1、 1 / 73目录第一章 表面处理概论 2第二章 电镀基本原理与概念 7第三章 前处理 19第四章 镀铜 30第五章 镀镍 39第六章 镀 铬 40第七章 镀 锌 43第八章 镀 镉 45第九章 镀 锡 48第十章 镀 银 50第十一章 镀 金 .52第十二章 合金电镀 53第十三章 特殊电镀 55第十四章 无电镀 56第十五章 非导体及塑料电镀 59第十六章 铝阳极处理 61第十七章 化成处理 63第十八章 电镀废物处理及回收 64第十九章 电镀浴的管理 67第二十章 电镀管理 .68第二十一章表面处理基本原理及概论问题 71备注：按住键盘左下角的 ctrl 键，单击鼠标左键点目录中想要查看
2、的章节就自动跳转到目录指定章节2 / 73第一章 表面处理概论1.1 表面处理( Surface Treatment ) 1.2 表面处理的目的 1.3 表面处理之重要性 1.4 表面处理技术之种类 1.5 国内表面处理工业之状况及问题 1.6 国内表面处理工业发展之方向 1.7 学会,杂志及参考书籍 1.8 我国表面处理电镀技术士检定规范1.1 表面处理( Surface Treatment ) 表面处理的对象非常广泛,从传统工业到现在的高科技工业,从以前的金属表面到现在的塑料,非金属的表面.它使材料更耐腐蚀 ,更耐磨耗,更耐热,它使材料之寿 延长,此外改善材料表面之特性,光泽美观等提高产品
3、之附加价值,所有这些改变材料表面之物理,机械及化学性质之加工技术统称为表面处理 (surface treatment) 或称为表面加工(surface finishing). 1.1.1 金属表面处理(metal surface treatment) 金属经初步加工成型后需修饰金属表面,美化金属表面 ,更进一步改变金属表面的机械性质及物理化学性质等之各种操作过程,称之为金属表面处理.或称之金属 表面加工(metal surface finishing). 回目录 1.2 表面处理的目的 表面处理的目的可以分四大类: (1) 美观(appearance). (2) 防护(protection)
4、(3) 特殊表面性质(special surface properties) (4) 机械或工程性质(mechanical or engineering properties) (1) 美观(appearance) 为了提高制品之附加价值,赋予制品表面美观,例如装饰性电镀(decorative plating) Au, Ag, Rh, Ni, Cr,黄铜等电镀 (electroplating). (2) 防护(protection) 为了延长制品的寿命,再制品表面披覆(coating) 耐腐蚀之材料,例如保护性电镀(protective plating) Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等电镀.
5、 (3) 特殊表面性质(special surface properties) 1. 提高制品之导电性(electrical conductiuity),例如电镀 Ag,Cu. 2. 提高焊接性(soderability) 在通讯急电子工业应用 ,例如 Sn-Pb 合金电镀. 3. 提高光线之反射性(light reflectivity ) 例如宇宙飞船,人造卫星的 外壳需反射光线,Ag 及 Rh 的镀层被应用上. 4. 减小接触阻抗(contact resistance)例如在电子组件之 Au 及 Pd 电镀. (4) 机械或工程性质(mechanical or engineering pr
