短。酸濃度超過30%時，酸洗速度隨濃度的增加而降低，當濃度達到60%時，是鋼鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，酸洗根本不能進行。所以生產(chǎn)中一般采用20%左右的硫酸濃度進行酸洗。酸洗溶液濃度對酸洗時間的影響如圖2—2所示。（114頁上）提高硫酸溶液的溫度同樣可以提高硫酸溶液的活性，增加酸洗速度。但溫度超過70℃時，硫酸溶液對于鋼鐵基體的腐蝕速度增加很快，同時氫脆傾向增大，所以生產(chǎn)中硫酸酸洗時的溫度采用50—60℃。另外，從表2—1列出的鹽酸和硫酸溶液濃度與溫度對酸洗時間的影響結(jié)果還可以看出，鐵在鹽酸溶液中其酸洗速度隨溫度的升高而加快的程度，比在硫酸溶液中小。在鹽酸溶液中酸洗時，酸的濃度對酸洗速度有很大的影響，而在硫酸中溫度對酸洗速度影響很大。表2—1鹽酸和硫酸的濃度與溫度對酸洗時間的影響酸洗濃度%酸洗時間（min）硫酸濃度%酸洗時間（min）18℃40℃60℃18℃40℃60℃5105518156525101351204532138酸溶液中Fe的影響無論是用鹽酸酸洗還是用硫酸酸洗，總的趨勢是溶液中的Fe離子含量逐漸增加，并對酸洗速度有較大影響。鹽酸酸洗時，溶液中FeCl2濃度的增大，并不一定降低酸洗速度，相反，由于酸洗時生成了極易溶于水的FeCl2，所以在一定的含鐵量范圍內(nèi)，隨Fe2+離子濃度的增加，酸洗速度加快，直到Fe2+離子濃度達到該溶液中的飽和度為止。由此可見，酸洗速度不是簡單的依賴于Fe離子的絕對含量，而更重要的是決定于FeCl2再該鹽酸下的飽和度。因為有時酸溶液中FeCl2含量已經(jīng)很高，但若再該鹽酸濃度下，F(xiàn)eCl2并不飽和的話，則溶液仍具有很強的酸洗能力：相反，F(xiàn)eCl2含量并不太高，如果已經(jīng)達到該濃度下的飽和狀態(tài)，其酸洗能力就會顯著下降，此時即使延長酸洗時間已無濟于事。如下表，列出了不同鹽酸濃度下FeCl2飽和度。鹽酸濃度%溶劑鹽酸含量（g）FeCl2最大溶解量（g）FeCl2飽和度（%）810141621283110010010010010010010053484340.316.77.45.553484340.316.77.45.5從表中數(shù)據(jù)可以看出，當鹽酸濃度達到10%時，F(xiàn)eCl2飽和度為48%，而鹽酸濃度為31%時其飽和度只有5.5%。因此鹽酸酸洗時采用低濃度的鹽酸酸洗較為合適。試驗表明，在2%—15%鹽酸中酸洗，F(xiàn)e離子含量小于16%時，酸洗效果最好。在硫酸酸洗中，硫酸亞鐵含量對酸洗時間的影響如圖2-—3所示。從圖中可以看到，酸洗時間隨硫酸亞鐵的含量的增加而延長，但硫酸濃度為20%左右時，不管硫酸亞鐵含量是多少，酸洗時間都有一個最小植。當硫酸亞鐵濃度增大到接近或達到在溶液中的飽和度時，不僅酸洗速度最慢，由于鐵鹽殘留在工件表面上，使表面變黑變臟：過度的硫酸鹽結(jié)晶也容易引起工件表面過酸洗缺陷。因此，酸洗溶液中硫酸亞鐵濃度不應(yīng)超過其在當時條件下的飽和度。（1.15）3酸洗工藝條件a鋼鐵化學酸洗配方及操作條件見表2—2。表2—2鋼鐵化學酸洗配方及操作條件溶液成分（g\l）12345硫酸鹽酸氫氟酸硫脲烏落托品200—2502—380—1501—3150—2001—3100—1501—310010—20溫度（℃）時間（min）30—5015—2060—7010—1530—5015—2030—4020—2530—5020—25在鋼材生產(chǎn)中，帶鋼﹑鋼板﹑鋼絲的酸洗多數(shù)是在連續(xù)密閉的酸槽中進行的。鹽酸濃度為5%——20%，酸洗溫度為70——85℃，溶液中氯化亞鐵的含量控制在10——15%；或者是使用溫度小于85℃的15——25%硫酸溶液，其硫酸亞鐵含量應(yīng)控制在200——250g\l。如果是非連續(xù)酸洗，鹽酸濃度為5%——20%，酸洗溫度為40——50℃；或者是硫酸濃度為20——25%，酸洗溫度為50——60℃。考慮到硫酸和鹽酸對鐵的氧化物作用不同，國內(nèi)也有使用硫酸與鹽酸的混合夜進行酸洗的?；旌纤嵯慈芤撼煞质牵篐2SO450—100g/l和HCL150—100g/l,或者是H2SO4150—200g/l﹑HCI250—400g/l﹑FeCL3·6H2O3—5g/l和若丁2—3g/l。酸洗后往往在鋼件表面殘留酸和鐵鹽，因此，對酸洗過的工件還要再熱的及冷的流動水中進行清洗，以保證表面清潔度，用熱的流動水清洗時，溫度為70—80℃，清洗時間為5—9min；用冷的流動水清洗時，清洗時間也為5—9min。b銅和銅合金銅和銅合金的酸洗，通常是在硫酸﹑硝酸和加有少量鹽酸的混合酸夜中進行的。當工件表面氧化膜很薄時，可省去預酸洗而直接進行光亮酸洗處理。銅和銅合金化學酸洗溶液配方及操作條件見表2——3表2——3銅和黃酸洗配方及操作條件溶液成分（ml/l）預酸洗光亮酸洗1212硫酸硝酸鹽酸氯化鈉，g/l水160—180210—2204（或3—6）余量500200—250微量余量500250—3003—5余量180—260340—38012余量溫度（℃）時間（min）<302—420——303—5<301—3<303—5酸洗時，銅的氧化物分別與硫酸、硝酸和鹽酸發(fā)生下述反應(yīng)：CuO+H2SO4→CuSO4+H2OCuO+2HNO3→Cu（NO3）2+H2OCuO+2HCL→CuCL2+H2O但是，由于銅的活潑性較差，因而不能與稀硫酸和稀鹽酸反應(yīng)而放出氫氣，他只能和具有氧化性的酸進行反應(yīng)。