電鍍加工的原理是什麼意思
① 電鍍是什麼原理
電鍍是電解原理。電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件(陰極)和陽極構成的電解裝置。
其中電鍍液成分視鍍層不同而不同,但均含有提供金屬離子的主鹽,能絡合主鹽中金屬離子形成絡合物的絡合劑,用於穩定溶液酸鹼度的緩沖劑,陽極活化劑和特殊添加物(如光亮劑、晶粒細化劑、整平劑、潤濕劑、應力消除劑和抑霧劑等)。
電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下,經電極反應還原成金屬原子,並在陰極上進行金屬沉積的過程。
因此,這是一個包括液相傳質、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。
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鍍分為掛鍍、滾鍍、連續鍍和刷鍍等方式,主要與待鍍件的尺寸和批量有關。
1、掛鍍適用於一般尺寸的製品,如汽車的保險杠,自行車的車把等。
2、滾鍍適用於小件,緊固件、墊圈、銷子等。連續鍍適用於成批生產的線材和帶材。
3、刷鍍適用於局部鍍或修復。電鍍液有酸性的、鹼性的和加有鉻合劑的酸性及中性溶液,無論採用何種鍍覆方式,與待鍍製品和鍍液接觸的鍍槽、吊掛具等應具有一定程度的通用性。
單金屬電鍍至今已有170多年歷史,元素周期表上已有33種金屬可從水溶液中電沉積製取。常用的有電鍍鋅、鎳、鉻、銅、錫、鐵、鈷、鎘、鉛、金、銀等l0餘種。
在陰極上同時沉積出兩種或兩種以上的元素所形成的鍍層為合金鍍層。合金鍍層具有單一金屬鍍層不具備的組織結構和性能,如非晶態Ni—P合金,相圖上沒有的各蕊sn合金,以及具有特殊裝飾外觀,特別高的抗蝕性和優良的焊接性、磁性的合金鍍層等。
② 電鍍的工作原理
電鍍的工作原理為:電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、版待鍍零件(陰極權)和陽極構成的電解裝置。電鍍液成分視鍍層不同而不同,均含有提供金屬離子的主鹽,能絡合主鹽中金屬離子形成絡合物的絡合劑,用於穩定溶液酸鹼度的緩沖劑。
電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下,經電極反應還原成金屬原子,並在陰極上進行金屬沉積的過程。因此,這是一個包括液相傳質、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。
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電鍍的作用:
1、鍍銅:打底用,增進電鍍層附著能力,及抗蝕能力。(銅容易氧化,氧化後,銅綠不再導電,所以鍍銅產品一定要做銅保護)
2、鍍鎳:打底用或做外觀,增進抗蝕能力及耐磨能力,(其中化學鎳為現代工藝中耐磨能力超過鍍鉻)。
3、鍍金:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸。
4、鍍鈀鎳:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸,耐磨性高於金。
5、鍍錫鉛:增進焊接能力,快被其他替物取代(因含鉛現大部分改為鍍亮錫及霧錫)。
6、鍍銀:改善導電接觸阻抗,增進信號傳輸。(銀性能最好,容易氧化,氧化後也導電)
參考資料來源:網路-電鍍
③ 簡述電鍍的基本原理
電鍍原理
電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由 電鍍液、待鍍零件(陰極)和陽極構成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同,但均含有提供金屬離子的主鹽,能絡合主鹽中金屬離子形成絡合物的絡合劑,用於穩定溶液酸鹼度的 緩沖劑,陽極活化劑和特殊添加物(如 光亮劑、晶粒細化劑、整平劑、潤濕劑、應力消除劑和 抑霧劑等)。電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下,經電極反應還原成金屬原子,並在陰極上進行金屬沉積的過程。因此,這是一個包括液相傳質、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。
