年产两亿个小饰金镀工艺初步设计.doc

1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目 年产两亿个小饰金镀工艺初步设计作者张志远学院化学化工学院专业应用化学学号1006020205指导教师聂会东二一四年 月 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书 化学化工学院 院 应用化学 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 张志远 学号: 1006020205 专业: 应用化学 1 设计（论文）题目及专题： 年产两亿个小饰品仿金电镀的电镀初步设计 2 学生设计（论文）时间：自 2014年 3 月 15日开始至 2014 年 5月31 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：（1）电镀手册（第四版）； （

2、2）电镀工程手册；（3）彩色电镀技术； （4）电镀理论与技术；（5）电镀工艺与设备； （6）其他网上论文资源。4 设计（论文）应完成的主要内容：（1）电镀仿金发展的历史、现状和趋势；（2）合金电镀的原理及相关知识；（3）工艺流程选型和论证； （4）工艺计算和相关设备的选取；（5）生产纲领和经济分析； （6）三废处理和环境保护；（7）本次设计的总结和致谢。5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）设计说明书按学校要求的格式编排；（2）设计说明书规范、整洁，文字力求简练流畅；（3）设计图纸规范、整洁；（4）按毕业设计大纲要求完成规定数量的图纸；（5）设计图纸采用CAD制图。6

3、 发题时间： 2014 年 3 月 5 日指导教师： 学 生： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： 年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： 年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 2014年 6月 5日 学生： 张志远 学

4、号： 1006020205 班级： 10应用化学二班 题目： 年产两亿个小饰品仿金电镀工艺的初步设计 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共61页2 设计（论文）图 纸共3页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 摘 要仿金镀由于外表美观，而且实用耐磨，近年来得到很快的发展。本设计的任务是年产量为两亿个戒指的无氯仿金电镀的工艺初步设计。本文

5、主要利用金属共沉积原理，电镀以HEDP、硫酸铜、硫酸锌等为原料，主要介绍了钢制手镯的无氰仿金电镀生产过程，以及生产流程，生产工艺的确定和论证，同时，对镀液的选择、电镀的前处理、三废的处理和经济核算等一些问题也进行了简单的阐述。关键词：仿金镀；无氰；金属共沉积；生产工艺；经济核算湖南科技大学本科生毕业设计（论文）ABSTRACT Since imitation gold-plated looks beautiful, but also practical wear, fast development in recent years. The mission is designed annual

6、production capacity of two hundred million preliminary design process ring imitation of non-cyanide gold plating. In this paper, the use of the principle of co-deposition of metal plating to HEDP, copper sulfate, zinc sulfate and other raw materials, mainly steel bracelet introduced non-cyanide gold

7、 plating imitation production process, as well as the production process, the production process to identify and demonstrate the same time, for choose some of the problems of the bath, plating pre-treatment, waste processing and economic accounting, also a simple exposition.Keywords: gold imitation

8、plating; non cyanide; metal deposition; production process; economic accounting.目 录第一章 绪论- 1 - 1.1 仿金镀的简介- 1 - 1.2 金属共沉积- 1 - 1.2.1 金属共沉积的概念- 1 - 1.2.2 金属共沉积的发展- 1 - 1.2.3 仿金电镀工艺的现状- 2 - 1.2.4 按电镀的特性和用途，可将电镀合金分为以下四类：- 2 - 1.2.5 电镀合金的特点- 3 - 1.2.6 金属电沉积的条件- 3 - 1.2.7 金属共沉积的类型- 4 - 1.2.8 金属共沉积的影响因素- 5

9、 - 1.3 仿金电镀的应用- 7 - 1.3.1 含氰仿金电镀体系- 7 - 1.3.2 无氰仿金电镀体系- 7 -第二章 电镀工艺的选择及论证- 12 - 2.1 镀层的要求- 12 - 2.1.1 电镀镀层的基本要求1- 12 - 2.1.2 小饰品的镀层要求- 12 - 2.2 电镀线的选择- 12 - 2.3 各工序镀液的选择和配制- 12 - 2.3.1 酸浸蚀- 12 - 2.3.2 预镀铜- 13 - 2.3.3 镀光亮铜- 14 - 2.3.4 活化- 16 - 2.3.5 镀亮镍- 16 - 2.3.6 仿金镀- 18 - 2.3.7 钝化处理- 19 - 2.4 仿金电镀