銅和濃硫酸進行下列反應(yīng)：Cu+2H2SO4→CuSO4+SO2↑+2H2O銅和濃硝酸反應(yīng)放出NO2：Cu+4HNO3→Cu(NO3)2+2NO2+2H2O銅和稀硝酸反應(yīng)放出NO：3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O在用硫酸﹑硝酸﹑鹽酸混合溶液酸洗時，與銅發(fā)生反應(yīng)的主要是硝酸，因而反應(yīng)時會放出大量棕紅色刺鼻的氣體即氮氧化物的混合物（NOx），污染環(huán)境。對此，可以通過加入抑制劑如尿素﹑明膠﹑聚已二醇和表面活性劑等，以減少氮化物的危害。用上述混合酸溶液對黃銅進行酸洗時，要特別注意防止過腐蝕現(xiàn)象。因為混合酸中當硫酸和鹽酸含量不變時，硝酸含量增加，銅的溶解速度就迅速上升，而鋅的溶解速度變化很小。當硫酸和硝酸含量一定時，鹽酸的含量增加，則鋅的溶解速度上升，而銅的溶解速度稍有降低。在酸洗時，正確的酸比應(yīng)使銅和鋅的溶解速度等于他們在黃銅中的含量比。若鹽酸含量不足，黃銅表面殘留過多的鋅，則呈暗淡黃色；若鹽酸含量不多或硝酸含量不足，則黃銅表面會出現(xiàn)棕褐色的斑點。這是由于鋅的過腐蝕而銅溶解不足所造成的黃銅脫鋅。酸洗速度還取決于溫度。當酸洗溶液溫度達到50℃時，銅的溶解速度起初增大，而后迅速降低，鋅的溶解速度變化不大，因而酸洗效果不好。當溫度超過50℃時，混合酸開始分解。實踐表明，銅和銅合金酸洗溫度應(yīng)控制在30℃以下。用氯化鈉代替鹽酸的目的，是既可以保持氯離子的活化作用，又可以減少溶鋅時所析出的氧，使腐蝕作用減緩。C鋁和鋁合金鋁是兩性金屬，他的氧化物即溶于堿，也溶于酸，所以鋁和鋁合金即可以用堿洗，也可以用酸洗。例如，在含65g鉻酐﹑360g硫酸和100ml水的溶液中，于60—70℃溫度下進行除銹。溶液中的鉻酐也可以用硝酸代替，還可以加入適量氫氟酸。表2—4列出不同鋁合金酸洗配方及操作條件。表2—4不同鋁合金酸洗配方及操作條件。材料溶液成分溫度（℃）時間（s）純鋁，Al—MnAL—Cu(低)50%HNO3室溫5—30AL—Cu(高)AL—Cu—MgAL—SiAL—Mn—Si30—50%HNO3+3—5%HF室溫5—30AL—Mg(高)15—20%H2SO460—805—10酸洗液中，硫酸的主要作用是有選擇的溶解上述鋁合金表面的金屬鋁和氧化鋁，能夠提高合金表面和酸液的活性，同時提高酸液的整平作用。硫酸的濃度一般在8—25%較為適宜。如果他的濃度低于8%，其酸洗速度就慢，易使合金受到點腐蝕。如果濃度高于25%，就會降低酸洗質(zhì)量，使合金表面出現(xiàn)半透明物膜。硫酸在酸洗的化學反應(yīng)如下：2AL+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2↑AL2O3+3H2SO4=AL2(SO4)3+3H2O硝酸的作用是，一方面與合金表面的金屬鋁起化學反應(yīng)生成氧化鋁，另一方面又及時溶解氧化鋁膜而生成硝酸鋁。這對提高酸洗的表面質(zhì)量起到重要作用。在酸洗液中，硝酸的濃度在25—50%較為適宜。硝酸在酸洗中的化學反應(yīng)如下：2AL+6HNO3=AL2O3+6NO2↑+3H2O4AL+4HNO3=2AL2O3+4NO↑+2H2OAL2O3+6HNO3+2AL(NO3)3+3H2O氫氟酸對除去含硅的鋁合金表面的暗灰色硅浮灰，以提高酸洗表面質(zhì)量，起到一定作用，其化學反應(yīng)如下：Si+4HF+4HNO3=SiF4↑+4NO2↑+4H2O為了獲得比較光亮的鋁和鋁合金表面，則可采用含表面活性劑的磷酸溶液進行酸洗。酸洗溶液成分如下：磷酸（85%）100ml/l丁醇400ml/l異丙醇300ml/l水200ml/l鋁和鋁合金經(jīng)過酸洗后，必須立即用流動溫水和冷水清洗，以徹底除去表面殘留的酸液，從而防止鋁和鋁合金表面受到腐蝕。D其他有色金屬除常見的銅和銅合金及鋁和鋁合金外，有色金屬中的鋅﹑鎂﹑錫和鉛等酸洗用配方及操作條件見表2—5表2—5有色金屬的酸洗配方及操作條件溶液成分（g/l）鋅和鋅合金鎂和鎂合金錫鉛硫酸鹽酸硝酸鉻酐氫氟酸50—10010—20150—25080—120100—30050—100溫度（℃）時間（min）室溫<1室溫<1室溫8—12室溫<1室溫1—3室溫<14酸洗除油一步法及除油﹑除銹﹑磷化﹑鈍化“四合一法”把酸洗和除油兩道工序和為一步稱為酸洗除油一步法。他是在酸﹑乳化劑和少量緩蝕劑配成的水溶液中進行的。這種工藝只適用于鋼鐵材料及其制品表面銹蝕和油污不太嚴重的情況，見表2—6列出鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件。由于一步法溶液酸性強，又要加熱，因此要求容器和加熱器能耐酸﹑耐熱，同時必須設(shè)置良好的塑料或玻璃鋼抽風機，以保證操作安全和人身健康。表2—6鋼鐵材料酸洗除油一步法用配方及操作條件溶液成分（g/l）12硫酸硫脲op乳化劑若丁氯化鈉200—2503—56—8320—3505—103—515—20溫度（℃）時間（min）60—6540—9050—5510—50“二合一法”配方成分1（%）2（g/l）作用工業(yè)硫酸（相對酸度1.84）工業(yè)鹽酸（含量30%）十二烷基磺酸鈉若丁六次甲基四胺三乙醇胺氯化鈉（工業(yè)鹽）平評加水15——25——60.06——0.1——————6余量150——200200——30010——32200——300——余量酸洗除銹除銹潤濕，分散，除油緩蝕緩蝕緩蝕，分散促進劑潤濕，分散，除油“四合一法”配方磷酸二氫錳700g磷化劑硝酸鋅200g磷化劑氟化鈉200g磷化劑氧化鋅70g磷化劑磷酸200ml磷化劑除銹酒石酸50g除銹硝酸鈉50g鈍化劑亞硝酸鈉20g鈍化劑OP——1040ml除油絡(luò)合劑（檸檬酸鈉）20g除油或銹水10L第三節(jié)涂層與鋼材表面的粘附理論1物理作用a范德華力：色散力，誘導力，取向力范德華力：金屬對表面涂層有一種物理吸附作用，稱為范德華力。