電鍍理論與工藝

前言

電鍍涉及金屬電結晶過程，影響因素眾多，各種參數(shù)及各種添加劑對微觀過程的影響十分復雜，要弄清楚各個不同工藝中的電結晶詳細過程十分困難。然而電鍍作為一種加工手段，隨著機械、電子、材料等行業(yè)的進步，也得到了非常迅猛的發(fā)展。這主要是電鍍技術可十分靈活地應用于各種不同的目的，如利用一些鍍種具有夾雜特性發(fā)展了復合各種微粒的復合電鍍技術，可獲得具有更好耐磨性、減摩性、催化性等特殊功能的鍍層，還可獲得特殊復合材料的制備(如電鍍納米碳管制備導電且質輕的高強度復合材料)；利用特定合金成分形成納米晶鍍層以獲得特殊的高硬度、高耐腐蝕特性的功能鍍層；利用添加劑影響電結晶過程得到光亮、致密的鍍層或改善兩種以上合金電鍍的特性等。因此，一方面我們希望盡可能細致地弄清楚微觀過程的真實情況，以便獲得更好的設計思路來設計各種鍍層結構并解決我們所希望解決的問題，另一方面我們也可不必考慮那些難以弄清楚的復雜問題，只需要了解某些參數(shù)或某些添加劑對電結晶過程影響的結果，選擇性地應用于我們需要解決的問題。因此，希望讀者能通過閱讀本書了解電鍍的一些并不復雜的基本原理和特性，獲得繼續(xù)深入地研究復雜的電結晶過程中眾多細微的懸念的基礎，或者靈活應用電鍍技術去解決一些跨學科、跨行業(yè)的不容易解決的問題。如采用電鍍技術制備泡沫鎳用于電池中正、負電極的集流體就是一個很好的例子。實際工作中還有大量類似的問題等待我們進一步開發(fā)、設計及解決，如何利用電鍍這門技術去完成那些工作是我們需要共同討論的問題。本書用了一定的篇幅較系統(tǒng)介紹電鍍的相關理論，并為了方便電鍍理論的閱讀，本書將各鍍種中的一些理論問題歸納到一起，并從整體上加以描述，目的是使讀者在看待其他相關問題時也能受到啟發(fā)，并注重理論與實踐的聯(lián)系。本書涉及多行業(yè)多系統(tǒng)，既介紹了傳統(tǒng)的電鍍技術，如電鍍鋅、銅、鎳、鉻、錫等，又用相當篇幅介紹了新技術，如微弧氧化技術、復合電鍍技術、納米晶電鍍技術等。本書采用現(xiàn)行的國際單位制；書中電極電位除非有特別說明，一般是指標準電極電位。參加本書編寫工作的有鄭州輕工業(yè)學院馮輝(第1章、第2章及第9章的9.6-9.8節(jié))、張林森(第3、4章)、邵晨(第5、6章)、韓周祥(第7章、第9章的其余部分)、宋延華(第8、10章)、張勇(第11、12章)。全書由馮輝統(tǒng)編。本書編寫過程中得到了許多專家的指導；天津大學郭鶴桐教授為本書寫序，在此深表謝意。由于作者水平有限，書中仍有許多不妥之處，懇請讀者提出寶貴意見。

內容概要

本書系統(tǒng)闡述電鍍的基本原理，并對典型鍍種的工藝過程、影響與控制因素及操作特點等問題進行理論分析。對一些常用鍍種，如電鍍鋅及合金、電鍍銅及合金、電鍍鎳及合金、電鍍鉻、電鍍錫及合金、非金屬電鍍、陽極氧化等分章進行敘述，還介紹最近幾年發(fā)展起來的一些新理論、新工藝，如微弧氧化工藝、復合電鍍工藝、電鍍納米晶鍍層等。    本書內容涉及廣泛，理論多采用實驗數(shù)據(jù)深入淺出地介紹，可作為大中專院校電鍍、電化學等專業(yè)的教材或參考書，也可作為從事電鍍科研、生產(chǎn)技術人員參考用書。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 電鍍的基本概念　1.2 電鍍層的分類　1.3 電鍍設備與技術的發(fā)展　1.4 與電鍍相關的涂鍍技術　參考文獻第2章 金屬電沉積理論　2.1 金屬離子還原的可能性　2.2 電結晶過程的動力學　2.3 金屬電沉積時晶核形成與晶核長大問題　2.4 電沉積過程中金屬離子還原時的極化　2.5 合金電沉積時的極化　2.6 添加劑的影響　2.7 電鍍層的結構與抗腐蝕性的關系　2.8 電鍍液的分散能力問題　2.9 電鍍液的覆蓋能力問題　2.10 電鍍溶液的微觀整平能力　2.11 電鍍過程中各種因素的相互關系　參考文獻第3章 金屬零件電鍍前處理　3.1 金屬零件鍍前表面準備的重要性　3.2 粗糙表面的機械整平　3.3 除油　3.4 浸蝕　3.5 金屬的電解拋光　3.6 表面準備的新技術　3.7 制定表面準備工藝流程的原則　參考文獻第4章 電鍍鋅及鋅合金第5章 電鍍銅及銅合金第6章 電鍍鎳及鎳合金第7章 電鍍鉻第8章 電鍍錫及錫合金第9章 鋁及其合金的表面氧化第10章 非金屬電鍍第11章 復合電鍍第12章 納米晶電鍍附錄