6、operties ) 1. 提高制品之强度(strenth),例如塑料电镀. 2. 提高制品之润滑性 ( bearing propertries ) 例如多孔洛电镀(porous chromium plating), 内燃机之铝合金活塞 (piston) ,镀锡 Sn 以防止汽缸 (cylinder)壁刮伤. 3. 增加硬度(hardness)及耐磨性(wear resistance) ,例如硬洛电镀( hard chromium plating). 4. 提高制品之耐热性,耐候性,抗幅射线,例如塑料,非金属之电镀. 5. 渗碳(carburizing) ,氮化(nitriding) 之防止,
7、例如钢铁表面硬化 (case hardening)时在不要硬化部份镀 Cu. 1.3 表面处理之重要性 表面处理工业虽然不是工业之主流,但只有透过表面处理,制品的特性及价值才能充份发挥出来.应用电镀(plating),阳极处理(anodizing),化成处理(convesion coating),涂装(coating)等工业技术,达到防蚀,增进可焊性,润滑性,耐磨性,附着性及钢材防止渗碳等的3 / 73多项目的. 所以表面处理为各种加工制造工业不可或缺的过 从传统工业到近代高科技,表面处理技术一直扮演非常重要性之角色.例如宇宙飞船,人造卫星,集成电路等之发展表面处理技术都有决定性之影响.由于表
8、面处理对材料月异,带动相关科技工程之进步. 1.4 表面处理技术之种类 从表面处理之特性可分类: 表 _ 机械法 _ 珠击法,切削,搪磨,撒砂,精磨,研磨,超加工. 面 _ 冶金法 _ 表面硬化,(淬火 ,渗碳,氮化),扩散皮膜法. 形 _ 化学法 _ 电解研磨,酸洗,化学研磨,酸蚀雕刻. 成 表 _ 表面披覆_ 电镀,无电镀,热浸镀,熔射镀,真空蒸着,阴极喷溅, 面 _ 无机披覆_ 阳极处理,化成处理,着色,珐琅处理. 披 _ 有机披覆_ 涂装,橡胶加衬,塑料加衬. 1.5 国内表面处理工业之状况及问题 依据民国 70 年行政院科技顾问组调查报告,有关表面处理工业,国内有约 4000 家,其
9、中电镀工业约占 1200 家,分散全省各地,主要的生产项目有,工业电镀, 装饰电镀,热浸电镀, 阳极电镀,化成电镀,发色,涂装,从事表面处理的工作人员有 15000 至 20000 人,具有专业知识程度者约 1000 人至 1500 人. 1.5.1 原料及设备之供应 大部分昂贵之原料依靠国外进口,生产设备多为国产,较贵重之检验仪器设备 75% 是进口货.国内原料成本极高,业着负担沉重,应设法改善,防止贸易商操纵市场,更要鼓励研究开发及生产重要之原料. 1.5.2 从业人员知识水准 一般从业人员的程度较低,科技短识及品管观念缺乏,难有研究开发新产品,唯赖低 廉劳力,以求生存.政府有关单位应定期
10、举办研习会,使业者获得新知蔚为研究风气,提高技术水准,对在职工程人员,鼓励利用建教合作方式,进修或在职训练,亦应举办各类技术鉴定考试,并规定业者之工厂作业需由技术士担任. 表面处理对材料之附加价值甚高,先进国家不惜投入庞大人力物力从事研究发展,使得表面处理技术日新月异,我国要并驾齐驱,迎头赶上,势必从教育做起,在大专院校设立正规教育之表面处理人才,才能有雄厚发展实力.鼓励学校与工业界间之建教合作,技术性问题需要由学校带动,学校要增添新设备,充实师资,积极培育专业人才,企业界要仅量聘用教育较高科技人员,以增加研究发展之潜力. 1.5.3 生产及经营方式 一般专业厂商规模不大,主要为订货生产,小规
11、模工厂没有管理制度,教育程度低,对人力,原料及能源造成无所谓的浪费.大厂则受到地下工厂恶性削价之竞争,影响 小厂应集中投资,合并经营,始合乎经济原则.就有生产设备应适时予以淘汰,换置自动化处理设备,能以简化经营管理,提高生产效率,稳定品质,节省人工,提高产品之国际声誉,促进工业升级. 1.5.4 废物处理及公害 由于地下工厂甚多,使废物形成严重之公害问题,废物处理系统投资费用极高,非一般中小型表面处理工厂所能负担维持得起,根据经验及需要,认为设立表面处理专业区,集中处理废物,废水,不但能减少公害,而且能管制地下工厂. 1.5.5 表面处理公会 表面处理是工业发展中很重要的一环,避免或防止表面处
