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广东杰昌五金制品有限公司

成立于2003年,致力于为中国华南地区的客户提供高品质、高精密的电镀服务。杰昌专长于高水平的功能性表面处理,在17年的发展历程中,杰昌不断研发与改进专业技术,并坚持以一流的技术、稳定的品质和用心的服务来满足客户的不同需求。并通过了ISO9001:2015质量管理体系认证,现有客户群广泛覆盖机械加工、模具制造、医疗器械、通讯设备等行业,精密表面处理已应用于高速列车、航天、精密连接器等领域。

◆ 技术文章

单金属电镀-镀锌

锌镀层的外观呈青白色,锌相对原子质量为65.38,密度为7.178/g/cm3,熔点为 420°C,锌的标准电极电位为-0.76V,易溶于酸,也溶于碱。电镀锌层的纯度高,结构比较均匀,在干燥空气中几乎不发生化学变化。锌腐蚀的临界湿度大于70%,因此在潮湿 的空气中能与二氧化碳和氧作用生成一层由碱式碳酸锌组成的薄膜,这层膜具有一定的缓蚀作用。
 
镀锌总量约占整个电镀总量的60%。防腐是锌镀层最重要的技术性能,锌镀层是防止 钢铁免遭腐蚀的最重要、最经济、最简便的手段。锌的标准电极电位比铁负,一般作为钢 铁制品的阳极镀层,在电化学腐蚀环境中,当锌镀层发生损伤,由于锌的电位比铁负,则锌作为阳极先被溶解,而基体金属铁作为阴极受到保护。与其他金属相比,锌是相对便宜 而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,也可用于装饰性镀层。在工业大气、农村大气和海洋大气中使用的钢铁制品均可选择 锌镀层作为保护层,其防护寿命基本与锌层厚度成正比,凡属工业废气、燃料废气污染的大气,锌镀层的耐蚀性较强。锌镀层经钝化之后,耐蚀性可提高5〜8倍。
 
镀锌添加剂的研究最初是从酸性镀液开始的。1907年R.C.Snowden发现酸性电解液中的甲醛可以降低镀锌层晶粒的尺寸。1908年E.C.Broadwell发明了由硫酸锌和奈二磺酸锌组成的镀锌液,被认为是第一个成功的镀锌工艺镀液。但该镀液均一性较差,零件在电镀前要彻底清洗。1916年氰化镀锌开始用于压锻铸品的电镀,由于氰化镀锌在不含添 加剂的情况下仍然可以得到良好、均一的镀层,所以最早大面积推广使用。1921年,W.Blum发展了无添加剂的碱性氰化物镀锌工艺,与现在使用的高氰镀液成分变化不大。 随后一些添加剂开始被推出并迅速得到发展。从硫脲、糠醛、动物胶等逐渐发展为聚乙烯醇等聚合物添加剂。从1940年开始,许多无机金属离子以及有机添加剂被用作光亮剂和 整平剂,以获得稳定、电流密度宽广、成本低廉的镀锌工艺。其中最引人注目的是合成有机物,如多胺和含氮杂环化合物所形成的聚合物,它们不仅可在氰化物镀液中很宽的电流 密度内获得极光亮的镀膜,而且也适用于低氰、中氰和无氰的镀锌液,成为至今工业上应用最广的一类添加剂。在此期间酸性镀锌的发展也在继续,许多添加剂也不断被试用以使 其接近氰化镀锌。例如,在硫酸盐镀锌液中加人吡啶、硫脲以及甘草等物质以改善其均一性和光亮度。
 
