Prozess der Galvanisierung
Beim Galvanisieren wird eine dünne Schicht eines anderen Metalls oder einer anderen Legierung auf die Oberfläche bestimmter Metalle nach dem Prinzip der Elektrolyse aufgebracht. Bei der Elektrolyse wird ein Metallfilm auf die Oberfläche von Metall oder anderen Materialien aufgebracht, um eine Oxidation des Metalls (z. B. Rost) zu verhindern. Verbessern Sie die Verschleißfestigkeit, Leitfähigkeit, Reflektivität, Korrosionsschutz (Kupfersulfat usw.) und verbessern Sie das Aussehen und andere Effekte. Die äußere Schicht vieler Münzen ist ebenfalls galvanisiert.
Grundlegende Bedeutung
Während des Elektroplattierens wird ein plattiertes Metall oder ein anderes unlösliches Material als eine Anode verwendet, und ein zu plattierendes Werkstück wird als eine Kathode verwendet. Das Kation des plattierten Metalls auf der Oberfläche des Werkstückes reduziert wird, um überzogen werden, um eine Überzugsschicht zu bilden. Um die Interferenz von anderen Kationen und machen die Beschichtung gleichmäßig und fest zu beseitigen, ist es notwendig, eine Lösung, die ein Metallkation als Plattierung einer Plattierungslösung zu verwenden, um die Konzentration des Beschichtungsmetallkation unverändert beizubehalten. Der Zweck des Elektroplattierens besteht darin, eine Metallbeschichtung auf das Substrat aufzutragen, um die Art oder Größe der Substratoberfläche zu ändern. Galvanisieren erhöht die Korrosionsbeständigkeit von Metallen (zum Plattieren von Metallen werden korrosionsbeständigere Metalle verwendet), erhöht die Härte, verhindert Abrieb, verbessert die elektrische Leitfähigkeit, Glätte, Wärmebeständigkeit und ästhetisches Aussehen.
Bewirken
Mit dem Prinzip der Elektrolyse wird eine Metallbeschichtungstechnik auf dem Metallprodukt mit guter Haftung aber unterschiedlichen Eigenschaften und Substratmaterialien abgeschieden. Die Plattierungsschicht ist gleichmäßiger als die Heißtauchschicht und ist im allgemeinen dünn und reicht von einigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern. Durch Galvanisieren ist es möglich, einen dekorativen Schutz und verschiedene funktionelle Oberflächenschichten auf Metallprodukten zu erhalten, und es ist auch möglich, verschlissene und falsch bearbeitete Werkstücke zu reparieren. Darüber hinaus gibt es verschiedene Rollen, die von verschiedenen Plattierungsanforderungen abhängen. Beispiele sind wie folgt:
1. Kupferplattierung: Grundierung, um die Haftung der Plattierungsschicht und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. (Kupfer ist leicht oxidierbar. Nach der Oxidation ist die Patina nicht mehr leitfähig, daher muss das Kupferprodukt Kupferschutz erhalten)
2. Nickelplattierung: Unterseite oder Aussehen, verbessern Korrosionsbeständigkeit und Abnutzungswiderstand, (worin die chemische Nickel moderne Technologie Reißfestigkeit als Chrom). (Beachten Sie, dass viele elektronische Produkte, wie z. B. DIN-Köpfe und N-Köpfe, den Nickelboden nicht mehr verwenden, hauptsächlich wegen der magnetischen Eigenschaften von Nickel, die die passive Intermodulation in den elektrischen Eigenschaften beeinflussen)
3. Vergolden: Verbessert den Kontaktwiderstand und verbessert die Signalübertragung. (Das Gold ist das stabilste und das teuerste.)
4. Palladium-Nickel-Beschichtung: Verbesserung der leitfähigen Kontaktwiderstand, verbessern die Signalübertragung und Verschleißfestigkeit ist höher als Gold.
5. Verzinnungsleitung: Verbesserung der Schweißfähigkeit, schnell durch andere Alternativen ersetzt (Wegen der Blei enthalten, sind die meisten von ihnen jetzt geändert, um Zinn und Zinn verzinnt).
6. Versilberung: Verbessert den Kontaktwiderstand und verbessert die Signalübertragung. (Silber hat die beste Leistung, ist leicht zu oxidieren und leitet auch Strom nach Oxidation)
Galvanisieren ist ein Verfahren zum Plattieren eines Leiters mit einer Metallschicht nach dem Prinzip der Elektrolyse.