章節(jié)摘錄

超聲波強化除油的效果，與零件的形狀、尺寸、表面油污的性質、溶液成分，零件的放置方位等有關，因此，最佳的超聲波除油工藝要通過試驗確定。一般高頻超聲波主要用于小零件除油，要求振幅不大，但能量很大，較低頻（1.5-30kHz）的超聲波主要用于大零件的除油。（2）低溫高效清洗劑除油。用低溫高效清洗劑除去金屬表面的油污，不僅除油效率高，而且除油溫度低，可以節(jié)省能源，所以，目前已廣泛使用。（3）超聲波場內浸蝕。在超聲波場內，可以顯著提高浸蝕速度，并有助于氧化皮和浸蝕殘渣的脫落，浸蝕質量較好，適用于氧化皮較厚、致密或形狀復雜零件的浸蝕。超聲波浸蝕可以在原有浸蝕溶液的基礎上施加超聲波，而溶液的濃度可以稍低一些。在超聲波作用下，緩蝕劑會發(fā)生解吸，從而降低了緩蝕效果，但是，由于溶液的濃度和溫度低，上述缺點可以得到彌補。長時間的超聲波作用，會使浸蝕零件產(chǎn)生微觀針孔，失去光澤，但有利于提高鍍層的結合力。超聲波浸蝕對基體滲氫有兩方面影響：一方面，由于金屬表面活化，促進了滲氫作用，另一方面，由于超聲波的空穴效應，有利于吸附氫的排除。通過合理地選擇振動頻率、強度等參數(shù)，就可發(fā)揮其有利的作用，從而大大地減少氫脆的危害。因此，超聲波浸蝕適用于對氫脆比較敏感的材料。對鋼鐵零件，一般可選用頻率為22—23kHz的超聲波段進行浸蝕。3.7制定表面準備工藝流程的原則由上述可知，要保證鍍層質量，擬定一個切實可行的表面準備流程是很重要的。由于金屬材料的本性、零件的表面形狀與尺寸、對加工質量的要求是多種多樣的，所以，安排一個“萬能”的前處理流程，顯然是不可能的，這里只能談談制定工藝流程的一般原則。（1）若金屬零件附著大量油污，且銹蝕嚴重時，在浸蝕之前必須進行初步除油。（2）零件每經(jīng)過一次除油之后，必須用水充分洗滌，而且，首先用80℃以上的熱水洗滌，這將有利于肥皂、堿、乳濁液，特別是Na：SiOs的去除。如果只用一次熱水洗，熱水應該是流動的，否則應定期更換。熱水洗滌后，應進一步在流動冷水中充分清洗干凈。若清洗不凈，將肥皂和水玻璃帶人浸蝕液中時，它們就會形成硅膠和脂肪酸，妨礙浸蝕的進行。

編輯推薦

　　本書用了一定的篇幅較系統(tǒng)介紹電鍍的相關理論，并為了方便電鍍理論的閱讀，本書將各鍍種中的一些理論問題歸納到一起，并從整體上加以描述，目的是使讀者在看待其他相關問題時也能受到啟發(fā)，并注重理論與實踐的聯(lián)系。本書涉及多行業(yè)多系統(tǒng)，既介紹了傳統(tǒng)的電鍍技術，如電鍍鋅、銅、鎳、鉻、錫等，又用相當篇幅介紹了新技術，如微弧氧化技術、復合電鍍技術、納米晶電鍍技術等。本書采用現(xiàn)行的國際單位制；書中電極電位除非有特別說明，一般是指標準電極電位。

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