電鍍工藝學

前言

電鍍作為一種重要的表面處理技術(shù)，在材料防護、精飾和獲得功能鍍層等方面具有重要的應(yīng)用。《電鍍工藝學》也是材料類、化工類專業(yè)中表面工程領(lǐng)域重要的專業(yè)課程之一。為了滿足高等院校相關(guān)專業(yè)本、專科教學需要及電鍍技術(shù)領(lǐng)域的需求，我們編寫了《電鍍工藝學》。編寫過程力求遵循認知規(guī)律，注重內(nèi)容的連續(xù)性和邏輯性，使大家能對電鍍原理、電鍍工藝和電鍍質(zhì)量管理形成完整的概念。在簡要介紹電鍍電極過程、影響鍍層組織及分布的因素等基本理論的基礎(chǔ)上，重點介紹了電鍍前處理工藝、單金屬電鍍、合金電鍍、化學鍍及不同材料的轉(zhuǎn)化膜處理工藝，簡單介紹了鍍液及鍍層性能測試方法、電鍍清潔生產(chǎn)的基本知識。工藝部分力求內(nèi)容的實用性，可操作性。在介紹工藝配方、工藝條件的同時，對鍍液成分、電沉積條件、鍍液中雜質(zhì)成分對鍍層質(zhì)量的影響作了較詳盡的分析，為讀者全面掌握電鍍工藝、解決電鍍過程出現(xiàn)的問題拓展了思路。因此，本書對從事電鍍生產(chǎn)、科研、設(shè)計的工程技術(shù)人員也很有參考價值?！峨婂児に噷W》是一門以實驗為基礎(chǔ)、實踐性很強的課程，為此，在書后列出了與本課程教學內(nèi)容密切相關(guān)的七個實驗，供選用。全書內(nèi)容分為十章。第1章、第5章、64、65、73、75、81、96由馮立明編寫，第2章～第4章、61、63、71、74、82、91、95和實驗部分由王玥編寫，62、92～94和第10章由蔡元興編寫，72、83由郭曉斐編寫，66、67由張華平、劉春霞編寫。王續(xù)建、龍杰州等電鍍技術(shù)人員提供了相關(guān)技術(shù)資料，石磊、魏雪、劉艷等參與了部分文字的整理工作。全書由馮立明、王玥主編，石金生、劉靜萍對書稿提出了許多建議。本書編寫過程中，參考了國內(nèi)外專家和同行的大量著作和文獻，借鑒了一些企業(yè)的工藝資料，在此表示誠摯的感謝！由于編者水平所限，疏漏及不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書共十章，包括電鍍基本知識、電鍍電極過程、影響鍍層組織及分布的因素、鍍液與鍍層的性能、鍍前表面處理工藝、單金屬電鍍工藝、電鍍合金工藝、化學鍍、金屬轉(zhuǎn)化膜處理和電鍍清潔生產(chǎn)。為便于學習，每章后附有思考題，并于書后附有與課程內(nèi)容密切相關(guān)的電化學與電鍍工藝實驗?！　”緯勺鳛楦叩仍盒２牧项?、化學化工類專業(yè)學生的教材，也可供從事電鍍生產(chǎn)、科研、設(shè)計的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章　電鍍基本知識　1.1　電鍍的基本概念　1.2　電鍍電源　1.3　電鍍槽的結(jié)構(gòu)　1.4　電鍍通用掛具　1.5　電鍍生產(chǎn)的形式　1.6　電鍍層的分類及作用　1.7　電鍍層的標識方法　1.8　電鍍中的基本計算　　1.8.1　法拉第定律　　1.8.2　電流密度、電鍍時間及鍍層平均厚度之間的關(guān)系　1.9　國內(nèi)外電鍍工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢　1.10　電鍍工藝學的學習方法　思考題第2章　電鍍電極過程　2.1　