色散力非極性分子互相靠近時，由于電子的高速轉(zhuǎn)動和原子核的不斷震動，正負電荷的中心不可能每一時刻都重合，必然產(chǎn)生瞬間偶極，而瞬間偶極總是處于異極相鄰的狀態(tài)。這種非極性分子瞬間偶極之間所產(chǎn)生的分子力稱為色散力誘導力當極性分子與非極性分子靠近時，非極性分子受極性分子的影響，產(chǎn)生誘導偶極，由此而形成的吸引力稱為誘導力。取向力極性分子之間，由于固有偶極之間的取向所引起的分子間力，稱為取向力，他使極性分子更加靠近。B表面張力金屬表面分子與內(nèi)部分子所處的狀態(tài)是不同的。內(nèi)部分子所受的分子間的作用力合力為零，而表面分子所受的合力不為零，有一個向內(nèi)的拉力，使進入該力勢內(nèi)的涂料分子被吸附。C機械作用金屬表面的粗糙度給涂料分子與金屬表面分子的吸附作用提供了更多的附著點，從而增大了他們之間的摩擦力，稱為機械作用。因此為了提高涂料與金屬之間的吸附作用，金屬表面應(yīng)該有一定的粗糙度。當工件噴丸后，在工件表面形成齒形錨紋，他可使金屬表面積增大20倍，錨太淺或太深都不合適，適中的錨紋才有利于涂料與金屬之間的吸附。第四節(jié)金屬表面的機械處理一刷光﹑磨光與拋光1刷光刷光是使用金屬絲﹑動物毛﹑天然或人造纖維制成的刷光輪對工件表面進行加工的方法。他主要用于除去工件表面的氧化皮﹑銹蝕﹑焊渣﹑舊油漆及其他污物；也用于除去零件機加工后留在表面棱邊的毛刺。常用刷光輪一般由鋼絲和黃銅絲等材料制成。零件材質(zhì)較硬者，應(yīng)采用鋼性大的鋼絲刷輪，同時采用較大的轉(zhuǎn)速；反之，采用黃銅絲的刷輪。刷光可分為機械刷光和手工刷光。兩者多采用濕法，即用水或溶液保證刷光進行，一般都采用水做刷光液，對鋼鐵材料的刷光也有采用3—5%磷酸鈉溶液的。2磨光和拋光A磨光磨光是用磨光輪對零件表面進行加工的方法。他可以去掉零件表面的銹蝕﹑砂眼﹑焊渣﹑劃傷等缺陷﹑提高零件的平整度。磨光一般都是在裝有旋轉(zhuǎn)的磨輪或圓盤的機床上進行，目前用帶式磨光機的日益增多，也可以在一些專用的旋轉(zhuǎn)滾筒﹑震動磨光機等設(shè)備中進行，后者常用于批量生產(chǎn)。B拋光拋光是用拋光輪對零件表面進行加工的方法。拋光可進一步降低零件表面的粗糙度，獲得光亮的外觀。拋光時，首先把拋光輪的圓周線速度調(diào)節(jié)到20—35m/s（零件形狀簡單﹑表面較硬的，轉(zhuǎn)速可大些，反之，則小些），然后根據(jù)零件選用拋光劑。常用的拋光輪有三種，即非縫合式﹑縫合式和風冷布輪。拋光劑有拋光膏和拋光液兩種。二噴砂和噴丸1噴砂和噴丸的目的：a除銹及污物b在金屬表面形成錨紋，增加與錨紋之間的吸附力c表面強化，硬度提高，疲勞強度提高d形成殘于壓應(yīng)力，減小scc的敏感性2噴沙種類干噴沙干噴砂的磨料可以是鋼砂、氧化鋁、石英砂、碳化硅等。目前應(yīng)用最多的是石英砂。管道噴砂所用砂粒的尺寸一般選用2.5～3.5mm的石英砂。干噴砂設(shè)備有吸入式、壓力式、自流式、離心式等空氣壓力噴砂機，生產(chǎn)上常用的是吸入式和壓力式兩種。吸入式噴砂機結(jié)構(gòu)簡單，但生產(chǎn)效率低，適用于小工件。壓力式噴砂機主要由貯砂箱、噴砂室及工作臺等組成。壓縮空氣通過混合室與砂料混合，然后一起沿軟管輸送到噴槍，從噴嘴高速射出撞擊工件表面，從而達到加工的目的。這種噴砂機適用于大、中型工件，生產(chǎn)效率高，多用于大批量生產(chǎn)。目前國內(nèi)管道除銹大多數(shù)采用這種方式（見圖2－11）。濕噴砂濕噴砂是將水與磨料混合成砂漿（磨料體積一般占20％～30％），并不斷攪拌以防沉淀，用壓縮空氣壓力噴槍，噴向工件；也可將砂和水分別置于罐中，在流入噴槍前混合，然后噴向工件。為防止鋼鐵件銹蝕，水中可加入亞硝酸鈉、碳酸鈉、重鉻酸鈉等作緩蝕劑。濕噴砂所用的磨料與干噴砂相同，與干噴砂相比，濕噴砂的優(yōu)點是可以避免產(chǎn)生大量粉塵，對操作人員健康危害不大，不污染環(huán)境。濕噴砂通常有霧化噴砂、水－氣噴砂和水噴砂3種，噴砂方式和噴砂機的結(jié)構(gòu)各不相同，其工作原理和特點見表2－7。表2－7各種濕噴砂工作原理和特點方法工作原理特點水－氣噴砂由泥沙泵以高壓將水－砂料經(jīng)軟管輸送到噴槍，并在噴槍通人壓縮空氣，以噴出的高速水－砂流沖擊工件表面改變壓縮空氣壓力，就能改變噴砂表面粗糙度水噴砂不使用壓縮空氣的水－砂流噴砂只能通過改變水壓、才能改變噴砂表面粗糙度霧化噴砂即低壓噴砂。磨料從裝有文氏管的壓縮空氣系統(tǒng)送至噴槍，以霧化水－砂流沖擊工件表面只有通過改變磨料粒度才能改變被噴砂工件表面的粗糙度3噴丸噴丸與噴沙相似，只是用鋼鐵丸或玻璃丸代替噴沙用磨料。常見噴丸主要有以下幾種：鑄鋼丸硬度一般為HRC40—50，韌性較好，使用廣泛，其使用壽命是鑄鐵丸的幾倍。鑄鐵丸硬度為HRC58—65，質(zhì)脆而易于破碎，壽命短，使用不廣。主要用于噴丸強度高的場合。玻璃丸硬度較前兩者低，主要用于不銹鋼﹑鈦﹑鋁﹑鎂及其他不允許鐵質(zhì)污染的材料。也可在鋼鐵丸噴丸之后作第二次加工之用，以除去鐵質(zhì)污染和降低零件的表面粗糙度。噴丸粒度一般選在6—50目之間。噴丸加工的設(shè)備與噴沙設(shè)備基本相同，只是需要某些輔助裝置來更嚴格的控制噴丸加工過程。噴丸與噴沙相比有許多優(yōu)點，設(shè)備的生產(chǎn)率高，處理的表面質(zhì)量好，磨料損失少。