在盛有電鍍液的鍍槽中,經過清理和特殊預處理的待鍍件作為陰極,用鍍覆金屬製成陽極,兩極分別與 直流電源的正極和負極聯接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導電的鹽類、 緩沖劑、pH調節劑和添加劑等的 水溶液組成。通電後,電鍍液中的金屬離子,在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入電鍍液,以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。在有些情況下,如鍍鉻,是採用鉛、鉛銻合金製成的不溶性陽極,它只起傳遞電子、導通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度,需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物來維持。電鍍時,陽極材料的質量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出的雜質、電源波形等都會影響鍍層的質量,需要適時進行控制。
首先電鍍液有六個要素:主鹽、附加鹽、 絡合劑、緩沖劑、陽極活化劑和添加劑。
電鍍原理包含四個方面: 電鍍液、電鍍反應、電極與反應原理、金屬的電沉積過程。
電鍍反應中的電化學反應:下圖是電鍍裝置示意圖,被鍍的零件為 陰極,與直流電源的 負極相連,金屬 陽極與直流電源的 正極聯結,陽極與陰均浸入鍍液中。當在陰陽兩極間施加一定電位時,則在陰極發生如下反應:從鍍液內部擴散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個電子,還原成金屬M。另一方面,在陽極則發生與陰極完全相反的反應,即陽極界面上發生金屬M的溶解,釋放n個電子生成金屬離子Mn+。
④ 電鍍的基本原理是什麼
電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中,以被鍍基體金屬為陰極,通過電解作用,使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來,形成鍍層的一種表面加工方法。
⑤ 電鍍的基本原理
電鍍指藉助外界直流電的作用,在溶液中進行電解反應,使導電體例如金屬的表面沉積金屬或合金層。
⑥ 電鍍原理
電鍍原理 (Electroplating)就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過專程,是利用電解作屬用使金屬或其它材料製件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧化(如銹蝕),提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)及增進美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。
其實 就是置換反應
⑦ 電鍍的原理
簡單來說,電鍍指藉助外界直流電的作用,在溶液中進行電解反應,使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。
我們以硫酸銅鍍浴作例子:
硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水,甚至也有其它添加劑。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源,當溶解於水中會離解出銅離子,銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沉積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。
陰極主要反應 : Cu2+(aq) + 2e- → Cu (s)
電鍍過程浴中的銅離子濃度因消耗而下降,影響沉積過程。面對這個問題,可以兩個方法解決:1.在浴中添加硫酸銅;2.用銅作陽極。添加硫酸銅方法比較麻煩,又要分析又要計算。用銅作陽極比較簡單。陽極的作用主要是導體,將電路迴路接通。但銅作陽極還有另一功能,是氧化(失去電子)溶解成銅離子,補充銅離子的消耗。
陽極主要反應 : Cu (s) → Cu2+(aq) + 2e-
由於整個鍍液主要有水,也會發生水電解產生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應
陰極副反應 : 2H3O+(aq) + 2e- → H2(g) + 2H2O(l)
陽極副反應 : 6H2O(l) → O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e-
結果,工件的表面上覆蓋了一層金屬銅。這是一個典型鍍浴的機理,但實際的情況是十分復雜。自催化鍍及浸漬鍍。
⑧ 電鍍的原理
簡單來說,電鍍指藉助外界直流電的作用,在溶液中進行電解反應,使導電體例如金屬的表面沉積一金屬或合金層。
我們以硫酸銅鍍浴作例子:
硫酸銅鍍液主要有硫酸銅、硫酸和水,甚至也有其它添加劑。硫酸銅是銅離子(Cu2+)的來源,當溶解於水中會離解出銅離子,銅離子會在陰極(工件)還原(得到電子)沈積成金屬銅。這個沉積過程會受鍍浴的狀況如銅離子濃度、酸鹼度(pH)、溫度、攪拌、電流、添加劑等影響。
陰極主要反應 : Cu2+(aq) + 2e- → Cu (s)
電鍍過程浴中的銅離子濃度因消耗而下降,影響沉積過程。面對這個問題,可以兩個方法解決:1.在浴中添加硫酸銅;2.用銅作陽極。添加硫酸銅方法比較麻煩,又要分析又要計算。用銅作陽極比較簡單。陽極的作用主要是導體,將電路迴路接通。但銅作陽極還有另一功能,是氧化(失去電子)溶解成銅離子,補充銅離子的消耗。
陽極主要反應 : Cu (s) → Cu2+(aq) + 2e-
由於整個鍍液主要有水,也會發生水電解產生氫氣(在陰極)和氧氣(在陽極)的副反應
陰極副反應 : 2H3O+(aq) + 2e- → H2(g) + 2H2O(l)
陽極副反應 : 6H2O(l) → O2(g) + 4H3O+(aq) + 4e-
結果,工件的表面上覆蓋了一層金屬銅。這是一個典型鍍浴的機理,但實際的情況是十分復雜。自催化鍍及浸漬鍍。
⑨ 電鍍的工作原理
1. 1電鍍定意
電鍍(electroplating)是一種電離子沉積過程(electrodepos- ition process),是利用電極(electrode)通過電流,使金屬附著在物體表面上,其目的為改變物體表面的特性或尺寸。
1. 2電鍍目的
是在基材上鍍上金屬鍍層(deposit),改變基材表面性質或尺寸。例如賦予金屬表面的光澤美觀、物品防銹、防止磨耗;提高導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐候性;熱處理的防滲碳、氮化;尺寸或磨耗的零件修補。
1. 3各種鍍金方法
電鍍法(electroplating) 無電鍍法(electroless plating)
熱浸法(hot dip plating) 熔射噴鍍法(spray plating)
塑料電鍍(plastic plating) 浸漬電鍍(immersion plating)
滲透鍍金(diffusion plating) 陰極濺鍍(cathode supptering)
真空離子電鍍(vacuum plating) 合金電鍍 (alloy plating)
復合電鍍(composite plating 局部電鍍(selective plating)
穿孔電鍍(through-hole plating) 筆電鍍(pen plating)
電鑄(electroforming)
1.4 電鍍基本知識
電鍍大部分是在液體(solution)下進行,而且大多是在水溶液(aqueous solution)中電鍍,大約有30種的金屬可由水溶液進行電鍍,例如:銅Cu、鎳Ni、鉻Cr、鋅Zn、鎘Cd" 、鉛Pb、金Au、銀Ag、鉑Pt、鈷Co、錳Mn、銻Sb、鉍Bi、汞Hg、鎵Ga、銦In、 鉈、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W等等。
有些金屬必須由非水溶液進行電鍍,例如:鋰、鈉、鉀、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、La、Ti、Zr、Ge、Mo等等。可由水溶液及非水溶液的電鍍金屬有:銅、銀、鋅、鎘、銻、鉍、錳、鈷、鎳等等。
還包括以下幾項:溶液性質 物質反應 化學式 電化學 界面物理化學 材料性質
1.4.1 溶液
被溶解之物質稱為溶質(solute),使溶質溶解之物質稱為溶劑(solute)。溶劑為水之溶液稱之水溶液(aqueous solution)。表示溶質溶於溶液中之量為濃度(concentration)。在一定量的溶劑中,溶質能溶解之最大量值稱之溶解度(solubility)。達到溶解度值之溶液稱之為飽和溶液(saturated solution),反之為非飽和溶液(unsaturated solution)。溶液之濃度,在生產和作業管理中,使用易了解和方便的重量百分比濃度(weight percentage)和常用的摩爾濃度(molal concentration)。
1.4.2 物質反應(reaction of matter)
在電鍍處理過程中,有物理變化及化學變化,例如研磨、乾燥等為物理反應,電解過程有化學反應,我們必須充分了解在處理過程中的各種物理和化學反應的相互關系及影響。
1.4.3 電鍍常用之化學式
1.溫度之換算: 0℃=5/9(0oF-32) 0oF=1.80℃=32 0K=0℃=273
2.密度: D=M/V M=質量 V=體積
3.比重: S.G=物質密度/水的密度(4℃時)
4.波美: (Baume′) Be′=145-145/比重 比重=145/145- Be′
例如:20%H2SO4溶液,在20℃是其Be′值是17,求該種液體比重是多少?