10、常见故障及排除方法- 20 - 2.5 不合格铜锌合金镀层的退除- 20 -第三章 电镀工艺流程的选择- 22 - 3.1 工艺流程- 22 - 3.2 流程选择与论证- 22 - 3.2.1 电镀前处理- 22 - 3.2.2 电镀后处理- 24 -第四章 工艺计算- 25 - 4.1 生产线的确定- 25 - 4.1.1 镀件尺寸- 25 - 4.1.2 车间任务- 25 - 4.1.3 工作制度和年时基数- 26 - 4.1.4 主要工序时间计算- 26 - 4.1.5 生产线的确定- 27 - 4.2 挂具的确定- 27 - 4.2.1 挂具材料的选择- 27 - 4.2.2 挂具的结

11、构- 28 - 4.2.3 挂具的设计- 28 -4.2.4 挂具的绝缘- 29 - 4.2.5 挂具方式选择- 29 - 4.3 预镀镍工序计算- 29 - 4.3.1 预镀镍工序物料衡算- 29 - 4.3.2 预镀镍工序能量衡算- 32 - 4.4 镀光亮铜工序计算- 33 - 4.4.1 镀光亮铜工序物料衡算- 33 - 4.4.2 镀光亮铜工序能量衡算- 36 - 4.5 镀亮镍工序计算- 36 - 4.5.1 镀亮镍工序物料衡算- 36 - 4.5.2 镀亮镍工序能量衡算- 38 - 4.4 仿金电镀工序计算- 40 - 4.4.1 仿金电镀工序物料衡算- 40 - 4.4.2 仿

12、金电镀工序能量衡算- 43 - 4.5 工序计算列表如下- 44 -第五章 辅助设备与设备选型设计- 45 - 5.1 镀槽的设计- 45 - 5.1.1 镀槽种类- 45 - 5.1.2 槽体尺寸及个数的确定- 45 - 5.2 各镀槽密度计算- 46 - 5.2.1 预镀镍密度计算- 47 - 5.2.2 光亮铜镀液密度计算- 48 - 5.2.3 光亮镍镀液密度计算- 48 - 5.2.4 仿金镀液密度计算- 49 - 5.3 管道的工艺计算- 50 - 5.3.1 管径的计算- 50 - 5.3.2 选择管子规格- 50 - 5.3.3 选择验算- 51 - 5.4 泵的工艺计算- 5

13、1 - 5.4.1 流量与扬程的工艺计算- 51 - 5.4.2 泵型号的选择- 52 - 5.4.3 各种性能参数的校验- 52 - 5.5 鼓风机的工艺计算- 52 - 5.5.1 Q0和P0的计算- 52 - 5.5.2 风机型号的确定- 53 -第六章 经济预算- 54 - 6.1 电镀过程用电费用- 54 - 6.2 其他项目费用- 55 - 6.3 成本估算- 56 -第七章 三废处理- 57 - 7.1 电镀三废与环境保护- 57 - 7.2 仿金电镀三废来源- 57 - 7.3 仿金电镀三废处理- 57 - 7.3.1 电镀废气的抑制和净化- 57 - 7.3.2 电镀废水的处

14、理- 58 -结论- 61 -参考文献- 62 -致谢- 63 -iii第一章 绪论1.1 仿金镀的简介绚彩夺目的金色，自古以来就受到人们的喜爱，历几千年而不衰。据有关研究，金色是永远的流行色。不论家用器皿、灯具、钟表、工艺品、装潢五金、衣服首饰、电器用品及奖杯等，一旦装饰上金色，立即显得雍容华贵、珠光宝气、瑰丽夺目。作为金属表面加工工艺，这个要求可以用镀金的方法来解决，但当前金价昂贵、资源有限。因此成本低廉又有金色效果的仿金色就应运而生了，成为彩色电镀中得佼佼者，并已在产品装饰上得到广泛的应用。1.2 金属共沉积 1.2.1 金属共沉积的概念电镀合金是利用电化学的方法使两种或两种以上的金属（