Zusätzlich zu elektrischen Leitern kann Galvanisieren auch auf speziell behandelten Kunststoffen eingesetzt werden.
Der galvanische Prozess ist im Wesentlichen wie folgt:
Plattiermetall ist Anode
Das zu plattierende Material ist eine Kathode
Die Anode und Kathode sind durch eine Elektrolytlösung verbunden, die aus positiven Ionen des plattierten Metalls besteht
Nachdem die Gleichstromstärke angelegt ist, wird das Anodenmetall oxidieren (Elektronen verlieren). Die positiven Ionen in der Lösung werden an der Kathode reduziert (Elektronen erhalten) zu Atomen und sammeln sich auf der Oberfläche der Kathode an.
Das ästhetische Aussehen des galvanisierten Gegenstands nach dem Plattieren hängt mit der Größe des Stroms zusammen. Je kleiner der Strom ist, desto attraktiver ist das zu plattierende Objekt; Sonst wird es einige unebene Formen geben.
Die Hauptverwendungen des Elektroplattierens umfassen das Verhindern von Metalloxidation (wie etwa Rost) und das Dekorieren.
Die äußere Schicht vieler Münzen wird ebenfalls elektroplattiert.
Abwässer aus der Galvanik wie verbrauchte Elektrolyte sind eine wichtige Quelle für Wasserverschmutzung.
Der Elektroplattierungsprozess wurde in großem Umfang in dem Prozess des Leiterrahmens von Halbleitern und mikroelektronischen Komponenten verwendet.
VCP: Vertikal durchgehende Beschichtung, die neue Maschine, die in der Leiterplatte verwendet wird, ist besser als herkömmliche Suspensionsbeschichtung.
Aluminium-Teile-Beschichtung Lösung Formel Prozessablauf:
Hohe Temperatur schwache Base Ätzen→ Reinigen → Beizen → Reinigen → Zinkauslaugen → Reinigen → Sekundärzinklaugen → Reinigen → Kupfer vorplattieren → Reinigen → Vorplattieren → Cyanid Glanz Versilbern → Recyclingwaschen → Reinigen → Silberschutz → Reinigen → Trocknen.
Aus verfahrenstechnischer Sicht muss das ausgewählte Schutzmaterial beständig gegen hohe Temperaturen (ca. 80 ° C), Alkali und Säurebeständigkeit sein, und zweitens kann das Schutzmaterial nach der Versilberung abgestreift werden.
Im Handel erhältliche Schutzmaterialien umfassen abziehbaren Gummi, abziehbare Farbe, allgemeines Klebeband und Klebeband.
Die Schutzmaterialien wurden auf ihre Säure- und Alkalikorrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit (etwa 80 ° C Maximaltemperatur der alkalischen Ätzlösung) und Abziehbarkeit getestet.
Materialanforderungen
Mantelmaterial ist meist ein einzelnes Metall oder eine Legierung, wie Titan, Palladium, Zink, Cadmium, Gold oder Messing, Bronze usw .;
Diffusionsschichten, wie Nickel-Siliciumcarbid, Nickel-Fluor-Graphit usw.
Es gibt auch Cladding-Schichten, wie Kupfer-Nickel-Chrom-Schichten auf Stahl und Silber-Indium-Schichten auf Stahl.
Das galvanische Basismaterial umfasst Gusseisen auf Eisenbasis, Stahl und Edelstahl, Nichteisenmetall oder ABS-Kunststoff, Polypropylen, Polysulfon und Phenolkunststoff. Vor der Kunststoffbeschichtung muss eine spezielle Aktivierung und Sensibilisierung durchgeführt werden.
Arbeitsprinzip
Das Elektroplattieren erfordert eine Niederspannungs-Hochstromversorgung für das Elektroplattierungsbad und eine Elektrolysevorrichtung, die aus einer Plattierungslösung, zu plattierenden Teilen (Kathoden) und Anoden besteht. Die Zusammensetzung des Elektroplattierungsbades variiert in Abhängigkeit von dem Beschichtungsmaterial, aber beide enthalten ein Hauptsalz, das Metallionen bereitstellt, ein Komplexierungsmittel, das Metallionen in dem Hauptsalz komplexieren kann, und einen Puffer zum Stabilisieren des pH-Werts der Lösung. Anodenaktivatoren und spezielle Additive (wie Aufheller, Kornfeinungsmittel, Nivellierer, Netzmittel, Stress- und Nebelmittel etc.).