答:該種液體比重=145/145-17=145-128=1.13
5.合成物之水分比: 例如,NiSO4,7H2O中含水多少?
答:NiSO4,7H2O=280.87 7H2O=126 H2O%=126/280.87*100%=44.9%
6.比率:例如, 鍍鉻槽有400加侖溶液含500磅鉻酸,問同樣的濃度,100加侖鍍鉻液需要含多少鉻酸?
400/500=100/X X=125 答:需要量125磅鉻酸。
7.溶液的重量換算成容積: 例如,96%H2SO4 ,比重1.854 求配製1公升標准硫酸溶液需要多少毫升96%H2SO4 ?一公升的標准酸液的硫酸重量=98/2=49克 49克/((1.8354克)/(ml×0.96))=27.82ml
答:需要27.82ml的96%H2SO4
8.中和: 例1,用14.4ml的1N的溶液中和310ml的NaOH溶液,求NaOH溶液之當量濃度? 14.4ml×1N=10ml×xN x=1.44
答:NaOH溶液之當量濃度為1.44N
例2, 1.1738N的HCl溶液中和10ml的1.1034N NaOH溶液, 求需HCl溶液多少毫升? xml×1.1738N=10ml×1.1034N x=9.4ml
答:需要9.4ml的1.1738N的HCl溶液。
9.法拉第定律(Faraday′s Law)
例1, 計算用5安培電流經過5小時,銅沉積重量,其電流放電率為100%
沉積重量=(原子量/(原子價×96500))×(電流×時間×電流效應) W=(A/(n×96500))×(I×T×CE)
W=(63.54/(2×96500))×(5×5×60×60×100%)=31.8g
答:可沉積31.8g的銅。
例2, 要在10分鍾鍍2.5克的鎳在NiSO4 鍍液需要多大電流?
設電流效率為100%, I=((n×96500)/(A))×((W)/(T×CE))
=((2×96500)/(58.69))×((2.5)/(10×60×100%))=13.7A
答:需要13.7A電流
例3, 鍍件表面積為1000cm2,在硫酸銅鍍液中通過15A電流,電流效率100%,求鍍銅51m所需要的時間。銅密度為8.93g/cm3
t=((n×96500×D)/(A))×((area×d)/(I×CE))=
((2×96500×8.93)/(63.45))×((1000×5×10-4)/(15×100%))
=900秒=15分鍾 答:所需時間為15分鍾。
例4, 鍍件表面積為1.5m2,平均電流為1500A,15分鍾鍍得平均鋅鍍層251m,鋅的密度為7.14g/m3,鋅的原子量為65.38,求電流效率? CE=WAct/WThen×100%
=((1.5m2×251m×7.14g/m3)/(( 65.38)/(2×96500))×1500×15×60))×100%=59% 答:其電流效率為59%
例5, 酸性鍍錫溶液做連續性銅片鍍錫,銅片0.9m寬,銅片的進行速度500m/min,電流密度5000A/m2,上下兩面欲鍍上0.41m錫厚,電流效率100%,錫的密度7.31g/cm3,原子量118.7,求電鍍槽需要多少m長?
槽長L=((n×96500×D)/(A))×((S×d)/(DI×CE))=
((2×96500×7.31g/cm3)/(118.7))×((500m/min×0.41m)/(5000A/m2×100%))
=8m 答:所需要的長度為8米。
例6, 使用不溶性陽極鍍鉻,電流效率為18%,通過電流為1000A/小時,不考慮帶出損失,求需要補充多少CrO3,以維持鍍液中鉻的濃度?鉻原子量為52,氧原子量為16
W=((A/(n×96500))×(I×t×CE)=((52/(6×96500))×(1000×18%)
WCro3=58.1×CrO3/Cr=58.1×100/52=112g
答:需要補充CrO3 112g