电镀

谷先生 · 发表于 2016-11-30 17:00:17

电镀

1.电解液为什么能够导电？
答：电解液导电与金属导体的导电方式是不一样的。在金属导体中，电流是靠自由电子的运动输送的，在电解中则是由带电的离子来输送电流。当我们对电解液施加电压时，由于强大的电场的吸引力，离子分别跑向与自己极性相反的电极。阳离子跑向阴极，阴离子跑向阳极。它们的运动使电流得以通过，这就是电解液导电的原理。

2、什么是电解？
答：当电流通过电解液时，在电极上发生的氧化还原反应使电解质在电流作用下被分解的过程就叫做电解。通电时电解质的阳离子移向阴极，并在阴极得到电子而被还原成新物质；阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子而被氧化成新物质
3、金属为什么要进行电镀？
答：金属在各种不同环境下使用时，由于外界介质在金属表面上的化学和电化学作用而产生了金属腐蚀。金属腐蚀的结果，不仅是金属本身的损失，而且由于金属制品结构的损坏而失去使用价值造成人力物力的浪费，其价值比金属本身要大很多倍。因此，在大量生产金属和金属制品的同时，就必须与金属的腐蚀进行斗争。电镀工艺是增加金属防护性能及改善金属表面质量的最有效的方法之一。金属制品电镀就是为了保护金属不受腐蚀、改善金属制品的性能和增加制品表面的美观。
4、什么是电镀？
答：借电解作用，在金属制件表面上沉积一薄层其它金属的方法，就叫做电镀。电镀包括镀前处理（除油、除锈）、镀上金属层和镀后处理（钝化、除氢）等过程。用于防止金属制品腐蚀，修复磨损部分，增加耐用性、反光性、导电性和美观等。电镀时将金属制件作为阴极，所镀金属板或棒作为阳极，分别挂于铜制的极棒上面浸入含有镀层成分的镀液中，通入直流电。在个别情况下，也有用不溶性阳极，例如镀铬时用铅或铅梯合金阳极。
5、试述电镀溶液配制过程。
答：（1）将计量好的所需电镀药品先分别放入开料槽（小槽）内，再加入适量的清水溶解充分后，才能将溶液倒入镀槽内。
（2）溶液所含的杂质，可以先用各种化学方法清除，并以活性炭处理。
（3）已处理静置好的溶液，滤入清洁的镀槽中，加水至标准量
（4）调节好镀液工艺规范（pH值、温度、添加剂）。
（5）最好用低电流密度进行电解处理，以除去其它重金属离子（杂质），直至溶液适合操作为止
6.镀液中光亮剂越多镀层越光亮，所以光亮剂越多越好。对吗？
答：不对，太多了，镀层会发雾，甚至使镀层脆性增高。
7.如何正确地掌握添加剂的用量？
答：（1）所有商品电镀添加剂都有关于消耗量的指标，通常是以安培·小时作为单位，因此使用电镀添加剂的镀种要配有安培·小时计，或由操作者对每天的电镀时间和通电量进行记录。达到设定的安培/小时数，就补入相应的消耗量。当然不能等添加剂完全消耗完以后再补加，而是在消耗了1/3～1/2的时候，就应该补入这个量。
（2）在电镀生产一段时间后，由于镀液中光亮剂（或添加剂在电极上）被氧化（或还原）成为有机杂质，当积累到一定量时会对镀层性能起到不良的作用。此时，应对镀液进行大处理（用双氧水和活性炭处理）将多余的有机添加剂或殘留物去除。与此同时，要调整镀液的组成并补加添加剂（用霍尔槽试片来确认补加量）。
8、试述电镀槽液加料方法及其注意事项
答：（1）加料要以“勤加”、“少加”为原则。
（2）固体物料补充的方法及其注意事项：某些有机固体料先用有机溶液溶解，再慢慢地加入以提高增溶性（若直接加入往往会使镀液混浊）。一般的固体物料，可用镀槽中的溶液来分批溶解（即取部分电镀液把要加的料在搅拌下慢慢加入，待静止澄清，把上层清液加入镀槽。未溶解的部分，再加入镀液，搅拌溶解。这样反复作业，直到全部加完）。在不影响镀液总体积的情况下，也可以用离子水或热的去离子水搅拌溶解后加入镀槽。有些固体物料溶解时易形成团状（或结块），影响溶解过程。所以，应先用少量调成稀浆糊状，再逐步冲稀以避免团状（或结块）的形成。
（3）液体物料补充的方法及其注意事项：可以用去离子水适当稀释或用镀液稀释后在搅拌下慢慢加入。严禁将添加剂光亮剂的原液直接加入镀槽。
（4）补充物料的时机：加料最好停镀时进行。加入后经过充分搅匀再投入生产。在生产中加料，要在工件刚出槽后的“暂休”时段加入。可在循环泵的出液口一方加入，加入速度要慢，物料随着出液口的冲击力很快分散出来。
（5）加料方法不当可能造成的后果：如果加入的光亮剂没有充分分散，则易造成此槽工件色泽差异。如果加入是没有溶解的固体料，则易造成镀层毛刺或粗糙。如果是加入酸调节镀液pH值，由于没有充搅匀就会造成槽液内部pH值不均匀而局部造成针孔
9、产生针孔的条件是什么？是否产生气泡就会有针孔形成？
答：针孔的产生主要是由于气泡滞留于镀件表面而造成的，但产生气泡并不一定有针孔形成。因为形成针孔必须有两个条件：第一要有气泡（主要是氢气）产生；第二所产生的气泡，能吸附于镀件上。如果产生的气泡不能在镀件表面上滞留，则不会产生针孔。如氰化镀铜及镀铬等，在电解过程中，它们都产生大量的氢气泡；但它们产生之后，都急剧溢出了液面，难于在镀件表面上滞留，故极少会形成针孔。
10、析氢对电镀有何影响？
答：析氢在电镀过程中，几乎是不可避免的。析出的氢渗入镀层和基体金属产生氢脆，影响零件的机械性能。如果析出的氢以气泡形式停留在零件表面，则会造成镀层的孔隙和麻点。消除的方法是加入氧化剂、湿润剂及镀后除氢处理等。有机杂质的存在对氢有吸附作用，使氢气泡滞留在阴极表面不易逸出，则更易出现针孔和麻点。