15、也包括非金属）共沉积的过程。合金镀层是指含有两种或两种以上金属的镀层，合金镀层要结晶致密，肉眼不能区别开来。1.2.2 金属共沉积的发展电镀合金已有160多年的发展史。早在十九世纪四十年代前后，有关电镀合金的报道就陆续出现，最早的是电镀金合金、银合金（主要以装饰为目的）和电镀铜锌合金（黄铜）、铜锡合金（青铜）。1850-1883年间，美国和英国大约发表了380篇关于电镀的专利，其中近30篇是电镀合金方面，包括电镀黄铜，青铜以及银基和金基合金等。电镀黄铜等大量应用于工业化生产。1916年有人研究了电镀的沉积电位及工艺条件对沉积合金组成的影响，并用量显微镜观察了电沉积层的组织结构。1925年施尔策

16、在电化学杂志上发表了电镀黄铜及其电沉积理论的文章。1950年后，美国布伦纳等人系统地研究了铁族金属与钨，磷生成的合金。在英国研究了以锡为基与锑铜镍的合金。在苏联主要研究了含钨、锰、铬、钼与其它金属组成的合金，还有电沉积合金添加剂。此外，劳布、洛温海姆和费多特等人相继发表了关于电镀合金的文章和专著。仓知三夫，东敬，小西三朗和林忠夫等日本电镀权威人士也对电镀合金进行了研究，推动了合金电镀的迅速发展。由于影响电镀合金工艺的因素较多，所以为了获得具有特殊性能的合金镀层，需要严格控制工艺条件和电解液成分。相比单金属电沉积，对合金电沉积动力学的研究要困难得多，以此，在开始时相当长的时间内发展较为缓慢，因而

17、合金镀层未能广泛地应用到电镀生产上。随着科学技术和现代工业的飞速发展,对材料表面性能的要求越来越高,表面处理技术也随之有了长足的发展。逐渐表面处理技术所起的作用和发展趋势引起人们的极大重视。到目前为止，电沉积代表性的镀层有：Cu-Zn、Cu-Sn、Ni-Co、Sn-Ni、Pb-Sn、Cd-Ti、Zn-Ni、Zn-Sn、Ni-Fe、Au-Co、Au-Ni、Pb-In、Pb-Sn-Cu等。 1.2.3 仿金电镀工艺的现状金色以其色泽瑰丽夺目的高贵绚丽色彩深受人们的青睐，因此，金色电镀在装饰性电镀中一直占有较大比例。目前，金色电镀可分为仿金电镀和纯金电镀两大类，但纯金的价格昂贵，用于装饰成本高。而仿

18、金电镀则既降低了成本，又保持了金黄色的外观，从而调节了装饰要求与价格之间的矛盾。且仿金镀层效果可以达到18K、24K、玫瑰金等色泽，从1841年发展至今，仿金电镀己广泛应用于灯具、家用器具、工艺制品、首饰、钟表等的装饰领域。通常，仿金电镀工艺包括Cu-Zn和Cu-Sn等合金电镀。近几年，研究者进一步研究得到三元仿金电镀液，通过引入某些无机或有机添加剂，使镀液电流密度范围加宽，所加成分简单，而所得镀层色泽柔和。但目前，已应用的成熟工艺仍然是二元合金电镀。在获得仿金合金沉积的电镀工艺中，镀液主要分为有氰和无氰，而有氰镀液根据含氰量的不同又分为高氰、中氰、低氰和微氰镀液。由于氰化物覆盖和能力分散能力

19、较好，对铜离子有较强的络合能力，且镀液呈碱性、去油能力强，镀层结晶细致、镀层结合力良好。因此，已在国内得到广泛应用。但考虑到氰化物为剧毒物质，对人体和环境都有危害。根据1992年联合国环境发展大会二十一世纪国际行动议程的“清洁生产”和我国已正式实施中华人民共和国清洁生产促进法规定，我们必须开发应用无污染、无危害的无氰电镀工艺。从1841年申请氰化电镀黄铜的专利成功开始至今，仿金电镀已逐渐得到广泛应用。近年来，仿金电镀虽然有长足的发展，但仍存在许多问题。例如生产中欲达到24K的仿金色泽，不褪、变色，能较长时间保持金色，现在依然是一个难题。这涉及到从镀件的表面处理至后续的钝化和浸涂涂料的封闭等每一