Galvanik-Prozess: die Metallionen in der Plattierungslösung werden durch die Elektrodenreaktion unter Einwirkung eines äußeren elektrischen Feldes zu Metallatomen reduziert, und der Metallabscheidungsprozess wird an der Kathode durchgeführt. Daher ist dies ein Metall-Elektrotauchlackierungsprozess, der einen Flüssigphasen-Massentransfer, eine elektrochemische Reaktion und eine Elektrokristallisation umfasst.
Im Plattierungsbad Plattierungslösung enthalten, werden die gereinigten und speziell Stücke vorbehandelt zu plattierenden als Kathoden verwendet, und die Anoden sind aus plattiertem Metall, und die beiden Pole sind jeweils mit den positiven und negativen Elektroden des Gleichstroms verbunden Energiequelle. Die Plattierungslösung besteht aus einer wässrigen Lösung, die eine Metallplattierungsverbindung, ein Leitsalz, einen Puffer, ein pH-Einstellmittel und ein Additiv enthält. Nachdem die Spannung angelegt ist, bewegen sich die Metallionen in der Plattierungslösung durch eine Potentialdifferenz zur Kathode, um eine Plattierungsschicht zu bilden. Das Metall der Anode bildet Metallionen in die Plattierungslösung, um die Konzentration der Metallionen, die plattiert werden, aufrechtzuerhalten. In einigen Fällen, wie zum Beispiel beim Verchromen, werden unlösliche Anoden aus Blei und Blei-Antimon-Legierungen verwendet, die nur dazu dienen, Elektronen zu übertragen und Strom zu leiten. Die Chromionenkonzentration im Elektrolyten muss aufrechterhalten werden, indem periodisch eine Chromverbindung in das Bad gegeben wird. Während des Elektroplattierens beeinflussen die Qualität des Anodenmaterials, die Zusammensetzung der Plattierungslösung, die Temperatur, die Stromdichte, die Elektrifizierungszeit, die Bewegungsstärke, die ausgefällten Verunreinigungen, die Stromversorgungswellenform und dergleichen die Qualität des Mantelmaterials und müssen kontrolliert werden zu einer richtigen Zeit.
Erstens hat die Galvanisierungslösung sechs Elemente: Hauptsalz, zusätzliches Salz, Komplexierungsmittel, Puffer, anodischer Aktivator und Additive.
Das Elektroplattierungsprinzip umfasst vier Aspekte: Galvanisierungslösung, Galvanisierungsreaktion, Elektroden- und Reaktionsprinzip, Metallelektrodepositionsverfahren.
Elektrochemische Reaktion in der galvanischen Reaktion:
Die folgende Abbildung zeigt das Elektroplattiergerät
Das zu plattierende Teil ist eine Kathode, die mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden ist. Die Metallanode ist mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden, und die Anode und die Kathode sind in die Plattierungslösung eingetaucht.
Wenn ein bestimmtes Potential zwischen Yin und Yang angelegt wird, tritt die folgende Reaktion an der Kathode auf:
Die Metallionen Mn +, die von der Innenseite der Plattierungslösung zu den Elektroden und der Plattierungslösung diffundieren, erhalten n Elektronen von der Kathode und werden zu Metall M reduziert. Auf der anderen Seite tritt an der Anode eine vollständige Reaktion mit der Kathode auf. dh die Auflösung des Metalls M tritt an der Anodengrenzfläche auf und setzt n Elektronen frei, die das Metallion Mn+ bilden.
Reaktionsmechanismus
A, Elektrodenpotential
Wenn die Metallelektrode in eine Lösung eingetaucht wird, die das Metallion enthält, besteht das folgende Gleichgewicht. Das heißt, das Metall verliert Elektronen, und die Reaktion, die sich in der Lösung und dem Metallion löst, erhält Elektronen, und die umgekehrte Reaktion, die das Metall ausfällt, sollte gleichzeitig existieren: Mn ++ ne = M
Das Gleichgewichtspotential hängt von der Art des Metalls und der Temperatur und Konzentration der Lösung ab. Um den Effekt der Natur des Materials auf das Gleichgewichtspotential genau zu vergleichen, wird festgestellt, dass, wenn die Lösungstemperatur 250 ° C und die Metallionenkonzentration 1 mol / L beträgt, das gemessene Potential das Standardelektrodenpotential genannt wird. Metalle mit großen negativen Elektrodenpotentialen des Standardelektrodenpotentials verlieren wahrscheinlich die zu oxidierenden Elektronen, während Metalle mit großen positiven Elektrodenpotentialen von Standardelektrodenpotentialen leicht durch Elektronen reduziert werden.