電鍍電鍍：在含有欲鍍金屬離子的溶液中，以被鍍材料或制品為陰極，通過電解作用，在基體表面上獲得鍍層的方法。電鍍技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有很長的歷史，最初的開發(fā)是為滿足人們防腐和裝飾的需要，隨著科學技術(shù)的不斷進步，電鍍技術(shù)還可以用來制取特定成分和功能的金屬覆蓋層，提供電、磁、光、熱等方面的特性。根據(jù)鍍層的功能可分為防護性鍍層、裝飾性鍍層、功能性鍍層。被鍍材料可以是金屬也可以是非金屬，電鍍是以電化學過程為依據(jù)，所以電鍍要有三個必要條件：電源、鍍槽（鍍液）、電極。第一節(jié)電鍍的基本原理電化學反應(yīng)陰極：Mn++neM陽極：M-neMn+法拉第電解定律1、法拉第第一定律電流通過鍍液時，電解質(zhì)溶液發(fā)生電解反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極金屬不斷溶解，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，不斷有金屬析出，金屬溶解或析出的量與通過的電荷量有關(guān)。內(nèi)容：電解時，電極上析出或溶解的物質(zhì)的量與通過的電量成正比。M=kQ式中M－電極上析出或溶解的物質(zhì)的量k－比例常數(shù)Q－通過的電量Q=ItM=KIt只要知道K，就可以根據(jù)測得的電流強度I和時間t，計算電極上析出或溶解的物質(zhì)的量。2、法拉第第二定律內(nèi)容：在不同的電解液中，通過相同的電荷量時，在電極上析出或溶解的物的物質(zhì)的量相等，并且析出或溶解1mol的任何物質(zhì)所需的電荷量都是9.65×104C。把這一常數(shù)稱為法拉第常數(shù)。即F＝9.65×104C＝26.8A.h(1C=1A.s)電化當量：電極上通過單位電量所形成產(chǎn)物的重量，稱為電化當量。電極上通過1F電流量，經(jīng)反應(yīng)形成的各種物質(zhì)的量都是1mol，但重量是不同的。根據(jù)M=kQ當Q＝1F時，K＝M/F，K稱為電化當量，單位是mg/C，如果取1F＝26.8A.h,K的單位是g/A.h。常用的元素的電化當量的數(shù)值可以在有關(guān)手冊中查到。例如：Au+的電化當量2.04mg/C,Zn2+的電化當量0.339,Cr3+的電化當量0.18mg/C,Cr6+的電化當量0.0898mg/C,Cu+的電化當量0.658mg/C,Cu2+的電化當量0.329mg/C。二元合金的電化當量，應(yīng)根據(jù)各成分在合金中所占的百分比計算K合金＝1/（x%/kx+y%/ky）K合金為合金電化學當量，x%﹑y%為x﹑y在合金中所占質(zhì)量百分比，kx﹑ky為x﹑y物質(zhì)的電化當量電量效率按照法拉第電流定律電鍍時，每通過1F的電量，在陰極上應(yīng)該得到1mol的金屬鍍層，但在實際上卻不到1mol物質(zhì)，這是因為在電極上處了主反應(yīng)，還存在副反應(yīng)的緣故。主反應(yīng)：Mn++neM副反應(yīng)：2H++2eH2副反應(yīng)消耗了部分電量，使電量效率降低。電量效率就是實際析出物質(zhì)的質(zhì)量與理論計算析出的物質(zhì)的質(zhì)量之比。η＝（M1/M）×100％＝M1/KIt×100%η為電流效率，M1為陰極實際析出物質(zhì)的質(zhì)量，M為理論上應(yīng)析出物質(zhì)的質(zhì)量。陰極的電流效率總是小于100％。有關(guān)電鍍的計算1、鍍層厚度和電鍍時間的計算由η＝＝M1/KIt，知M1＝ηKItM1＝V×γ＝S×δ×γV－金屬的體積（cm3）γ－金屬的密度(g/cm3)S－金屬鍍層的面積(cm2)δ－金屬鍍層的厚度(cm)由以上兩式可得，ηKIt＝S×δ×γ，在電鍍生產(chǎn)中，δ習慣上用μm(10-6)作單位，面積用dm2作單位ηKIt＝S×δ×γ/100,δ=KItη×100/(Sγ)t的單位是小時設(shè)D為單位面積流過的電流，D＝I/S，陰極的電流密度用DK表示，電流效率用ηK表示，陽極的電流密度用DA表示，電流效率用ηA表示，t的單位在電鍍生產(chǎn)中常用min表示δ＝kDKtηK×100/60γ電鍍一定厚度的鍍層所需的時間t=60γδ/kDKηK×1002、沉積速度的計算沉積速度就是單位時間內(nèi)所鍍的鍍層厚度，用U來表示U＝δ/t＝KItηK×100/(Sγ)/t＝KDKηK×100/γ,單位是μm/h。電鍍液主鹽主鹽就是鍍液中能在陰極上沉積處所要求鍍層金屬的鹽，是用來提供金屬離子的。對于確定的鍍液，主鹽的濃度要有一個適宜的范圍，或者與鍍液中其它成分維持適當?shù)臐舛缺戎?。主鹽濃度升高，沉積速度加快。但是主鹽濃度升高，金屬容易在陰極析出，極化下降，得到的鍍層結(jié)晶較粗，我們希望得到是細小的結(jié)晶，因此主鹽的濃度要維持一個適當?shù)姆秶６?、絡(luò)合劑絡(luò)合劑就是能絡(luò)合主鹽中金屬離子的物質(zhì)。絡(luò)合反應(yīng)是金屬離子和中性分子或陰離子洛合，形成絡(luò)合物的反應(yīng)。有些情況下，若鍍夜中的主鹽的金屬離子為簡單離子時，則鍍層晶粒粗大，因此，要采用絡(luò)合離子的鍍液。獲得絡(luò)合離子的方法是加入絡(luò)合劑，即能絡(luò)合主鹽中的金屬離子形成絡(luò)合物的物質(zhì)。絡(luò)合物是一種由簡單化合物相互作用而形成的分子化合物。絡(luò)合物在溶液中可分離為簡單離子和復雜絡(luò)合離子。絡(luò)合離子中，中心離子占據(jù)中心位置，配位體配位于中心離子周圍。