20、道工序。因此，我们应加强工艺选择，筛选优良的电镀工艺以提高产品质量。1.2.4 按电镀的特性和用途，可将电镀合金分为以下四类： （1）电镀防护性合金。目前已在应用的镀层有锌钴、锌镍、镉钛和锡锌等。它们对钢铁来说属于阳极镀层，对基体具有电化学保护作用，可用用来防止近视零件的腐蚀。另外，由于这类合金镀层的低氢脆特性，因此，特别适用于对低氢脆和高耐蚀性要求高的产品。（2）电镀装饰性合金。可采用一些的合金镀层来替代某些装饰性能良好但价格昂贵、资源短缺的金属。如Sn-Ni、Sn-Co、锡镍钴、锡镍锌合金等，镀层外观与Cr相似，可替代装饰性良好的Cr。（3）电镀功能性合金。为了满足工业生产或科学技术的一些

21、特殊机械、物理性能的需要，通常可分为抗高温氧化性、耐磨和减磨性、磁性、导电性和修复性合金等。（4）电镀贵金属合金。这类合金多镀在电子元器件上。主要指以银、钯、金等贵金属为基的合金，如Au-Pd、Au-Co、Au-Ag、Au-Ni、Ag-Pd、Ag-Sb合金作为代金镀层，可节约贵金属。 1.2.5 电镀合金的特点电镀法得到的合金与热熔法得到的合金相比，有以下特点： （1）可获得低熔点与高熔点金属组成的合金，如 锡镍合金和锌镍合金等； （2）可获得热熔法不能制取的性能优越的非晶态的合金，如 镍磷合金和镍硼合金等，而非金属磷和硼不能单独从水中析出； （3）电镀法得到的合金比一般热溶法得到的合金的硬度

22、高，耐磨行好，如 Ni-P 合金、Ni-Co 合金。 （4）控制一定的条件，还可以使电位较负的金属优先析出，如 镍锌合金、锌铁合金； （5）获得在水溶液中难以单独电沉积金属，如 镍钨合金和镍钼合金中的钨和钼等； （6）容易获得热溶法制得合金相图上没有的合金，如 铜锡合金和锡镍合金等； 1.2.6 金属电沉积的条件 对于单金属,沉积电位等于平衡电位与过电位之和,可表示为 (式 1-1) (式 1-2)式中, 平为平衡电极电位(V)；析为析出电位(V)；o为标准电极电位(V)；为金属离子在阴极上放电的过电位(V)，由电极过程动力学因素及有关参数确定； R为气体常数； n为电极反应得失电子数；T为绝

23、对温度(K)； a为金属离子的活度(mol/L) ； F为法拉第常数。由于电镀合金中工艺影响因素较多，对金属共沉积研究比单金属电沉积困难得多，多数研究者仅停留在实验结果的定性的解释和综合分析方面，目前人们对单金属电沉积的理论了解的还不够多，且未达成定量的理论和规律。金属共沉积的研究与应用，目前局限在二元合金和少数三元合金方面。下面重点讨论二元合金共沉积的基本条件：(1) 合金中的金属至少有一种能单独从其盐的水溶液中析出。如一些金属如钼、钨等虽不能从其盐的水溶液中单独沉积，但可以与其他金属如镍、铁、钴等同时从其盐的水溶液中共沉积出来。所以，共沉积并不一定要求各组分金属都能单独从其盐的水溶液中析出

24、。(2)合金电沉积的应用和研究,目前仅限于少数三元合金和二元合金方面金属共沉积的基本条件是两种金属的析出电位须十分接近或相等,即: (式 1-3) (式 1-4) (式 1-5)因为在共沉积过程中，电位较正的金属总是优先沉积，甚至可以完全排除电位较负的金属沉积析出。因此，为使电极电位相差较远的金属同时析出，可通过不同金属离子析出过电位或改变离子活度实现，一般可采用以下措施：1、 根据能斯特方程式，降低金属离子浓度可使电位负移，相反，增加浓度则电位正移。对于大部分金属离子，当浓度改变l0倍或100倍时，平衡电位仅移动0.029V或0.058mv，并且多数金属离子的平衡电位相差较大，因此仅通过改变

25、金属离子浓度来实现共沉积，显然是难以实现的。2、向镀液中加入适宜的配位剂，可选择性得对共沉积离子进行配位，使金属离子的析出电势相互接近而实现共沉积；与此同时，加入配位剂后，还能增加阴极极化作用，改变电沉积层的质量。3、加入适当添加剂也是实现共沉积的有效措施。添加剂对金属平衡电位影响很小，但显著影响电极极化。由于添加剂对金属离子的还原过程有明显的阻化作用，而且阻化作用具有一定的选择性，因此在镀液中加入添加剂对金属离子共沉积的影响要根据试验而定。为了实现金属共沉积，在电解液中可单独加入添加剂，也可与络合剂同时加入。 1.2.7 金属共沉积的类型在研究金属共沉积时，根据金属电沉积的动力学特征以及电镀