12、理界之恶性竞争或市场 操纵,加强厂商彼此合作,联系与技术交流,应充份发挥公会功能,解决同业之困难.另应设有完整品质检验中心,集中检验,测定之服务,订定表面处理标准规范,作为厂 商品质改善或品质保证之依据. 4 / 731.5.6 表面处理技术资料 根据业者的反映,国内技术资料的获得不亦且缺乏,技术难以突破, 应设置有健全的表面技术数据处理中心,对研究开发者适时提供新颖充份之信息,对引进国外技术者提供可参考资料. 1.6 国内表面处理工业发展之方向 国内表面处理工业之技术自行开者很少,大多仰赖国外厂商之业务代表或代理商. 往往引进之技术并非最前进者或只是局部的,因此使本国产品品质逊于外货乃为不可
13、避免,产品之信誉及附加价值难以提升.国内学术机构也甚少做独立性长期性之研 究,国内欲求工业之升级,商品附加价值提高,必须大力提高表面处理技术,以达成支持各项金属制造业,机器工业,电子工业之任务. 1.6.1 装饰电镀(decorative plating) 装饰电镀之主要目的改进产品之外观,提高产品附加价值,其主要产品如项链,胸 针,耳环等饰物,合法登记之装饰电镀厂不足十分之一,地下小厂不需付税捐,废水处里费用等,导致小厂吃大厂,劣币逐良币之反淘汰之恶性循环. 所以发展之方向应为大厂增添新设备,提高技术水准,提高产品品质,加强取缔公害,自然促使非法及小厂淘或合并经营才能进一步发展. 1.6.2
14、 工程电镀(engineering plating） 工程电镀之目的是增加产品之耐蚀力,延长使用寿命,改进机械性质等.现在许多精密模具无法使用机械加工, 也使用电镀法, 称之为电铸 (electroforming).工之规模较大,许多操作采用自动化,多附属于大规模较大机器制造厂. 独立之工程电 镀厂也大都与大型机器金属制造厂订有长期加工契约,其恶性竞争较装饰性电镀小,笋嵹禤 a 经济发展,工程电镀技术水准必须精益求精,力争上游,其发展是大有可为的工程电镀使用支持料数量钜大,因此废物处理之公害问题需特别重视,稍一不慎将 造成不可收拾的公害. 一般中小厂为节省开支没有废物处理设备,或有也只供参观检
15、 查时之用,浪费投资,罔顾员工及环境之安全与卫生.故今后发展方向为如何协助,促使这些小厂家合并始引进或研究开发更经济更有效新技术.工程电镀用之化学品如进镀成性质之添加剂,多为国外原料供货商之机密,利润甚高,若能长期研究必能研 就发展成功替代品,以减低本国电镀工业之成本. 1.6.3 镀锡(tin plating) 镀锡生产应往高速率之连续生产方向发展,唯有使用高度自动化设备才能节省日益高涨之连续工资及能源.此种设备国内无法设计制造, 需向国外引进技术,近年来使用铝罐,铝箔,塑料瓶罐,腊纸盒,玻璃瓶等材料越来越普遍, 占去马口铁很大的市场尤其一些锡生产的开发国家如印尼,菲律宾,泰国,马来西亚等也
16、开始生产马口铁,另外有逐渐改无锡铁皮(tin free steel)之趋势. 1.6.4 热漫镀锌(zinc hot dip coating) 镀锌钢片主要有电镀式镀锌钢片及热浸式钢片,其中以热浸式占大多数,镀锌钢片具有优良耐蚀性与低廉价格.主要用途为建筑如用在顶板(roofing),侧板(siding ),广告牌,风管等,其次为电器及机械业.国内镀锌钢片业者需淘汰更新陈旧设备,采用新式连续式热浸镀锌方式生产,产量大,品质佳,产品适用性广,成本低并加以配合耐高腐蚀力,镀层延性,抗热性,焊接性及美丽彩色涂装之需求提高制品之品质.如发展出来的铁锌合金镀面,差别镀锌,单面镀锌及铝锌合金镀面等. 1.