由于配位體與中心離子結(jié)合牢固，絡(luò)合離子在溶液中溶解程度不大，僅部分溶解，它比簡單鹽離子穩(wěn)定，在電解液中有較大的陰極極化作用。在含洛合劑的鍍液中，影響電鍍效果的主要是主鹽和絡(luò)合劑的相對含量，即絡(luò)合劑的游離量，而不是絡(luò)合劑的絕對含量。絡(luò)合劑的游離量升高，陰極極化作用升高，有利于鍍層結(jié)晶細化﹑鍍層分散能力和覆蓋能力的改善。不力的是降低陰極電流效率，從而降低沉積速度。與對陰極過程影響相反，絡(luò)合劑的游離量升高，使陽極極化降低，從而提高陽極開始鈍化電流密度，有利于陽極的正常溶解。此外，絡(luò)合劑的游離量還會影響鍍層的沉積速度。三、附加鹽（導電鹽）是指能提高溶液導電率，對主鹽的金屬離子不起絡(luò)合作用的堿金屬和堿土金屬的鹽類，或者是其它的導電性物質(zhì)。堿金屬：IA族元素，鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁。堿土金屬：IIA族元素，鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳。常用的導電鹽有硫酸Na2SO4、MgSO4、銨鹽、導電鹽能改善鍍液的深鍍能力，分散能力、得到細致的鍍層。但導電鹽含量過高，會降低其它鹽類的溶解度。因此，導電鹽的含量也要適當。四、緩沖劑緩沖劑是用來穩(wěn)定溶液PH值(酸堿度)的物質(zhì)。一般由弱酸和弱酸鹽或弱堿和弱堿鹽組成。能使溶液在遇到酸或堿時，溶液的PH值的變化幅度縮小。一般用量為每升幾十克。電鍍時，陰極表面除了有金屬析出，還會有析氫反應(yīng)，造成局部ＰH值下降，緩沖劑能起到很好的緩沖作用。陽極活化劑陽極活化劑是指鍍液中能處進陽極活化的物質(zhì)，也叫陽極去極化劑。能使陽極的電位變負。陽極活化劑的作用是提高陽極開始鈍化的電流密度保證陽極處于活化狀態(tài)而能正常溶解，常用的陽極活化劑有鹵素離子、銨鹽和一些有機絡(luò)合劑，如酒石酸鹽、硫氰酸鹽、檸檬酸鹽。添加劑添加劑指不會明顯改變電性，而能顯著改變鍍層性能的物質(zhì)。根據(jù)在鍍液中所起的作用可分為：防針孔劑、抑霧劑、光亮劑、整平劑。第三節(jié)電極反應(yīng)機理電極電位當把一個金屬電極浸入含有該金屬離子的溶液中時，存在如下平衡Mn++neM金屬失去電子溶解于溶液的反應(yīng)和金屬離子得到電子而析出金屬的反應(yīng)同時存在，當沒有外電壓時，這個可逆反應(yīng)很快達到動態(tài)平衡。由于在反應(yīng)平衡建立以前，以失去電子的氧化反應(yīng)為主，電極上就有多余的電子存在，這樣溶液中電極附近的正離子就會被吸引集中到金屬表面附近，同時，由于熱運動，這種集中了的離子又會向遠方擴散。當靜電引力與熱運動平衡時，在電極與溶液界面就形成了一個雙電層。溶液層中與金屬靠得緊密的一層稱為緊密層，其余擴散到溶液中的稱為擴散層。由于形成了雙電層，就產(chǎn)生了電位差，我們就把由金屬與該金屬的鹽溶液界面之間產(chǎn)生的電位差叫做該金屬的電極電位。如果規(guī)定溶液本體的電位為零，電極相的電位為ε，那么電極和溶液界面的電位差就是ε。規(guī)定溶液溫度為25℃、金屬離子的濃度為1mol/L時，測得的電位叫標準電極電位。標準電極電位的高低反應(yīng)了金屬的氧化還原能力，標準電極電位負值較大的金屬容易失去電子被氧化，標準電極電位正值較大的金屬容易得到電子被還原。也就是電極電位越低，越容易氧化，電極電位越高，越容易被還原。二、極化極化就是當有電流通過電極時，電極電位偏離平衡電極電位（沒有電流通過時的電位）的現(xiàn)象。陽極極化，陽極電位向正方向移動，不斷變正，陰極極化，陰極電位向負方向移動，不斷變負。過電位：把某一電流密度下，電極電位與平衡電位的差值，稱為過電位。產(chǎn)生極化作用的主要是由電化學極化和濃差極化引起的。1、電化學極化:是由于電極上的電化學反應(yīng)速度小于電子運動速度造成的。陰極上還原反應(yīng)的速度小于外電源供給電子的速度，從而使電極電位向負方向移動而引起的極化作用，稱為電化學極化。陽極極化：金屬離子進入溶液的速度小于電子由陽極進入外導線的速度，陽極上由過多的正電荷的積累，因此引起電極雙電層上負電荷的減少，于是陽極電位就向正方向移動，產(chǎn)生陽極極化。2、濃差極化：由于溶液中離子擴散的速度小于電子運動速度造成的。電解過程當中，濃差極化是由于電極附近溶液的濃度與本體溶液（離電極較遠，濃度均勻的溶液）濃度發(fā)生差別產(chǎn)生的。例如，在陰極附近的金屬離子沉積到電極上去，使該處的金屬離子濃度不斷降低，而溶液本體中金屬離子擴散到該處進行補充的速度趕不上沉積的速度從而使電極附近金屬離子的濃度比本體溶液中金屬離子的濃度要低，這樣就形成了濃度梯度，由此引起電位的移動。電流增大，引起的濃差極化越大。濃差極化也是使陰極電極電位變得更負，陽極電位變得更負。三、金屬的電沉積過程電鍍過程是電解液中的金屬離子在外電場的作用下，在陰極上放電沉積的過程。完成沉積過程分三個步驟液相傳質(zhì)：液相中的水化金屬離子或絡(luò)合金屬離子從溶液內(nèi)部向陰極界面遷移，到達陰極雙電層溶液一側(cè)。電化學反應(yīng)：水化金屬離子或絡(luò)合金屬離子通過雙電層，并去掉水化分子或配位體層，從陰極上得到電子而變成金屬原子。電結(jié)晶：金屬原子延金屬表面擴散到達結(jié)晶生長點，以金屬原子態(tài)排列在晶格，形成鍍層。電鍍時，這三個步驟是同時進行的，但是進行的速度不同，速度進行最慢的一個被稱為整個沉積過程的控制性環(huán)節(jié)。