電極反應(yīng)過程　　2.1.1　電極反應(yīng)　　2.1.2　離子雙電層的結(jié)構(gòu)模型　　2.1.3　電毛細現(xiàn)象及在電鍍中的應(yīng)用　　2.1.4　微分電容曲線及在電鍍中的應(yīng)用　　2.1.5　活性粒子在電極與溶液界面上的吸附　2.2　電極的極化　　2.2.1　極化與析出電位　　2.2.2　極化曲線及極化度　　2.2.3　極化曲線在電鍍中的應(yīng)用　2.3　金屬的電沉積　　2.3.1　金屬電沉積的條件　　2.3.2　金屬的電結(jié)晶過程　　2.3.3　電結(jié)晶條件對鍍層質(zhì)量的影響　2.4　電鍍的陽極過程　　2.4.1　電鍍中的陽極和鈍化現(xiàn)象　　2.4.2　金屬鈍化的機理　　2.4.3　影響電鍍中陽極過程的主要因素　思考題第3章　影響鍍層組織及分布的因素　3.1　鍍液組成的影響　　3.1.1　主鹽　　3.1.2　絡(luò)合劑　　3.1.3　導電鹽　　3.1.4　緩沖劑　　3.1.5　添加劑　　3.1.6　陽極去極化劑　3.2　工藝條件的影響　　3.2.1　電流密度　　3.2.2　溫度　　3.2.3　pH值　　3.2.4　攪拌　　3.2.5　陰、陽極板面積比　　3.2.6　電流波形　　3.2.7　極間距　3.3　陰、陽極材料的影響　　3.3.1　基體金屬　　3.3.2　基體鍍前加工性質(zhì)　　3.3.3　陽極材料　3.4　析氫　　3.4.1　析氫對鍍層質(zhì)量的影響　　3.4.2　影響析氫的因素　　3.4.3　減少析氫的注意事項　思考題第4章　鍍液與鍍層的性能　4.1　鍍液性能及測試方法　　4.1.1　分散能力　　4.1.2　覆蓋能力　　4.1.3　整平能力　　4.1.4　鍍液的其他性能　4.2　鍍層性能及測試方法　　4.2.1　鍍層外觀　　4.2.2　鍍層厚度　　4.2.3　鍍層結(jié)合力　　4.2.4　鍍層耐蝕性　　4.2.5　鍍層孔隙率　　4.2.6　鍍層硬度　　4.2.7　鍍層耐磨性　　4.2.8　鍍層釬焊性　　4.2.9　鍍層內(nèi)應(yīng)力　　4.2.10　鍍層脆性　4.3　赫爾槽試驗　思考題第5章　鍍前表面處理工藝　5.1　金屬零件鍍前處理的內(nèi)容和意義　5.2　機械法前處理工藝　　5.2.1　滾光　　5.2.2　振動光飾　　5.2.3　旋轉(zhuǎn)光整　　5.2.4　刷光　　5.2.5　噴砂(丸)　　5.2.6　磨光　　5.2.7　拋光　5.3　除油　　5.3.1　有機溶劑除油　　5.3.2　化學除油　　5.3.3　電化學除油　　5.3.4　超聲波除油　5.4　浸蝕　　5.4.1　化學浸蝕　　5.4.2　電化學浸蝕　　5.4.3　超聲波場內(nèi)浸蝕　　5.4.4　弱浸蝕　5.5　金屬的電解拋光　　5.5.1　電拋光機理　　5.5.2　電拋光溶液及工藝規(guī)范　5.6　特殊材料的前處理　　5.6.1　不銹鋼的鍍前處理　　5.6.2　鋅合金壓鑄件的鍍前處理　　5.6.3　鋁及其合金的鍍前處理　　5.6.4　鎂及其合金的鍍前處理　　5.6.5　非金屬材料的鍍前處理　思考題第6章　單金屬電鍍工藝　6.1　電鍍鋅　　6.1.1　氯化物鍍鋅　　6.1.2　硫酸鹽鍍鋅　　6.1.3　堿性鋅酸鹽鍍鋅　　6.1.4　氰化鍍鋅　　6.1.5　鍍鋅后處理　6.2　電鍍鎳　　6.2.1　電鍍暗鎳　　6.2.2　電鍍光亮鎳　　6.2.3　雙層鍍鎳　　6.2.4　多層鍍鎳　　6.2.5　不合格鍍層的退除　6.3　電鍍銅　　