17、6.5 阳极处理(anodizing) 铝的阳极处理是铝金属表面藉由电流的作用形成一层氧化物膜,坚硬耐磨,抗蚀性极高,色泽优美.铝合金本身易于加工,强度高,用途很广,磥琐 T 阳处理产品为铝门窗,家俱,照相机及仪表外壳另件.铝材制造极其加工业也日益扩展,铝阳处理有相当市场潜力. 阳极处理之发展例如硬质阳极处理(hard anodizing),在低温电流亦有用交直流并用之阳极处理.这种硬化之阳极处理的铝材可用于活塞,汽缸,汽缸内衬,油压机及涡轮之另件,汽阀,齿轮,枪械另件,离合器,煞车圆片,(brake disk),机器另见及工具等.浴温,电流密度, 溶液成份需自动控制才能严格管制成品之品质以达
18、客户要求.自动化需引进国外技术及大量之资金,所以同时要深入了解国外市场之潜力循序达成自动化. 1.6.6 涂装(coating) 涂装工业之成长仍应会继续扩大,应设法取缔地下工厂以减少公害保障合法厂商,避免恶性竞争.教育用户重视表面处理技术之价值,提高涂装品质之要求.大厂商应力争上游,自行发展高级产品而不能只埋怨小厂之低廉竞销.发展之趋势大多采用粉体涂装,以节省能源和溶剂并可减少公害.非溶剂之涂装和省能源型(紫外线硬化,低 温硬化) 之新产品我国涂装工业当然应该迎头赶上. 5 / 731.7 学会,杂志及参考书籍 促进表面处理工业界之联系,技术交流,标准规范之定订,防止恶性竞争,市场之操纵 等
19、应设有功能的公会,协会以解决同业之困难.例如电镀公会,阳极处理公会,涂装公会等.学会及杂志社提供新知识,新科技之信息.在做研究开发工作,资料之取得是非常重要的,尤其是有关专利资料更具有价值. 1.7.1 学会有关表面处理技术之国内外学会有: (1) 中国材料科学学会. (2) 中国钢铁学会. (3) 中国化学会. (4) 中国腐蚀防蚀学会. (5) American, Electroplater Society. (6) American, Electrochemical Society. (7) American, National Association of Corrosion Engi
20、neers . (8) 英国 Institute of metal fishing. (9) 英国 Corrosion Science Society. (10) 英国 Corrosion and Protection Association. (11) 日本金属表面技术学会. (12) 日本金属学会第三分科会(金属表面物理化学). (13) 日本钢铁学会. (14) 日本电器化学协会. (15) 日本化学学会. (16) 日本轻金属学会. (17) 德国 Bunsen Gesellechaff. 1.7.2 杂志 有关表面处理杂志有: (1) 国内:金属表面技术. 工业材料.表面处理工业.
21、化工技术.防蚀工程. 材料科技.(2) 日本:金属表面技术. 防蚀技术.金属材料. 工业材料.(3) 美国:Plating Corrosion Metal Finishing Materials ProtectionProduct Finishing Materials and MethodsIndustrial Finishing(4) 英国:Electroplating Metal Industry(5) 德国:Metalloberflanche oberflachenentechnikKorrosion und MetallschutzWerkstoffe und Korrosion1.
22、7.3 参考书籍 6 / 73序号 书名 作 者 出版社 1 金属电镀学 林西音 五洲 2 表面处理法 正文编辑 正文 3 电镀工程学 张金全 五洲 4 实用电镀理论与实际 张良谦 复文 5 实用金属表面检查试验 赖耿阳 复文 6 钢铁表面处理学 王龙祥 复文 7 ABS 塑料电镀 余时之 大行 8 ABS 塑料电镀处理 李守诚 华联 9 最新镀金法 宋仰恒 徐氏 10 实用电镀学 王大伦 徐氏 11 实用电镀技术实务 陈尔活 南台 12 最新电镀实务 高兴 文笙 13 塑料镀金与非导体表面处理法 廖明隆 文笙 14 无电解镀金 神户德藏 复汉 15 工业废水之理论与实务 韩丽明 徐氏 16
23、表面处理 马炳琦 高立 17 镀铜技术操作 李守诚 华联 18 电镀工程学 尤光先 徐氏 19 电镀镍光泽剂 陈宏泽 陈宏泽 20 镀铜技术处理 黄松奇 五洲 21 镀金技术处理 杨松坚 五洲 22 电镀工厂的废水处理 雍知盛 雍知盛 23 电镀教程 白蓉生 徐氏 24 电镀的基本原理 雍知盛 雍知盛 25 硬路电镀之理论及应用 雍知盛 总汇 26 铝及其合金表面处理 陈奇松 五洲 27 铝的表面处理 陈宏泽 陈宏泽 28 贵金属电镀学 白蓉生 徐氏 29 何氏槽电镀试验 雍知盛 雍知盛 30 金属研磨 傅贴桩 徐氏 31 金属表面处理 缪伯初 正中 32 金属真空镀 余时之 大行 33 金属