哪一個步驟作為控制性環(huán)節(jié)，最后的電沉積結(jié)果是不一樣的。1、液相傳質(zhì)步驟三種方式：電遷移、對流和擴散。電遷移液相中帶電粒子在電場作用下向電極遷移的一種傳質(zhì)過程。帶電粒子可能是進行電極反應(yīng)的離子，也可能是不參加電極反應(yīng)的離子。比如導電鹽、或是過剩的絡(luò)合劑，它們解離出大量帶電粒子參與電遷移過程，而參加電極反應(yīng)的帶電粒子僅占其溶劑一小部分，因此，電遷移的作用可以忽略不計。對流物質(zhì)的粒子隨著液體的流動而傳送，就是對流傳質(zhì)。鍍液在不攪拌的情況下，鍍液流速很小，近似出于靜止狀態(tài)，這時對流的影響也可以忽略。擴散溶液中的某一組分存在濃度差，該組分物質(zhì)就會從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移，這個過程叫擴散傳質(zhì)。電鍍時，陰極表面附近的參加電極反應(yīng)的金屬離子，不斷得電子而析出，使參加電極反應(yīng)的金屬離子不斷被消耗，這樣陰極表面附近這種金屬離子的濃度就會下降，在陰極表面附近就出現(xiàn)了參加電極反應(yīng)的金屬離子濃度高低逐漸變化的溶液層，稱為擴撒層，擴散兩端這種金屬離子的濃度差推動金屬離子不斷通過擴散層擴散到陰極表面。溶液不需要流動就可以發(fā)生傳質(zhì)過程，擴散總是存在的，它是液相傳質(zhì)的主要控制步驟。假如傳質(zhì)作為電沉積的控制環(huán)節(jié)，則電極以濃差極化為主。由于在發(fā)生濃差極化時，陰極電流密度要較大，并且達到極限電流密度時，陰極電位才急劇向負偏移，這是很容易產(chǎn)生鍍層缺陷。因此，電鍍生產(chǎn)不希望傳質(zhì)步驟作為電沉積過程的控制環(huán)節(jié)。2、電化學反應(yīng)水化金屬離子或絡(luò)離子通過雙電層到達陰極界面后，不能直接放電生成金屬原子，而必須經(jīng)過在電機表面的轉(zhuǎn)化過程。水化程度較大的簡單金屬離子轉(zhuǎn)化為水化程度較小的簡單離子，配位數(shù)較高的絡(luò)合離子轉(zhuǎn)化為配位數(shù)較低的絡(luò)合金屬離子，然后，才能進行得電子的電化學反應(yīng)。例如，在堿性氰化物鍍鋅時，Zn(OH)42-=Zn(OH)2+2OH-（配位數(shù)減少）Zn(OH)2+2e=Zn+2OH-(脫去配位體)金屬離子在電極上通過與電子的電化學反應(yīng)生成吸附原子。如果電化學反應(yīng)速度無窮大，那么電極表面上的剩余電荷沒有任何增減，金屬與溶液界面間電位差無任何變化，電極反應(yīng)在平衡電位下進行。實際上，電化學反應(yīng)速度不可能無窮大，金屬離子來不及把外電源輸送過來的電子立即完全消耗掉。于是，電極表面上積累了更多電子，相應(yīng)的改變了雙電層結(jié)構(gòu)，電極電位向負的方向移動，偏離了平衡電位，引起電化學反應(yīng)。假如電化學步驟作為電沉積過程的控制環(huán)節(jié)，則電極以電化學極化為主。電化學極化對獲得良好的結(jié)晶鍍層非常有利，它是人們尋求最佳工藝參數(shù)的理論依據(jù)。3電結(jié)晶步驟它是吸附原子在陰極表面按一定規(guī)律列成新晶體的過程。金屬離子放電后形成的吸附原子在金屬表面移動，尋找一個能量較低的位置，在脫去水化膜的同時，進入晶格。如圖3—1所示中的a﹑b﹑c三個位置，晶粒的自由表面不同，金屬原子在自由表面多的位置上受到晶格中其他原子所吸引較小，其能量較高。所以，a﹑b﹑c三個位置的能量一次下降。顯然，金屬原子首先進入能量低的位置，因此，晶面的生長只能在c或b﹑c這樣的“生長點”或“生長線”上。外電流密度的大小決定了電結(jié)晶按不同的生長方式進行。（2.65）在外電流密度較小，過電位較低的情況下，金屬離子在陰極上還原的數(shù)量不多，吸附原子的能量較小，且晶體表面上“生長點”和“生長線”也不多。吸附原子在電極表面上的擴散相當困難，表面擴散控制著整個電結(jié)晶速度。電結(jié)晶過程主要是在基體原有的晶體上繼續(xù)生長，很少形成新的晶核。在這種省長方式下，晶粒長得比較粗大。如果晶面的生長完全按照圖所示的方式進行，則當每一層面長滿以后，“生長點”和“生長線”就消失了，晶體的繼續(xù)增長就要形成新晶核。實際上，絕大多數(shù)實際晶體的生長都不是如此。在實際晶體中，由于包含螺旋位錯以及其他缺陷，晶面圍繞著螺旋位錯線生長，“生長線”就永遠不會消失。隨著外電流密度增加，過電位增大，吸附原子的濃度逐漸增大，晶體表面上的“生長點”和“生長線”也大大增加。由于吸附原子的擴散距離縮短，表面擴散變得容易，所以來不及規(guī)格排列在晶格上。吸附原子在晶體表面上的隨便“堆砌”，使得局部地區(qū)不可能長得過快，所獲得的晶粒自然細小。這時放電步驟控制了電結(jié)晶過程。在外電流密度相當大，過電位絕對值很大的情況下，電極表面上形成大量吸附原子，他們有可能聚集在一起，形成新的電荷。極化越大，精粒越容易形成，所得精粒越細小。為了獲得細致光滑的鍍層，電鍍時總是設(shè)法使得陰極極化大一些。但是單靠提高電流密度增大電鍍過程的陰極極化也是不行的。因為電流密度增大時，電化學極化增大的不多，而濃差極化到增加得很厲害，結(jié)果反而得不到良好的鍍層。第四節(jié)影響電鍍質(zhì)量的因素影響電鍍質(zhì)量的因素很多，包括鍍液的各種成分以及各種電鍍工藝參數(shù)。下面就一些主要因素進行討論。1PH值得影響鍍液中的PH值可以影響氫的放電電位，堿性夾雜物的沉淀，還可以影響絡(luò)合物或水化物的組成及添加劑的吸附程度。但是對各種因素的影響程度一般是不可預見的。