B. Polarisation
Polarisation bezieht sich auf das Phänomen, dass, wenn der Strom durch die Elektrode fließt, das Potential der Elektrode von dem Potential der symmetrischen Elektrode abweicht.
Daher wird die Strom-Potential-Kurve auch als Polarisationskurve bezeichnet.
Ursache Polarisation, hauptsächlich elektrochemische Polarisation und Konzentrationspolarisation.
1, Plasma-Polarisation
Die Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion an der Kathode ist geringer als die Geschwindigkeit, mit der Elektronen von der externen Stromquelle zugeführt werden, wobei der Polarisationseffekt verursacht wird, der durch die Bewegung des Elektrodenpotentials in der negativen Richtung verursacht
2. Konzentrationspolarisation
Die Polarisation aufgrund der Differenz zwischen der Konzentration der Flüssigkeitsschicht benachbart zu der Oberfläche der Elektrode und der Konzentration der Flüssigkeit der Lösung der Konzentration der Elektrode und der Konzentration der Flüssigkeit der Lösung ist geringer als Das verursacht durch Elektronenbewegung.
Der Elektroplattierprozess ist ein Prozess, bei dem ein Metallion in einer Plattierungslösung durch eine Elektrodenreaktion unter der Einwirkung eines externen elektrischen Feldes zu einem Metallatom reduziert wird und ein Metallabscheidungsprozess an der Kathode durchgeführt wird.
Das Prinzip des Elektroplattierens besteht einfach darin, dass in der Lösung, die das zu plattierende Salz enthält, das Substratmetall als Kathode verwendet wird. Durch Elektrolyse werden die in der Plattierungslösung zu plattierenden Kationen auf der Oberfläche des Basismetalls abgeschieden, um ein Metall zu bilden Plattierungsschicht.
Galvanische Elemente:
1. Kathode: Das zu plattierende Objekt bezieht sich auf verschiedene Anschlussklemmen.
2. Anode: Wenn es eine lösliche Anode ist, ist es beabsichtigt, mit Metall überzogen zu werden. Für unlösliche Anoden sind die meisten von ihnen Edelmetalle (Platin, Bismutoxid).
3. Elektroplattierungsmedizin: Es enthält die Galvanisierungslösung zum Plattieren von Metallionen.
4. Galvanisierungsbehälter: Er kann tragen, Speicherbehälter der galvanisierenden Medizin, allgemein in Betracht ziehen Stärke, Korrosionsbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und andere Faktoren.
5. Gleichrichter: Gerät, das Gleichstrom liefert.
Polieren → Aufhängen → Entfetten und Entfetten → Waschen → Elektropolieren oder chemisches Polieren → Beizen aktivieren → Vortauch → Plattieren → Waschen → Nachbearbeiten → Waschen → Trocknen → Unter der Hänge → Inspektionsverpackung
Galvanisierungsarbeitsbedingungen beziehen sich auf die Betriebsänderungsfaktoren während des Elektroplattierens, einschließlich Stromdichte-, Temperatur-, Rühr- und Leistungswellenformen.