26、液的组成和工艺条件，可将金属共沉积分为下列五种类型：（1）正则共沉积 正则共沉积的特点是沉积过程基本上受扩散步骤控制，随阴极扩散层中金属离子总含量增加，合金镀层中具有较正电位金属的含量会相应提高。可由镀液在阴极扩散层中金属离子浓度来预测电镀工艺参数对沉积层组成的影响。因此，降低阴极电流密度、增加镀液中金属的总含量、强化搅拌和提高温度等能增加阴极扩散层中金属离子浓度，都会增大电位较正金属在合金镀层中的组成。正则共沉积常出现在单盐镀液共沉积中；而在络合物溶液中，如果两种金属的平衡电位相差非常大，且彼此不形成固溶体型合金，则也容易形成正则共沉积。（2）非正则共沉积 非正则共沉积受阴极电位控制，即阴极

27、电位决定了沉积合金组成。电镀工艺条件对合金沉积层组成的影响远比正则共沉积小。络合物镀液，特别是络合物浓度对某一组分金属的平衡电位有显著影响时，多属于此类共沉积，例如氰化Cu-Zn合金镀液。另外，当组成合金的单个金属的平衡电位明显受络合剂浓度影响，或两种金属的平衡电位十分接近且能形成固溶体时，更容易出现这种共沉积。（3）平衡共沉积 当两金属从与其处于化学平衡的镀液中共沉积时称为平衡共沉积。所谓两金属与含该两金属离子溶液处于平衡状态，是指当把两种金属浸入含有该两种金属离子的溶液中时，两者的平衡电位最终将变成相等，即电位差等于零。平衡共沉积的特点是在低电流密度下(阴极极化不明显)，合金沉积中各组分金

28、属比等于镀液中的金属比。生产中仅有几个共沉积过程属于此类体系，如酸性镀液中沉积Cu-Bi合金、Pb-Sn合金等。以上三种类型属于正常共沉积，通常以电位较正的金属优先沉积出来为特征。在沉积层中组分金属之比与镀液中相应金属离子含量比服从以下关系式，即 式中M1，M2合金中电位较正金属和电位较负金属的含量；C1，C2电解液中M1、M2的离子浓度。（4）异常共沉积 异常共沉积是电位较负的金属优先沉积，沉积层中电位较负金属组分的含量总比电位较正金属组分的含量高。对于给定的镀液，只有在某种浓度和电解条件下才出现异常共沉积，在另外情况下则出现其他共沉积。异常共沉积较少见，含铁族金属中的一个或多个的合金共沉积

29、体系属于这种情况。（5）诱导共沉积 从含有钨、钛、钼等金属的水溶液中是不能电沉积出纯金属镀层的，但可以与铁族金属共沉积析出，这种共沉积过程称为诱导共沉积。同其他共沉积相比，诱导共沉积更难推测各个电解参数对合金组成的影响，通常把能促使难沉积金属共沉积的铁族金属称为诱导金属。 1.2.8 金属共沉积的影响因素影响金属共沉积的因素归纳起来,主要有以下几个方面。（1）镀液中金属离子浓度比的影响 镀液中金属浓度比是影响合金共沉积组成的重要因素。对于五种不同的共沉积类型，其影响有各具一定的特征，如图1-1所示。曲线1代表正则共沉积，其特征是在金属总浓度不变的情况下，稍增加较正金属在镀液中的浓度比，则合金中

30、较正金属的含量将按比例激增。曲线2代表非正则共沉积，随着镀液中较正金属的相对浓度增加，该金属在镀层中的含量也增加，但不成正比关系，所以过程不受扩散控制，而受沉积电势控制。曲线3代表平衡共沉积，曲线与对称线相交于点C，在该点，镀液中的金属离子浓度比与镀层组成相同，相当于两种金属处于化学平衡状态，点C以上电势较正金属占优势，而C点以下电势较负金属占优势。曲线4代表异常共沉积，它位于参考线AB的下方，说明电势较负的金属优先沉积。曲线5代表诱导共沉积，它位于参考线上方，说明仍然是电势较正的金属优先沉积。图1.1 镀液中金属浓度比的影响（2）镀液中金属总浓度的影响 在镀液中金属离子浓度比不变的情况下，正