20世纪70年代以前,镀锌电解液主要为氰化物镀锌,约占95%。60年代末由于环保意识的加强,氯化物及碱性无氰镀锌开始得到推广。最早的酸性氯化物镀锌工艺于1963 年在联邦德国诞生,主要是为了解决氰化物镀锌的废水处理。碱性无氰镀锌是在锌酸盐溶 液中引人季铵化的聚亚乙基亚胺。70年代,氰化镀锌占93%,无氰碱性镀锌占4%,氯化 物镀锌占3%。由于无氰镀锌工艺的不断改进以及环保意识的进一步加强,无氰镀锌工艺 得到迅速发展。最初的氯化物镀锌为氯化铵和鳌合剂的镀液,但随着酸性钾盐镀锌的引进以及高性能表面活性剂的开发,酸性氯化物镀锌得到飞速发展〔1980—1990年特别是 其特有的导电性、高效率和亮度使其成为最广泛使用的类型之一。作为早期的取代氰化镀 锌工艺,氯化物镀锌并不能达到氰化锻锌的效果,其均镀能力较差。而碱性无氰镀锌由于其专有的高分散能力以及其他性能也得到发展,特别是近几年,由于新型中间体的引人以 及碱性镀锌工艺上的改善,大大提高了镀层及镀液的性能,使其接近甚至在某些方面超过了氰化镀锌。不过现今酸性氯化物镀锌在各种镀锌液中仍然具有最大的占有率。到90年 代,国外氰化镀锌仅占20%,碱性无氰镀锌占30%,而氯化物镀锌占50%。且无氰镀锌 比例还在进一步提高,其中氰化镀锌也逐渐向中、低甚至微氰方向发展。
 
镀锌溶液分为碱性镀液、酸性镀液、中性镀液和弱酸性镀液。碱性镀液有氰化物镀液、碱性锌酸盐镀液、焦磷酸盐镀液等;酸性镀液有硫酸盐镀液、氯化铵镀液等;中性和弱酸性镀液有氯化物镀液等。虽然经过电镀人员不断的研究开发,先后出现的电镀锌工艺 有几十种,但真正实用的并不多。目前最常见的有以下几种。
 
1)氰化物镀锌
 
氰化物镀锌是最成熟和最古老的工艺,采用配位能力极强且表面活性较好的氰化物为锌离子的配位体,使得氰化物镀锌成为目前公认最好的镀锌工艺。
 
2)碱性锌酸盐镀锌
 
1936年,E.Mantgell最早开始使用碱性锌酸盐镀锌,该镀液具有良好的电流效率 和分散能力,但镀层是海绵状,无实用价值。70年代初,以DE或DPE为主体添加剂, 再配以某些辅助添加剂的工艺使得无氰碱性锌酸盐镀锌成为可能。DE或DPE添加剂, 分别是二甲基胺与环氧氯丙烷的缩合物和二甲氨基丙胺、乙二胺与环氧氯丙烷的缩合物。碱性锌酸盐镀锌是最早开发成功的无氰镀锌工艺,现已成为取代氰化物镀锌的主流工艺。
 
3)氯化物镀锌
 
1940年,德国的Hubbel和Weisberg申请了氯化铵7氯化锌电镀锌专利。由于氨的挥发及其他缺点,19世纪60年代在德国研制成功了第一个用于商业生产的光亮氯化物镀锌工艺,中性氯化物镀锌镀液于1967年用于工业。它们既适用于滚镀又适用于吊镀,且改进后可高速镀覆针材、带材和线材,而中性镀液比酸性镀液有更好的分散能力,并 且具有比氰化物镀液更快的沉积速度,且氯化物的废水处理简单。因此近年来发展得很快。
 
4)硫酸盐镀锌
 
1908年,申请了硫酸盐镀锌专利,尽管镀层与基体的结合力较差,但该工艺仍被认为是第一个成功的镀锌工艺。
 
在这些镀锌溶液中,硫酸盐镀液一般只用于线材、带材等的连续电镀。因为锌酸盐镀液的电流效率较低,不适合于铸铁件、粉末冶金件的电镀。相对而言,氰化物镀液既可用于滚镀,也可用于挂镀,而锌酸盐镀液以挂镀居多,氯化物镀液则主要用于滚镀。
 
为了进一步提高镀锌层的防护能力,同时使其外观更具装饰性,通常要在其表面人为 地形成一层致密的氧化膜,这一过程称为钝化处理。钝化处理的溶液以六价铬为主要成分,辅之以其他的无机酸或其盐。改变钝化溶液的辅助成分及其浓度,可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。这种钝化膜由六价铬、三价铬、锌离子等成分组成,具有一定的憎水性。钝化膜中的六价铬在膜层受损时可对受损部位进行再钝化,使 钝化膜恢复完整。因此,经过钝化后的锌镀层的防护性较裸锌层有很大提高,且钝化膜的厚度不同,其提高的程度也不相同,一般为3〜8倍。