24、表面染色处理 黄奇松 五洲 34 金属的表面处理与加工 刘俊杰 徐氏 35 金属电镀法 秀山雄 大孚 36 实用锡及锡合金电镀技术 张锡纶 徐氏 37 电镀化学反应操作与电解槽工学 赖耿阳 徐氏 38 金属喷射法涂料与涂法 杜志鉴 徐氏 39 金属物理学 陆志鸿 正中 40 装饰性铜,镍,Cr 之电镀 雍知盛 总汇 41 真空蒸着应用技术 赖耿阳 复汉 1.8 我国表面处理电镀技术士检定规范 金属表面处理是一门专门的技术与学问,为提高我国表面处理工业之水准及发展潜力,宜规定工厂必须拥有表面处理技术士如电镀技术士,阳极处理技术士,涂装技术士等.让这些专门技术士从事工厂作业,才能有优良的产品. 7
25、 / 73我国技术技能士检定旨在配合经济发展,改变职业观念,建立技能共信标准,提高技术人士之地位适应国 家建设之需要.凡测验合格者,由内政部颁发中华民国技术士证. 技术士技能检定分为学科与术科测验两阶段完成.学科测验就检定规范中相关知识范围内命题,采是非选择方式.术科测验需学科测验合格始能参加,采现场操作考验方式.技术士分为三等级,甲级,乙级,丙级. 第二章 电镀基本原理与概念2.1 电镀之定义2.2 电镀之目的2.3 各种镀金的方法2.4 电镀的基本知识2.5 电镀基础2.6 镀有关之计算 2.1 电镀之定义 电镀(electroplating)被定义为一种电沉积过程(electrodepo
26、s- ition process)， 是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着于 物体表面上， 其目的是在改变物体表面之特性或尺寸。 2.2 电镀之目的 电镀的目的是在基材上镀上金属镀层(deposit) ，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属光泽美观、物品的防锈、防止磨耗、提高 导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性、热处理之防止渗碳、氮化 、尺寸错误或磨耗之另件之修补。 2.3 各种镀金的方法 电镀法(electroplating) 无电镀法(electroless plating) 热浸法(hot dip plating) 熔射喷镀法(spray plating) 塑料电镀(p
27、lastic plating) 浸渍电镀(immersion plating) 渗透镀金(diffusion plating) 阴极溅镀(cathode supptering)真空蒸着镀金(vacuum plating) 合金电镀 (alloy plating)复合电镀 (composite plating 局部电镀 (selective plating) 穿孔电镀 (through-hole plating) 笔电镀(pen plating)电铸 (electroforming) 2.4 电镀的基本知识 电镀大部份在液体 (solution) 下进行，又绝大部份是由水溶 液 (aqueous
28、 solution)中电镀，约有 30 种的金属可由水溶液进 行电镀, 由水溶液电镀的金属有：铜 Cu、镍 Ni、铬 Cr、锌 Zn、镉 Cd“ 、铅 Pb、金 Au、银 Ag、铂 Pt、钴 Co、锰 Mn、锑 Sb、铋Bi、汞 Hg、镓 Ga、铟 In、铊、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W 等。 有些必须由非水溶液电镀如锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La、Ti、Zr、Ge、Mo 等。可油水溶液及非水溶液电镀者有铜、银、锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等金属。 电镀的基本知识包括下列几项： 溶液性质 物质反应电化学 化学式界面物理化学 材料性质2.4.1 溶液(s
29、olution) 被溶解之物质称之为溶质(solute)，使溶质溶解之液体称之溶 剂(solute)。溶剂为水之溶液称之水溶液(aqueous solution)。 表示溶质溶解于溶液中之量为浓度(concentration) 。 在一定量溶剂 中，溶质能溶解之最大量值称之溶解度(solubility)。 达到溶解度 值之溶液称之为饱和溶液(saturated solution)，反之为非饱和溶 液(unsaturated solution)。 溶液之浓度，在工厂及作业现场，使用易了解及便利的重量百分率浓度(weight percentage)。 另外常用的莫耳浓度(molal concent
30、ration)。 2.4.2 物质反应(reaction of matter) 8 / 73在电镀处理过程中，有物理变化及化学变化，例如研磨、干燥等为物理反应，电解过程有化学反应，我们必须充份了解在处里过程中各种物理及化学反应及其相互间关系与影响。 2.4.3 电镀常用之化(chemical formular) 见附录一。 2.4.4 电化学(electrochemistry) 电镀是一种电沉积( electrodeposition )过程,利用电解体 electrolysis)在电极(electrode)沉积金属,它是属于电化学之应用的一支。电化学是研究有关电能与化学能交互变化作用及转换过程