31、则共沉积时提高镀液中的金属离子总浓度，将提高合金中电势较正金属的含量，但没有增加金属离子浓度比那样明显。对于非正则共沉积，提高金属离子总浓度，合金组成变化不大，电势较正金属在合金沉积中含量可增加也可降低。（3）配位剂浓度的影响 加入适宜、适量的配位剂，对合金成分的影响仅次于金属离子浓度比的影响。当出现一种配位剂络合两种金属离子的情况时，如果增加配位剂浓度，若某一金属的沉积电势比另一金属的沉积电势变负得更多，则该金属在合金镀层中的组成将会降低。而当两种金属离子分别用不同的配位剂配位时，增加某一配位剂的浓度,则该配位剂配位的金属在合金镀层中组成将会降低。（4）阴极电流密度的影响 一般随着电流密度的

32、提高，阴极电位负移，将使合金成分中较活泼金属的含量增加，对于正则共沉积是正确的。但对于非正则共沉积，电流密度与合金中成分的关系比较复杂。由于电流密度的影响，零件不同部位的合金成分也往往不同。对于平衡共沉积，仅在较低电流密度下，即阴极极化作用忽略不计时，镀液中金属离子的浓度比和合金镀层中金属成分比相同;若提高电流密度也将增大合金中电位较负金属的含量。（5）温度的影响 温度对合金组分的影响是对阴极极化、金属离子在扩散层中的浓度以及金属在沉积时的电流效率等综合影响的结果。当金属共沉积时,升高温度既降低了电势较正金属的阴极极化。也降低了电势较负金属的阴极极化，因此，很难推测她如何影响合金的组成。温度对

33、阴极/溶液界面上金属离子浓度的影响是：随着温度的升高，扩散速度加快，导致电势较正金属优先沉积，温度的变化，也会影响金属沉积的电流效率。一般来说，在五种共沉积类型中，正则共沉积受温度影响最为明显，对于非正则和异常共沉积，温度对合金组成的影响没有一定规律。1.3 仿金电镀的应用仿金电镀所谓仿金电镀就是不是真金但又具有近似真金的的颜色，色彩悦目的金色外观常会使人觉得富丽堂皇。目前在不少装饰领域都采用了仿金镀层，它不但提高了产品的装饰性，而且也提高了产品的商品价值。近几年来，随着人们对仿金装饰材料的需求急剧增加，金黄色装饰材料的供求矛盾日趋突出，仿金材料的研制更加引起了国内外材料工作者的重视。 1.3

34、.1 含氰仿金电镀体系如表1-1所示，氰化物电镀仿金分为高氰、中氰、低氰和微氰。镀液组分以质量浓度/(gL-1)表示。氰化物仿金电镀是仿金电镀工艺中最成熟、最古老的工艺，是目前公认最好的镀锌工艺。 氰化物仿金电镀工艺的优点为：镀液稳定、可靠，分散能力和深镀能力好，适用于几何形状复杂零件的设备的电镀；对前处理要求不高，并能保持镀层完整；对镀液中金属溶质的容留量大；镀层厚度偏高时，仍与基体保持良好的结合力；镀层结晶细致，镀液呈碱性，去油能力强，镀层力学性能比无氰仿金电镀好。 氰化仿金电镀工艺的缺点为：剧毒的氰化物造成生态环境公害，排放废水难处理，后处理成本很高。 1.3.2 无氰仿金电镀体系由于氰

35、 化物是剧 毒物 质，并且氰 化物容易在与空 气接 触或电镀过 程中发生分 解，对环 境和操 作人 员都会造成很大的危 害。因此，必须发展一种无毒或毒性小且比较稳 定的无 氰镀 液。无 氰仿 金电 镀是指在镀液中不添 加有剧 毒的氰 化物，且产品达到仿 金电 镀要求的电 镀工 艺。近年开发的无氰仿金电镀体系有甘油一锌酸盐体系、焦磷酸盐体系、乙二胺体系、酒石酸盐体系以及HEDP体系等工艺。以下就这几种工艺分别进行简要介绍。1、甘 油一锌 酸盐体系表1.1 甘油-锌酸盐黄铜镀液组成及工艺条件组成（g/L）及工艺条件 1 2硫酸铜（CuSO45H2O 25 12.5硫酸锌（ZuSO47H2O） 30