最佳的PH值往往是通過實驗確定的。在含有絡(luò)合劑粒子的鍍液中，PH值可能影響存在的各種絡(luò)合物的平衡，因而必須根據(jù)濃度來考慮。電鍍過程中，若PH值增大，則陰極效率比陽極高，PH值減小則反之。通過加入適量的緩沖劑可以將PH值穩(wěn)定在一定范圍。2添加劑的影響鍍液中的光亮劑﹑整平劑﹑潤滑劑等添加劑能明顯改善鍍層組織。這些添加劑有無機和有機之分。無機添加劑起作用的原因是由于他們在電解液中形成高分散度的氫氧化物或硫化物膠體，吸附在陰極表面阻礙金屬析出，提高陰極極化作用。有機添加劑起作用原因是這類添加劑多為表面活性物質(zhì)，他們會吸附在陰極表面形成一層吸附膜，阻礙金屬析出，因而提高陰極保護作用。另外，某些有劑添加劑在電解液中形成膠體，會與金屬離子絡(luò)合成膠體——金屬離子型絡(luò)合物,阻礙金屬離子放電而提高陰極極化作用.3電流密度的影響任何電鍍液都必須有一個能產(chǎn)生正常鍍層的電流密度范圍。當電流密度過低時，陰極極化作用減小，鍍層結(jié)晶粗大，甚至沒有鍍層。隨著電流密度的增加，陰極極化作用隨著增加，鍍層晶粒越來越細。當電流密度過高，超過極限電流密度時，鍍層質(zhì)量開始惡化，甚至出現(xiàn)海綿體﹑枝晶狀﹑“燒焦”及發(fā)黑等。電流密度的上限和下限是由電鍍液的本性﹑濃度﹑溫度和攪拌等因素決定的。一般情況下，主鹽濃度增大，鍍液溫度升高，以及有攪拌的條件下，可以允許采用較大的電流密度。4電流波形的影響電流波形的影響是通過陰極電位和電流密度的變化來影響陰極沉積過程的，他進而影響鍍層的組織結(jié)構(gòu)，甚至成分，是鍍層性能和外觀發(fā)生變化。實踐證明，三相全波整流和穩(wěn)壓直流相當，對鍍層組織幾乎沒什么影響，而其他波形則影響較大。例如，單相半波會使鍍鉻層產(chǎn)生無光澤的黑灰色；單相全波會使焦磷酸鹽鍍銅及銅錫合金鍍層光亮。5溫度的影響鍍液溫度的升高能使擴散加快，降低濃差極化；此外，升溫還能使粒子的脫水過程加快。離子和陰極表面活性增強，也降低了電化學極化，導致結(jié)晶變粗。另一方面，溫度升高能增加鹽類的溶解度，從而增加導電和分散能力；還可以提高電流密度上限，從而提高生產(chǎn)效率。6攪拌的影響攪拌可降低陰極極化，是晶粒變粗，但可提高電流密度，從而提高生產(chǎn)率。此外，攪拌還可增強整平劑的效果。電鍍工藝一、鍍前處理鍍前處理：使鍍件表面有良好的光潔度，去除表面的粗糙不平、腐蝕產(chǎn)物和污垢。磨光：利用磨料顆粒的尖角磨除工件表面的劃痕、車削刀紋、砂眼、毛刺、腐蝕產(chǎn)物。磨光要在磨光機上進行。拋光：消除磨光留下的磨痕，使工件表面具有鏡面般的光澤，拋光的方法有化學、電化學、機械拋光。噴砂處理：以壓縮空氣為動力，帶動干燥的石英砂、鋼砂或河砂，形成砂流，噴射到工件表面，來清除工件表面的毛刺、氧化皮、焊瘤等。除油：工件表面的油污，造成工件與鍍液隔離，影響鍍層沉積。溶劑除油、化學除油、電化學除油。浸蝕：在酸、酸性鹽或堿溶液中處理工件，除去金屬表面氧化物。二、鍍鋅1、鍍鋅的目的鋅是較活潑金屬，鋅的標準電極電位是-0.76V，它的電位比鐵負，對鐵來說是陽極，用來防止鋼鐵的腐蝕。鍍鋅有熱浸鍍和電鍍兩種方法，熱浸鍍鋅容易獲得50g/m2以上厚度的鍍層，而電鍍鋅可以經(jīng)濟地獲得50g/m2以下的鍍層厚度。2、電鍍鋅工藝電鍍鋅的工藝可采用酸性電鍍液鍍鋅、堿性電鍍液鍍鋅兩種，使用純鋅作為陽極。酸性電鍍液鍍鋅工藝硫酸鋅(g/L)氯化銨(g/L)硫酸鋁(g/L)24015－5030PH值電流密度溫度3.5-4.51-320-30堿性電鍍液鍍鋅工藝氰化鋅(g/L)氰化鈉(g/L)氫氧化鋅(g/L)602353PH值電流密度溫度131-240－50酸性電鍍液價廉而且電流效率大，電鍍速度快，容易管理，缺點是均鍍能力差。堿性電鍍液鍍鋅價格較高，均鍍能力好，如果添加硫脲還可以獲得光亮的鍍層，但氰化物有劇毒。鍍鋅層的后處理：去氫：鋼鐵制件經(jīng)除油、浸蝕、電鍍的過程，有析氫的吸附，會形成內(nèi)應(yīng)力，引起氫脆，鍍鋅后要進行加熱處理，通常在200℃加熱2小時，來消除氫脆和內(nèi)應(yīng)力。鈍化：為提高鋅鍍層的抗蝕能力，將剛鍍過的工件放入鉻酸及其鹽類溶液中，使表面生成穩(wěn)定性較高的鉻酸鹽薄膜。三、鍍銅銅的電位比鐵正，鋼鐵件上鍍銅層呈陰極性，當鍍層有孔隙時，鐵會呈陽極加速腐蝕，所以鍍銅不單獨用作防護和裝飾，鍍銅主要用于多層電鍍，用作防護裝飾性鍍層體系的底層或中間層，來提高基體金屬同表面鍍層的結(jié)合力，還可以用于鋼鐵件的防滲碳、印刷線路板、塑料電鍍和電鑄模等方面。普通的硫酸鹽鍍銅工藝硫酸銅(g/L)硫酸(g/L)150－25045－110電流密度A/dm2溫度℃1－320－50硫酸鹽鍍銅鍍液成分簡單，電流效率高，溶液穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害氣體，如果加進光亮劑，還可以得到非常光亮的鍍層，缺點是均鍍能力較差。采用氰化物鍍銅液，能得到均勻的、附著性好的鍍層。四、鍍鎳鎳是白色金屬，硬度高，具有磁性，易拋光而光澤性好，可以作為表面鍍層，也可作為多層電鍍的底層或中間層，鎳在空氣中能生成一層鈍化膜，耐蝕性較好。應(yīng)用最廣的“瓦特”型鍍液的工藝硫酸鎳(g/L)氯化鎳(g/L)硼酸(g/L)2404530電流密度A/dm2溫度℃PH值2－740－604.5-5.5硼酸調(diào)節(jié)PH值五、鍍鉻鉻是略帶藍色的銀白金屬，鍍鉻具有美麗的光澤，耐腐蝕，硬度高，摩擦系數(shù)小，放光能力強，有較好的耐熱性。