Kathodenstromdichte
Für jedes Bad gibt es eine Reihe von Stromdichten für gutes Umhüllungsmaterial. Die minimale Stromdichte für gutes Umhüllungsmaterial wird die niedrigere Stromdichte genannt, und die maximale Stromdichte für ein gutes Umhüllungsmaterial wird die obere Stromdichtegrenze genannt. Wenn die Kathodenstromdichte zu niedrig ist, ist der kathodische Polarisationseffekt im allgemeinen gering, und das Kristallkorn des Mantelmaterials ist relativ grob, und die Kathodenstromdichte, die zu niedrig ist, wird in der Produktion selten verwendet. Wenn die Kathodenstromdichte zunimmt, nimmt auch die Polarisation der Kathode zu (das Ausmaß der Polarisationszunahme hängt von verschiedenen Plattierungslösungen ab) und die Kristallisation der Beschichtung wird ebenfalls feiner und dichter. Die Stromdichte an der Kathode sollte jedoch nicht zu groß sein und die zulässige obere Grenze nicht überschreiten (verschiedene Plattierungslösungen haben unterschiedliche obere Kathodenstromdichten unter verschiedenen Prozessbedingungen). Nach Überschreiten des zulässigen oberen Grenzwertes aufgrund des starken Mangels B. von Metallionen in der Nähe der Kathode, Metallplattierung in Form von Verzweigungen usw. oder eine lose Plattierung in der Form eines Schwamms usw. kann auf der gesamten Kathodenoberfläche an der Spitze und dem Vorsprung der Kathode erzeugt werden . Bei der Herstellung tritt häufig das Phänomen des "Brennens" an den scharfen Ecken und Kanten von Teilen und dendritischen Kristallen oder schwammartigen Umhüllungsmaterialien in schweren Fällen auf.
Beschichtungslösungstemperatur
Wenn die anderen Bedingungen konstant sind (die Spannung ist konstant, wird der Strom wegen der Geschwindigkeit der Ionendiffusion steigen, der Strom wird zunehmen), Erhöhung der Temperatur der Lösung wird in der Regel beschleunigen die Reaktionsgeschwindigkeit der Kathode und die Diffusionsgeschwindigkeit von Die Ionen verringern den Effekt der kathodischen Polarisation und machen somit die Kristallisation der Beschichtung gröber, es kann jedoch nicht angenommen werden, dass eine Erhöhung der Temperatur der Lösung ungünstig ist.Wenn die Temperatur richtig mit anderen Prozessbedingungen abgestimmt wird, erhöht sich die Temperatur Die Temperatur der Lösung wird gute Ergebnisse erzielen.Zum Beispiel kann das Erhöhen der Temperatur die obere Grenze der zulässigen Kathodenstromdichteerhöhen, und das Erhöhen der Kathodenstromdichte kann die Kathodenpolarisationerhöhen, um das Fehlen eines Temperaturanstiegs auszugleichen. Machen Sie den Plattierungskristall nur dicker, beschleunigen Sie aber die Abscheidungsrate und erhöhen Sie die Produktionseffizienz Zusätzlich kann es die Leitfähigkeit der Lösung erhöhen, die anodische Auflösung fördern, die Kathodenstromeffizienz (außer der Chromplattierung) erhöhen, Nadellöcher reduzieren und die Wirkung der Plattierungsspannung reduzieren.
Rühren
Rühren beschleunigt die Konvektion der Lösung, wodurch die in der Nähe der Kathode verbrauchten Metallionen rechtzeitig ergänzt werden und die Konzentrationspolarisation der Kathode verringert wird. Daher bewirkt das Rühren unter den gleichen Bedingungen, dass die Plattierung gröber wird.
Die Rührplattierungslösung muß periodisch oder kontinuierlich gefiltert werden, um verschiedene feste Verunreinigungen und Schaum von der Lösung zu entfernen, da sonst die Bindungskraft der Plattierungsschicht reduziert wird und die Plattierungsschicht rauh, locker und porös ist.
Energieversorgung
Die Stromversorgungen, die üblicherweise in der galvanischen Produktion verwendet werden, umfassen Gleichrichter und Gleichstromgeneratoren. Abhängig von der Anzahl der Phasen der Wechselstromversorgung und der Gleichrichterschaltung sind unterschiedliche Stromwellenformen verfügbar. Zum Beispiel einphasige Halbwelle, einphasige Vollwelle, dreiphasige Halbwelle und dreiphasige Vollwelle. Die Praxis hat bewiesen, dass die Wellenform des Stroms einen Einfluss auf die Kristallstruktur der Beschichtung, die Helligkeit, die Dispersionsfähigkeit und die Bedeckung des Bades, die Zusammensetzung der Legierung und den Verbrauch von Additiven hat. Daher sollte die Wahl der Stromwellenform ernst genommen werden. Zusätzlich zu der allgemeinen Gleichstromleistung können periodische Kommutierungsströme und gepulste Ströme auch gemäß den tatsächlichen Bedürfnissen verwendet werden.