谷先生 · 发表于 2016-11-30 17:00:38

11、如何消除镀层中的针孔？
答：针孔的产生是一个相当复杂的问题，因为操作条件或溶液成分不合规范而产生针孔，则补救尚易，只需改改操作条件或调整溶液成分使之适合要求便可能解决。如在溶液中有有机杂质的污染而产生针孔，则必须找出其根源。在没有有机杂质的情况下，一个简单而有效的方法是加入防针孔剂，在光亮镀镍液中可加入润湿剂（如十二烷基硫酸钠，用量为0.01～0.05g/L）。在普通镀镍中，可在每天工作完毕之后加入双氧水0.1mL/L，加入后将溶液予以彻底搅拌。在双氧水（或其它氧化剂）的存在下，本来H在阴极还原成H的反应由氧化剂在阴极上的还原而取代
之，使氢气泡无以产生，针孔亦可避免。但镀液内如含有过多的有机杂质，则这些措施的效果亦受到影响，甚至无效，这时就应对镀液进行净化大处理（双氧水氧化和活性炭吸附联合处理）。
12、以硼酸为例说明缓冲剂的作用机理。
答：硼酸是一种弱酸，在镀液中存在多级电离，当溶液中氢离子升高，酸度增大时，硼酸根会和氢离子形成电离常数较小的硼酸，从而消耗了多余的氢离子，使溶液pH值保持稳定。溶液中氢氧根离子浓度增大时，硼酸会离解出较多氢离子，与氢氧根结合形成水，消耗了多余的氢氧根离子，亦使镀液pH值保持稳定。
13、如何计算应给某一镀槽的总电流量？
答：挂入电镀槽内所有零件的表面积之和（即阴极总面积），再乘上工艺规定的阴极电流密度/（A/dm2），可得到该槽应给的总电流量。
14、如何计算出某一镀槽的产品阳极电流密度？
答：挂入电镀槽内所有被镀液浸没的阳极板表面积之总和，就是阳极总面积，如该槽的总电流量被阳极总面积除，可得到阳极电流密度/（A/dm。
15、为避免工件下端电流过于集中而产生烧焦，请问电镀槽的阳极下端应高于工件下端多少为好？
答：10～15cm为好。
16、试述溶液密度（波美度）测定方法及其注意事项
在电镀生产中，常用密度计或波美计测试溶液密度。密度与波美度可以通过下列公式转换。对重于水的液体密度=145/（145-波美度），在用波美计测试时，其量程要从小开始试测。若波美计量程选择不当，会损坏波美计。测试密度不要在镀槽内进行，应取出部分镀液在槽外进行。在镀槽中测试，当比重计或波美计万一损坏，镀液会被铅粒污染。应将待测液取出1.5L左右（用2000m烧杯），热的溶液可用水浴冷却。然后将样液转移至1000m直形量筒中，装入量为距筒口约20mm处，就可用比重计测量。
17、经常测定溶液密度有何意义？
答：新配制的镀液或其它辅助液，都要测定它的密度并作为档案保存起来供以后对比、镀液的密度一般随着槽液使用时间增加而增加。这是由于镀液中杂质离子、添加剂分解产物等积累的结果。因此，可以把溶液密度与溶液成分化验数据一起综合进行分析判断槽液故障原因以利排除。
18、在生产过程中为什么不要轻意以提高电流或提高电压进行电镀？
答：（1）到目前为止，现场生产计算镀层厚度仍是根据电量（A×h）和电镀种类来决定的。所以，在现场如使用同样电流密度，若想增加镀层厚度的话，只有延长时间，当然为了抢急件赶时间也有同时提高电流密度的作法，不过要保证质量为前提。
（2）在电镀工厂交电费粗略地说可以按照A×h，可是实际上往往是按功率×h交纳的，如镀件收费按A×h，而工厂交电费又按V×A×h，这样收支相差很大的。因此，电镀生产中若使用高电压，势必要带来高的成本，因此，要尽量不使用高电压。