6.3.1　硫酸鹽鍍銅　　6.3.2　焦磷酸鹽鍍銅　　6.3.3　氰化鍍銅　　6.3.4　多元羥基化合物代氰銅工藝　　6.3.5　不合格鍍層的退鍍　6.4　電鍍鉻　　6.4.1　概述　　6.4.2　六價鉻電鍍鉻的電極過程　　6.4.3　六價鉻電鍍鉻液成分及工藝條件　　6.4.4　六價鉻電鍍鉻工藝　　6.4.5　低濃度鉻酐鍍鉻工藝　　6.4.6　三價鉻鹽鍍鉻工藝　　6.4.7　稀土鍍鉻工藝　　6.4.8　有機添加劑鍍鉻工藝　6.5　電鍍錫　　6.5.1　酸性硫酸鹽鍍錫　　6.5.2　堿性鍍錫　　6.5.3　氟硼酸鹽鍍錫　　6.5.4　鹵化物鍍錫　　6.5.5　有機磺酸鹽鍍錫　　6.5.6　晶紋鍍錫　　6.5.7　錫須的防止與不良錫鍍層的退除　6.6　電鍍金　　6.6.1　氰化物鍍金　　6.6.2　亞硫酸鹽鍍金　　6.6.3　脈沖鍍金　　6.6.4　高速鍍金和高速選擇鍍金　　6.6.5　金的回收　6.7　電鍍銀　　6.7.1　鍍銀前處理　　6.7.2　氰化物鍍銀　　6.7.3　硫代硫酸鹽鍍銀　　6.7.4　其他無氰鍍銀　　6.7.5　鍍后處理　　6.7.6　銀鍍層變色后的處理　　6.7.7　電鍍銀在電子領(lǐng)域的重要應(yīng)用——高速局部鍍銀　　6.7.8　銀的回收　思考題第7章　電鍍合金工藝　7.1　合金共沉積原理　7.2　電鍍鋅基合金　　7.2.1　電鍍鋅-鎳合金　　7.2.2　電鍍鋅-鐵合金　　7.2.3　不合格鋅合金鍍層退鍍　7.3　電鍍鎳基合金　　7.3.1　電鍍鎳-鐵合金　　7.3.2　電鍍鎳-磷合金　　7.3.3　電鍍鎳-鈷合金　7.4　電鍍銅基合金　　7.4.1　電鍍銅-錫合金　　7.4.2　電鍍銅-鋅合金及仿金電鍍　7.5　電鍍錫基合金　　7.5.1　電鍍錫-鉛合金　　7.5.2　電鍍錫-鎳合金　　7.5.3　電鍍錫-鈷-鋅三元合金　思考題第8章　化學鍍　8.1　化學鍍鎳　　8.1.1　化學鍍鎳的機理和特點　　8.1.2　化學鍍鎳溶液的組成和作用　　8.1.3　化學鍍鎳的工藝條件及其影響　　8.1.4　化學鍍鎳的典型工藝　　8.1.5　化學鍍鎳液的工藝管理　　8.1.6　化學鍍鎳廢液的再生與處理　8.2　化學鍍銅　　8.2.1　以甲醛為還原劑的化學鍍銅工藝　　8.2.2　以次磷酸鈉為還原劑的化學鍍銅工藝　　8.2.3　化學鍍銅的應(yīng)用　8.3　化學鍍銀　　8.3.1　化學鍍銀的機理　　8.3.2　化學鍍銀液的組成及作用　　8.3.3　化學鍍銀的工藝條件及其影響　　8.3.4　化學鍍銀的典型工藝　　8.3.5　化學鍍銀液的工藝管理　思考題第9章　金屬轉(zhuǎn)化膜處理　9.1　鋁及其合金的氧化及著色　　9.1.1　化學氧化　　9.1.2　陽極氧化　　9.1.3　微弧氧化　9.2　鎂及其合金的氧化及著色　　9.2.1　化學氧化　　9.2.2　陽極氧化　　9.2.3　微弧氧化　9.3　銅及銅合金的氧化與著色　　9.3.1　銅與銅合金的氧化　　9.3.2　銅及銅合金的著色　9.4　不銹鋼的著色　9.5　鋼鐵的氧化　　9.5.1　鋼鐵的高溫發(fā)黑工藝　　9.5.2　鋼鐵的常溫發(fā)黑工藝　9.6　鋼鐵的磷化　　9.6.1　磷化膜形成機理　　9.6.2　磷化處理的分類　　9.6.3　影響磷化處理質(zhì)量的因素　　9.6.4　磷化液配方舉例　思考題第10章　電鍍清潔生產(chǎn)　10.1　電鍍清潔生產(chǎn)與工藝選擇　　10.1.1　清潔生產(chǎn)的概念　　10.1.2　電鍍清潔生產(chǎn)的選擇　　