主要有裝飾－防護性鍍鉻、鍍硬鉻（耐磨鉻）、乳白鍍鉻（用于汽車、飛機、船舶上的零件）、槽孔鍍鉻（鍍鉻后，進行陽極槽孔處理，使鍍層的網(wǎng)狀裂紋擴大和加深，以達到能儲存潤滑油，降低零件摩擦系數(shù)，延長使用壽命的目的，用于內(nèi)燃機、壓縮機的活塞環(huán)）。配方及工藝條件鉻酸酐(g/L)硫酸(g/L)硅氟酸(g/L)2501.258-10電流密度A/dm2溫度℃30-6055-60硅氟酸對鉻鍍層有活化作用，提高電流效率。六、合金鍍電鍍合金：在陰極上同時沉積出兩種或兩種以上金屬，形成結(jié)構(gòu)和性能符合要求的鍍層的工藝過程，稱為電鍍合金。與單金屬鍍層相比，合金鍍層可以進一步改善金屬鍍層的性能，還可以獲得單金屬鍍層無法達到的特殊功能，比如：外觀、顏色、硬度、磁性、半導體性、耐蝕、裝飾等方面的性能。電鍍合金的范圍很大，目前能夠電鍍的合金大約有二百多種。電鍍合金的原理1、金屬共沉積的條件電鍍合金除了具備單金屬電鍍的基本條件，還應(yīng)該具備兩個基本條件：組成合金鍍層的金屬中，至少有一種金屬能單獨從其鹽的水溶液中沉積出來。有些金屬的標準電極電位很負的金屬，如金屬鎢不容易被還原，很難從其鹽的水溶液中以純金屬的形式沉積出來，但溶液中有鎳離子或鈷離子存在，由于形成了合金，使電位較負的鎢得以還原的電極電位向正方向移動，與鎳或鈷離子共同沉積出來。兩種金屬的析出電位要十分接近，如果它們的析出電位相差太大，電位較正的金屬將優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負金屬的沉積。要想使活潑的金屬同時析出，就必須滿足在不態(tài)高的電流密度下，達到它們的析出電位。那么，是不是兩種金屬的電極電位相差太大，它們就不能在陰極上共同沉積了呢，當然不是，只要采取合適的措施來使它們的析出電位接近，它們就可以在陰極共同沉積形成合金鍍層。主要措施有：改變鍍液中金屬離子的濃度，增大電位較負金屬離子的濃度使它的電位正移，將低電位較正金屬離子的濃度使它的電位負移。從而使它們的電位接近。采用絡(luò)合劑，能使金屬的電極電位變負，所選的絡(luò)合劑一定要使電位較正金屬析出電位變負的幅度大于電位較負金屬析出電位變負的幅度。采用適當?shù)奶砑觿行┨砑觿?，雖然加量很少，卻能顯著的增大或降低陰極極化，而改變金屬的析出電位。2、合金共沉積的類型（1）正則共沉積（2）非正則共沉積（3）平衡共沉積（4）異常共沉積（5）誘導共沉積工藝參數(shù)對電鍍合金的影響（1）鍍液組分的影響鍍液中金屬濃度比的影響：是影響合金組組成的最重要因素，對于正則共沉積，提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層中不活潑金屬的含量也按比例增加，對于非正則共沉積，提高鍍液中不活潑金屬的濃度，鍍層中不活潑金屬的含量也隨之提高增加，但卻不成比例。鍍液中金屬總濃度的影響：在金屬濃度比不變的情況下，改變鍍液中金屬的總濃度，在正則共沉積時將提高不活潑金屬的含量。對非正則共沉積，增大總濃度，不活潑金屬在合金中的含量要看金屬在鍍液中的濃度比而定，可能增加也可能降低。絡(luò)合劑濃度的影響：在單一絡(luò)合劑同時絡(luò)合兩種離子的鍍液中，絡(luò)合物含量增加，如果其中某一金屬的沉積電位比另一金屬的沉積電位變負得多，那么該金屬在合金鍍層中含量就下降。PH值的影響：在簡單離子的鍍液中，PH值對鍍層組分影響不大，在含絡(luò)離子的鍍液中，PH值的變化往往影響絡(luò)離子的組成與穩(wěn)定性。對鍍層組成影響也較大。（2）工藝參數(shù)的影響電流密度的影響：電流密度增加，陰極化程度加大，有利于電位較負金屬析出，鍍層中較負金屬含量升高。溫度的影響：溫度升高會提高陰極電流效率，電流效率提高較多的金屬，會提高它在沉積合金中的含量。溫度升高，由于擴散和對流速度加快，鍍層中電位較正金屬含量增加。攪拌的影響：提高電位較正金屬在合金中的含量?；瘜W鍍基本原理什么是化學鍍在沒有外電流通過的情況下，利用化學的方法使溶液中金屬離子還原并沉積的基體表面，形成鍍層的過程。與電鍍的區(qū)別？與電鍍相比，它不需要外電源，操作簡單，不但能在金屬上奪獲得鍍層，還能在非金屬（塑料、陶瓷），半導體材料上獲得鍍層，不管零件的形狀的限制，都能獲得均勻的鍍層。缺點是溶液的穩(wěn)定性差，使用溫度高，壽命短。二、反應(yīng)原理1、水溶液中金屬沉積的反應(yīng)方程式Mn++ne→M溶液中的金屬離子，接受電子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僭?，并在適當?shù)臈l件下在工件表面形成鍍層。發(fā)生的是還原反應(yīng)?；瘜W鍍所需的電子是通過化學反應(yīng)直接在溶液中產(chǎn)生的，而電鍍所需的電子是通過外加電源獲得的?；瘜W鍍可分為置換鍍和化學還原鍍。2、置換鍍以電位較負的金屬工件浸在電位較正的金屬的鹽溶液中，使電位較正的金屬被還原而沉積在工件表面。比如金屬鋅上化學鍍銅Zn2+/Zn標準電極電位-0.763,Cu2＋/Cu標準電極電位0.337,Zn+Cu2+Zn2++Cu銅將會在鋅的表面形成鍍層。當鋅的表面完全被銅層覆蓋，就再無電子產(chǎn)生，銅的沉積也就停止。所以，置換鍍只能獲得較薄的鍍層。3、化學還原鍍還原鍍是再金屬的催化作用下，通過可控制的氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生金屬沉積的過程。這種方法不是通過金屬的溶解，而是依靠還原劑的化學反應(yīng)Rn++MZ+R(n+z)＋+M再這里還原劑Rn+被氧化成R(n+z)＋，而自由電子使MZ+還原，還原劑的電位應(yīng)該顯著低于沉積金屬的電位。4、鍍液的主要組成（1）濃度較低的金屬鹽。（2）還原劑，提供電子。酸