（3）提高阴极电流密度，阴极电流效率可能往下降，反而会增加生产成本。
（4）提高阴极电流密度的同时，阳极电流密度也随之提高。镀液中部分的添加剂有可能在阳极起氧化反应，从而增加添加剂的消耗量。如果阳极电流密度过大，还可能造成阳极钝化，使镀液中主盐成分下降，最终导致无法正常生产。
（5）在实际生产中有时为提高电流，而提高电压，这是有问题的。电流上不去，应考虑是不是母线的粗细，容量不够，或材质问题，或接触点电阻大，阳极面积不够或电解液组成等问题。电压高不仅耗电，而且还要影响到产品的质量及镀液的温度等等。
19、要获得厚度均匀的镀层，与挂具的形状无多大关系，最主要的是延长电镀时间。对吗？
答：错，要获得厚度均匀的镀层，与挂具的形状设计有着主要的关系；延长电镀只能增加镀层的厚度，而不能解决镀层厚度均匀地增加。
20、搅拌对镀层有何影响？
答：搅拌会加速溶液的对流，降低浓差极化，也降低了阴极极化，有使镀层结晶变粗的可能。但是，搅拌可使阴极附近的溶液浓度减小，操作电流密度加大，因而增加了溶液的阴极极化，从而可使用较高的电流密度进行电镀。
21、液温对镀层有何影响？
答：在其它条件不变情况下，温度升高，离子运动加快，浓度极化降低，阴极极化也降低。同时，离子脱水过程加快，离子和阴极表面活性增强，镀层结晶变粗大。但是，在一定条件下，溶液主盐和阴极电流密度配合恰当，还是可以得到结晶细致的镀层的，并可提高生产效率。温度升高，还可以改善阳极的溶解，提高溶液的导电性，减少镀层的吸氢量。
22、阴极电流密度对镀层有何影响？
答：阴极电流密度过低时，阴极极化小，镀层结晶较粗大；增大阴极电流密度时，极化作用增强，镀层结晶细致紧密；过大时，镀层会烧焦。
23、电镀各工序之间多设有“清洗”工序，其主要目的是什么？
答：清除工件表面附着残液，以防交叉污染后续镀液。
24、在电镀过程中用什么措施驱除工件表面上附着的氢气泡？
答：应采用阴极移动或空气搅拌，以减少氢气泡在镀件上滞留。
25、在生产过程中为什么不要轻意以提高电流或提高电压进行电镀？
答：（1）到目前为止，现场生产计算镀层厚度仍是根据电量（A×h）和电镀种类来决定的。所以，在现场如使用同样电流密度，若想增加镀层厚度的话，只有延长时间，当然为了抢急件赶时间也有同时提高电流密度的作法，不过要保证质量为前提。
（2）在电镀工厂交电费粗略地说可以按照A×h，可是实际上往往是按功率×h交纳的，如镀件收费按A×h，而工厂交电费又按V×A×h，这样收支相差很大的。因此，电镀生产中若使用高电压，势必要带来高的成本，因此，要尽量不使用高电压。
（3）提高阴极电流密度，阴极电流效率可能往下降，反而会增加生产成本。
（4）提高阴极电流密度的同时，阳极电流密度也随之提高。镀液中部分的添加剂有可能在阳极起氧化反应，从而增加添加剂的消耗量。如果阳极电流密度过大，还可能造成阳极钝化，使镀液中主盐成分下降，最终导致无法正常生产。
（5）在实际生产中有时为提高电流，而提高电压，这是有问题的。电流上不去，应考虑是不是母线的粗细，容量不够，或材质问题，或接触点电阻大，阳极面积不够或电解液组成等问题。电压高不仅耗电，而且还要影响到产品的质量及镀液的温度等等。