10.1.3　電鍍清潔生產(chǎn)的前沿技術(shù)　10.2　電鍍生產(chǎn)中的節(jié)水方法　10.3　電鍍生產(chǎn)中資源的循環(huán)利用　思考題實驗部分　實驗一　鍍鋅液陰極極化曲線的測定　實驗二　堿性鋅酸鹽鍍鋅液分散能力的測定　實驗三　電鍍光亮鎳赫爾槽實驗及鍍層孔隙率的測定　實驗四　ABS塑料化學鍍銅工藝　實驗五　純鋁的陽極氧化、著色及封閉處理工藝　實驗六　鍍液陰極電流效率的測定　實驗七　鋼鐵零件的高溫氧化(發(fā)黑)工藝附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：3.1.3 導電鹽電鍍?nèi)芤褐?，除了主要鹽外，還常加入某些堿金屬、堿土金屬或銨鹽類，稱為導電鹽（conducting salt）。導電鹽的作用是提高鍍液的導電性，改善鍍液的分散能力。在總電流一定時，鍍液導電性越好，槽電壓越低，越節(jié)能。如鉀鹽鍍鋅中加入的氯化鉀。研究中還發(fā)現(xiàn)，附加鹽對提高陰極極化有一定的影響作用，主要因為外來離子的加入，使離子強度增大，沉積金屬離子的活度降低，從而提高了陰極極化。例如硫酸鹽鍍鎳液中加入硫酸鈉和硫酸鎂，既增加溶液的電導率，又能使鍍層更加細致均勻。目前的理論不足以預測一種導電鹽對提高陰極極化的效果，因為有些導電金屬離子的水化能力特別強，使主鹽離子去水化而容易放電，從而減低了陰極極化的作用，因此只能通過試驗來確定。導電鹽中除陽離子外，陰離子也起一定作用，如焦磷酸鹽鍍銅錫合金中使用的硝酸鉀或硝酸銨，就是利用其中的硝酸根來擴大陰極電流密度范圍；又如鍍鎳中的氯化鈉，利用其中的氯離子來促進陽極正常溶解。導電鹽的選擇不僅要考慮導電效果，而且要考慮導電鹽電離出的陰、陽離子是否對鍍液、鍍層有副作用。一般而言，鉀鹽比鈉鹽的導電效果好，堿性條件下不宜用銨鹽。由于K+、NH才會增加鍍鎳層的硬度和脆性，所以一般鍍鎳宜加入鈉鹽，專門鍍硬鎳可加入氯化銨；而焦磷酸鹽鍍銅則只能用鉀鹽，因為焦磷酸鈉溶解度很小，會損失焦磷酸根。導電鹽的加入量也并非越多越好，根據(jù)工藝的不同，導電鹽用量有一個最佳值。超過最佳含量，電導率反而下降。當導電鹽多時還會有其他副作用，如鉀鹽鍍鋅中，氯化鉀過多，鹽析現(xiàn)象會降低添加劑中表面活性物質(zhì)的溶解度及其濁點，導致添加劑呈油狀浮出。酸性鍍鎳中如氯化鈉含量過高，過多的氯離子會加速陽極溶解，使陽極呈粉狀脫落，鍍液中鎳離子含量過高。3.1.4 緩沖劑鍍液中加入pH緩沖劑（buffering agent）的目的是穩(wěn)定溶液的pH值，特別是陰極表面附近的pH值，并對提高陰極極化有一定作用，也有利于提高鍍液的分散能力和鍍層質(zhì)量。根據(jù)鍍液pH值的不同，電鍍生產(chǎn)中常用的添加劑有硼酸、乙酸一乙酸鹽、氨水一銨鹽等弱電解質(zhì)，如鍍鎳溶液中的H3803和焦磷酸鹽鍍液中的Naz HPOt等。任何一種緩沖劑都只能在一定的范圍內(nèi)具有較好的緩沖作用，超過這一范圍其緩沖作用將不明顯或完全沒有緩沖作用，過多的緩沖劑既無必要，還有可能降低電流效率或產(chǎn)生其他副作用。由于緩沖劑可以減緩陰極表面因析氫而造成的局部pH值的升高，并能將其控制在最佳值范圍內(nèi)，所以對提高陰極極化有一定作用，也有利于提高鍍液的分散能力和鍍層質(zhì)量。

編輯推薦

《電鍍工藝學》是高等學校教材之一。

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