31、。 电解质(electrolyte)例子 NaCl,也就是其溶液具有电解性质之溶液 (electrolyticsolution)它含有部份之离子(ions),经由此等离子之移动 (movement)而能导电。带阴电荷朝向阳极(anode)移动称之为阴离子 (anion),带正电荷朝向阴极(cathode)移动(migrate)者称之为阴离子 cations)。这些带电荷之粒子 (particles)称之为离子(ions) 。放出电 子产生氧化反应之电极称之为阳极(anode),得到电子产生还元化应 之电极称之为阴极(cathode)。整个反应过程称之为电解(electrolysis)。 2.4
32、.4.1 电极电位 (electrode potentials) 电位(electrode potential)为在电解池 (electrolytic)中之导电体 ,电流 经由它流入或流出。 电极电位(electrode potential)是电极与电解液之间的电动势差, 单独电极电位不能测定需参考一些标准电极(standard electrode)。 例如氢标准电极(hydrogen standard electrode)以其为基准电位为 0 电极电位之大小可由 Nernst equation 表示之: E=E0+RT/nF ln aMn+/aM E=电极电位 E0=电极标准状态电位(vol
33、t) R=气体常数(8.3143 J.K-1MOL-1) T=绝对零度( K) n=原子价之改变数(电子移转之数) aMn+=金属离子之活度(activity), 若极稀薄之溶液,其活度就等于金属 离子 之浓度(concentration)C。 一般则活度为浓度乘上活度系数,即 a = r *c。 金属电极之活度,若为纯金属即为 1 。 法拉第常数 2.4.4.2 标准电极电位 (standard electrode potential) 标准电极电位(standard electrode potential)是指金属电极之活度为 1(纯金属) 及在金属离子活度为 1 时之电极电位。 即 E=
34、E0 E=E0+RT/nF ln 1/1 =E0+0= E0 氢之标准电位在任何温度下都定为 0,做为其它电极之参考电极 (REFERENCEELECTRODE),以氢标准电极为基准 0,各种金属之标准电位见表排列在前头之金属如 Li 较易 失去电子,易被氧化,易 溶解,易腐蚀,称之为溅金属或 金属(basic metal)。相反如 Au 金属不易失去电子.不易氧化.不易溶解.容易被还元称之为贵金属(noble metal)。 电极 电位 电极 电位 Li+ -3.045 Co ? Co+2 -0.277 Rb? Rb+ -2.93 Ni ? Ni+2 -0.250 K? K+ -2.924
35、Sn ? Sn+2 -0.136Ba? Ba+2 -2.90 Pb ? Pb+2 -0.126 Sr ? Sr+2 -2.90 Fe ? Fe+3 -0.04Ca ? Ca+2 -2.87 Pt/H2? H+ 0.000 Na ? Na+ -2.715 Sb ? Sb+3 +0.15 Mg ? Mg+2 -2.37 Bi ? Bi+3 +0.20Al ? Al+3 -1.67 As ? As+3 +3 Mn ? Mn+2 -1.18 Cu ? Cu+2 +0.34 Zn ? Zn+2 -0.762 Pt/OH-? O2 +0.40 9 / 73Cr ? Cr+3-0.74 Cu ? Cu+ +
36、0.52 Cr ? Cr+2 -0.56 Hg ? Hg2+2 +0.789 Fe ? Fe+2 -0.441 Ag ? Ag+ +0.799 Cd ? Cd +3 -0.402 Pd ? Pd+2 +0.987 In ? In+3 -0.34 Au ? Au+3 +0.150Tl ? Tl+ -0.336 Au ? Au+ +1.68 表 2.4.4.22.4.4.3 Nernst 电位学说 金属含有该金属离子之溶液相接触,则在金属与溶液界面,会产生 电荷移动现象,此等电荷之移动,仍是由于金属与溶液的界面有电位势之差别称之为电位差所引起,此现象 Nernst 解说如下: 设驱使金属失去电子变
37、为阳离子溶入溶液中之电离溶解液解压 (electrolatic solution pressure)为 p 而使溶液中的阳离子得到电子 还元成金属渗透压(osmotic pressure)为 p,则有三种情况发生: (1) PP 时,金属被氧化,失去电子,溶解成金属离子于溶液中,因此金属电极本体接收电子而带负电。 (2) P(cavitation).当气泡受压爆破时,会产生强大的冲击能,可将固着在对象死角内的污垢打散,并增加洗净剂的洗净效果.由于超音波苹率高波长短,穿透力强,因此对有隐蔽细缝或复杂结构的洗净物,可以达到完全洗净的惊人效果.优点:(1)节省人力及时间:降低人工成本,不必将物品拆开