36、 30甘油 20 12氢氧化钠（NaOH） 120 120温度（） 2022 2022阴极电流密度（A/dm2） 0.21.5 0.91.5阳极电流密度（A/dm2） 0.50.8 0.50.8镀层中含铜量（%质量） 5570 2738 甘 油一锌 酸 盐 仿金镀 液的主 盐浓 度较低，主 盐总浓 度一般不超 过0.2mol/L。在镀 液呈过碱性时，Cu2+与甘 油配位；而Zn2+主要以锌 酸盐形 式存在。它们的共沉 积表 现出异常共沉 积特 征。甘 油一锌 酸盐仿金镀 液具有以下特 点：镀液的阴极电流效率很高且一般高于100%，这是因为部分铜的氢氧化物的共沉积所致。阴极电流效率会随电流密度的

37、增加及镀液pH值的升高而降低。当使用黄铜作为阳极时，其阳极效率为80100。当阳极电流密度超过1.2A/dm2时，阳极易发生钝化，阳极效率也会随之而下降。镀液的分散能力与氰化物镀液的相当。但也有学者比较了氰化物镀黄铜和甘油一锌酸盐镀黄铜的镀层晶格常数和析出电位后，认为从甘 油一锌酸盐仿金镀液中不可能获得固溶体的黄铜。表1-2示出甘油一锌酸盐黄铜镀液组成及工艺。2、焦磷酸盐体系表1.2 焦磷酸盐黄铜镀液组成及工艺条件组成（g/L）及工艺条件1 23 45焦磷酸铜（Cu2P2O4）1416硫酸铜（CuSO45H2O）40450.15M201545硫酸锌（ZnSO47H2O）12170.09M104

38、15氯化亚锡（SnCl22H2O）45455焦磷酸钾（K4P2O43H2O）2703001M333360320氨三乙酸（N（CH2COOH）3）20302525石酸钾钠（NaKC4H4O64H2O）4035磷酸二氢铵(NaH2PO412H2O)35正磷酸盐0.36M柠檬酸钾（K3C6H5O7）2030氢氧化钾（K0H）152070 现有无氰仿金电镀体系中，焦磷酸盐体系获得工业应用的潜力最大，其优点在于镀液不含剧毒氰化物，工艺清洁，而且适用于形状简单零件的电镀。焦磷酸根对Cu2+、Zn2+和Sn2+都具有较好的分配能力，并分别形成相应的配位离子Cu(P2O7)26-及Zn(P2O7)26-其不稳

39、定常数分别为1.0102和1.010-11虽然焦磷酸根对Cu2+的配位能力不是很强，但在焦磷酸盐溶液中铜的析出过电位非常大，这有利于锌、铜共沉积。然而，在单一的焦磷酸盐镀液中，在低电流密度区，由于铜优先析出，镀层偏红，得不到光亮的镀层；而在稍高的电流密度区，合金镀层结晶粗糙。因此，光亮仿金镀液必须加入合适的添加剂或辅助配位剂，抑制铜的优先析出，才能获得电流密度范围较宽的黄铜合金镀层。焦磷酸盐黄铜镀液组成及工艺条件示于表1-3。3、乙二胺体系乙二胺体系也是在应用中很有前景的Cu-Zn合金的镀液。乙二胺对Zn2+、Cu2+均能配位，加入乙二胺后锌、铜之间的电位差可缩小至300mV，使锌、铜共沉积成

40、为可能。但当前研究表明，如果想得到优良的仿金镀层，除了乙二胺外，还必须加入其他辅助配位剂作为第二配位体，这样才能得到光亮的仿金色泽。下图为乙二胺黄铜镀液组成及工艺条件。表1.3 乙二胺黄铜镀液组成及工艺条件硫酸铜2530 gL硫酸锌1525 gL硫酸铵4050 gL乙二胺2540 mLL第二配位体1525 gLpH值891530Jk2.04.0 Adm2 4、 酒石酸盐体系表1.4 酒石 酸盐体系镀 液组 成及工 艺条 件组 成(g/L)及工 艺条 件1 2硫 酸铜(CuSO4SH2O) 3030硫 酸锌(ZnSO47H2O) 1214酒石酸钾10090（KNaC4H4O6H2O) 5050氢 氧化 钠(NaOH)三乙醇胺14锡酸钠7柠檬酸20pH12.412.4 酒石酸盐（NaKC4H4O64H2O酒石酸钠钾）体系是