38、和用手刷洗,大量节省人力及时间.(2)完全清洗:精密零件及昂贵物品,均可完全清洗而不伤材质.(3)复杂物的清洗:能将复杂形状的物品,死角及隐蔽孔洞之污垢完全清洗,解除一般清洗法无法克服的难题.(4)操作简单:免去物料流程的担误,减少在制品瓶颈,增加产量.(5)可配合洗剂:可使用性质温和之溶剂,达成更加的洗净效果,免除危险性. 3.11 水洗 (Water Rinsing) 水洗需不影响产品品质.镀件之活性,不产生化学物于镀件表面,干燥后不发生变色或侵蚀作用. (1)水洗方程式(rinsing equation) D*Ct=F*Cr 25 / 73D=带入量(dragin) Ct=带入量浓度(c
39、oncentration of dragin) F=水洗槽流量(flow throufgh the rinsingtank) Cr=水洗浓度(concentration in the rinse) 水洗方程式表示带入溶质的量等于水洗流出的溶质的量,如盐进入量(salt in)=盐流出量(salt out).(2)水洗效率(effectivity of the rinse)E, E=(F*Cr)/(D*Ct) (3)水洗浓度比值(rinsing concentration ratio)Rc, Rc=Ct/Cr (4)污物极值(concentration limit) 水洗允许化学物浓度之最大值.
40、 (5)水洗流量(flow of water throught a rining tan) F=D*Ct/Cr F=Rc*D (6)水洗体积比值(volume rining ratio)Rv, Rv=F/D= E=Rv/Rc (7)多段式水洗(multiple rining),两段式水洗可省水而三段式可更省水 ,三段以上省水则不确定,但为了回收化学物则用三段以上水洗.(8)水洗槽设计. (9)水洗自动控制(automatic control),利用导电度(conductivity) 控制器(controller)或称之水洗槽控制器(rinse tankcontroller)来维持一定水洗浓度水
41、平 Cr 控制水的流量 F,F=K*D水的流量为带入量乘一个设定长数 K 值 (10)水洗中水之杂质如石灰或镁的化合物等所产生的硬质会影响清洁力,所以需加以软化,其方法有:1. 用碳酸盐或磷酸盐再加苏打灰使硬水中之盐分沉淀. 2.添加无机多磷酸盐或有机螯合剂使硬水中的盐份不起作用. 3.利用泡氟石或离子交换树指软化硬水. 3.12 电解研磨 电解研磨是类似电镀,须直流电.电解液,但工作放在阳极,利用秃出金属部份电流集中,及凹处极化较大的作用将工件磨平,磨光,也使表面成钝化更耐磨蚀.电解研磨去除很少量的金属表面,较深的刻痕记号及非金属杂质不能去除 . 电解研磨的时间很短约 212 分钟,除非表面
42、起初就粗慥,或为了去除相当量的金属如尺寸控制,毛边去除就需较长时间.电解研磨优于机械研磨的是没有变形,没有刷痕 ,没有方向性,及能表现出真实金属颜色.电解研磨的控制因素有温度.电流密度,时间,电解液,搅拌等,要有好的电解液效果基材的结晶要细致是很重要的,通长效果不佳的原因有:1.结晶太粗大 2.不均匀结构 3.非金属杂质 4.冷札方向性的痕迹 5.盐类或锈污染物 6.过度酸浸 7.不当或过度冷抽加工. 3.14.4 拋光(buffing) 的形式 (1)硬拋光(hard buffing)(2)色泽拋光(color buffing)(3)接触拋光(contact buffing)(4)Mush
43、buffing.3.14.5 拋光轮(buffing wheels) 拋光轮有下列形式:(1)Bish buff(2)Finger buff(3)Full-disk buff(4)Peced buff(5)Finnel and sisal buffs3.14.6 拋光化合物(buffing componds) (1)Tripoli compound:用于非经铁金属(2)Bobbing compounds:用于铝及银合金(3)Cut or cutdown compounds:非铁金属26 / 73(4)Cut and color compounds.(5)Cut or color compoun
44、ds.(6)Stainless stell buffing compounds.(7)Stell buffing compounds.(8)Chromium buffing compounds.(9)Rough compounds.(10)Emery paste.(11)Greaseless compounds.(12)Liquid buffing compounds.3.14.7 研磨及拋光自动化机器 (1)Rotary automatic machines.(2)Straight-line machines. (3)Reciprocating straight-line machines.
45、 (4)Horizontal return straight-line machines. (5)Oversal or modular rectangular type straight-line equipment. 3.14.8 研磨及拋光自动化(automation of polishing and buffing) 电镀工程中研磨及拋光占大部份人工成本且高度尘埃,噪音及振动之恶劣工作环境及公害,还有因个人技术差异使品质不均匀等问题其解决有赖于半自动化或全自动化.自动化可行性之决定因素有(1)工作形状,(2)工作材质,(3)加工精度,(4)产量,(5)工作尺寸大小,(6)成本现代自动化可
46、自动送料,下料,换位置,移位等利用程序化控制(program-mable controller)或机器人(robots)操作.3.15 整体研磨(Mass Finishing) (1) 优点:1.成本低2.操作简单3.各种金属及非金属均可4.镀件尺寸及行状限制少5.加工程度弹性大6.零件全部的表面,边缘及角都可作用到(2) 缺点:1.角的研磨作用比表面大2.孔洞或深凹处作用较表面小3.15.1 整体研磨的方法 (1)滚筒研磨(barrel finishing)(2)振动研磨(vibratory finishing)(3)Centrifugal Disc finishing(4)Centrifu
47、gal Barrel finishing(5) Spindle finishing3.15.2 整体研磨的应用 (1)清洁,除锈,脱脂 (2)去毛边 (3)边及角的圆滑化 (4)改变表面状况如表面应力 (5)去除粗糙面(磨平) (6)光亮化(磨光) (7)抑制腐蚀 (8)干燥 3.15.3 滚桶研磨的形式 (1)Open-end, tilting(2)Bottienecked27 / 73(3)Horizontal actagonal(4)Triple-action,polygonal(5)Multiple drums(6)Multi-compartment(7)Endtoading(8)Su
48、bmerged滚桶研磨性质(media)与工作的比率决定因素有:(1)工作尺寸及复杂性(complexity)(2)研磨性质堆积性(possibility of media lodging)(3)工件重叠性(possibility of parts nesting)(4)加工品质3.15.4 整体研磨设备之选择因素(1) 产品的要求: 1.工件的尺寸及结构 2.批量(batch size) 3.工件的要求 4.工件的控制性(variety of parts) 5.每小时的工作量 6.每年的产量 (2) 品质的要求: 1.工件处理前的品质 2.工件处理后的品质 3. 表面加工程度 4.边缘状况
49、5.工件清洁度 6.边及表面的均匀性 7.工件与工件间之均匀性 (3) 制程之变化 1.与其它制程的关系 2.自动化的需要 3.处理时间 4.投资金额 5.操作及维护成本 6.消耗物料 7.能源 8.水及废液排放处理 9.保养及修护 10.场地空间 11.库存需求 12.人力 13.品管 14.目前及未来需求 3.15.5 整体研磨剂(mass finishing compounds) (1) 功能: 1.促进及维持工件之清洁度 2.控制 ph 值,泡沫及水的硬度 3.润湿表面 4.乳化表面油污 28 / 735.去除锈皮及变色(tarnish) 6.控制工件的颜色 7.悬浮污物 8.控制润滑性(lubricity) 9.防止腐蚀 10.冷却做用 11.确保废液排放符合环境保护公害之规范 (2) 使用方式:研磨剂有固体粉末及液体粉末二种,其使用方式有: 1.批次式(bat
