1、电镀原理及方法电镀简单来说，电镀指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层N -L6u:iS电镀常用公式及数据 z-p8j E. y+h公式单镀层厚度 合金镀层厚度 侯氏槽一次电流分布 六西格玛品质论坛bk%i1UlOs.v5j2r镀液分散能力 1.单镀层厚度2.合金镀层厚度 .r58NcRmV(1) 美觀(appearance (2) 防護(protection) (3) 特殊表面性質(special surface properties) (4) 機械或工程性質(mechanical or engineering properties) g4 Z
2、V)vY所以表面處理為各種加工製造工業不可或缺的過 從傳統工業到近代高科技,表面處理技術一直扮演非常重要性之角色.例如太空船,人造衛星,積體電路等之發展表面處理技術都有決定性之影響.由於表面處理對材料月異,帶動相關科技工程之進步. -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA09F+i+x#d(1.6 國內表面處理工業發展之方向 國內表面處理工業之技術自行開者很少,大多仰賴國外廠商之業務代表或代理商. 往往引進之技術並非最前進者或只是局部的,因此使本國產品品質遜於外貨乃為不可避免,產品之信譽及附加價值難以提昇. 國內學術機構也甚少做獨立性長期性之研 究,國內欲求工業之
3、升級, 商品附加價值提高, 必須大力提高表面處理技術,以達成支援各項金屬製造業, 機器工業,電子工業之任務. 1.6.1 裝飾電鍍(decorative plating) !W:A EN Mh 裝飾電鍍之主要目的改進產品之外觀,提高產品附加價值,其主要產品如項鍊, 胸 針,耳環等飾物,合法登記之裝飾電鍍廠不足十分之一, 地下小廠不需付稅捐, 廢水處裡費用等,導致小廠吃大廠,劣幣逐良幣之反淘汰之惡性循環. 所以發展之方向應為大廠增添新設備,提高技術水準, 提高產品品質,加強取締公害,自然促使非法及小廠淘或合併經營才能進一步發展. 1.6.2 工程電鍍(engineering plating） 工
4、程電鍍之目的是增加產品之耐蝕力,延長使用壽命, 改進機械性質等. 現在許多精密模具無法使用機械加工, 也使用電鍍法, 稱之為電鑄 (electroforming 工之規模較大,許多操作採用自動化,多附屬於大規模較大機器製造廠. 獨立之工程電 鍍廠也大都與大型機器金屬製造廠訂有長期加工契約,其惡性競爭較裝飾性電鍍小,筍嵹禤 a 經濟發展, 工程電鍍技術水準必須精益求精, 力爭上游,其發展是大有可為的工程電鍍使用支援料數量鉅大,因此廢物處理之公害問題需特別重視, 稍一不慎將 造成不可收拾的公害. 一般中小廠為節省開支沒有廢物處理設備,或有也只供參觀檢 查時之用,浪費投資, 罔顧員工及環境之安全與衛
5、生.故今後發展方向為如何協助, 促使這些小廠家合併始引進或研究開發更經濟更有效新技術. 工程電鍍用之化學品如進鍍成性質之添加劑,多為國外原料供應商之機密,利潤甚高, 若能長期研究必能研 就發展成功替代品,以減低本國電鍍工業之成本.1.6.3 鍍錫(tin plating)鍍錫生產應往高速率之連續生產方向發展,唯有使用高度自動化設備才能節省日益高漲之連續工資及能源.此種設備國內無法設計製造, 需向國外引進技術,近年來使用鋁罐,鋁箔,塑膠瓶罐,臘紙盒,玻璃瓶等材料越來越普遍, 佔去馬口鐵很大的市場尤其一些錫生產的開發國家如印尼,菲律賓, 泰國,馬來西亞等也開始生產馬口鐵,另外有逐漸改無錫鐵皮(ti
6、n free steel)之趨勢. 1.6.4 熱漫鍍鋅(zinc hot dip coating) 71O UD1H0m? A 鍍鋅鋼片主要有電鍍式鍍鋅鋼片及熱浸式鋼片,其中以熱浸式佔大多數,鍍鋅鋼片具有優良耐蝕性與低廉價格.主要用途為建築如用在頂板(roofing),側板(siding ),廣告牌,風管等,其次為電器及機械業.國內鍍鋅鋼片業者需淘汰更新陳舊設備,採用新式連續式熱浸鍍鋅方式生產,產量大, 品質佳,產品適用性廣,成本低並加以配合耐高腐蝕力, 鍍層延性,抗熱性, 銲接性及美麗彩色塗裝之需求提高製品之品質.如發展出來的鐵鋅合金鍍面,差別鍍鋅, 單面鍍鋅及鋁鋅合金鍍面等. 1.6.5
7、 陽極處理(anodizing) 鋁的陽極處理是鋁金屬表面藉由電流的作用形成一層氧化物膜,堅硬耐磨,抗蝕性極高, 色澤優美.鋁合金本身易於加工,強度高,用途很廣,磥瑣 T 陽處理產品為鋁門窗,傢俱,照相機及儀表外殼另件. 鋁材製造極其加工業也日益擴展,鋁陽處理有相當市場潛力. w!kO F5S_陽極處理之發展例如硬質陽極處理(hard anodizing),在低溫電流亦有用交直流並用之陽極處理 .這種硬化之陽極處理的鋁材可用於活塞,汽缸, 汽缸內襯,油壓機及渦輪之另件,汽閥,齒輪,槍械另件,離合器,煞車圓片,(brake disk),機器另見及工具等.浴溫, 電流密度, 溶液成份需自動控制才
8、能嚴格管制成品之品質以達客戶要求.自動化需引進國外技術及大量之資金, 所以同時要深入了解國外市場之潛力循序達成自動化. -k9B9H(K*_#1.6.6 塗裝(coating) DaaG,Ph8S?排出污染物很少且基本上没有，无“三废”公害；15.1 非導體金屬化方法 (Method of Metalizing Nonconductors)非導體金屬化除了電鍍(Electroplating)方法外還有如真空電鍍(vacuum metalizing)、陰極濺射法(cathode sputtering)及金屬噴射法(metal spraying)。非導體電鍍法須先將非導體表面形成導電化,其過程是將
9、物件用機械或化學方法粗化(roughening) 得到內鎖表面(interlocking surface)然後披覆上導電鍍層，其方法有 1.青銅處理(Bronzing)：將金屬細粉末,通常是銅粉混合粘結劑(binder),塗在物件上,然後用氰化銀溶液浸鍍。2.石墨化(Graphiting)：石墨粉塗在臘(wax)，橡膠(rubber)及一些聚合物 六西格玛品质论坛6I6x%D(polymers)上，再用硫酸銅溶液電鍍。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA-S oz*3.金屬漆(Metallic paints)：將銀粉與溶劑(Flux)塗覆在物件上加以燒結 (f
10、ire)得到導電性表面，或用硫酸銅溶液電鍍。L7i4.金屬化(Metalizing)：係用化學方法形成金屬覆層(metallic coating)通常是銀鍍層。將硝酸銀溶液及還原劑溶液如福馬林(Formaldehyde)或聯銨 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAU9f -clDu |7d(Hydrazine)分別同時噴射在物件上得到銀的表面。從上面四種方法將非導體金屬化後可用一般電鍍方法做進一步處理。$k6Sf4Zs 15.2 塑膠電鍍(Plastic Plating) 塑膠的優點： 1.成型容易、成形好。 5.電絕緣性優良。“FBS7Q$a2.重量輕。 6
11、.價格低廉。3.耐蝕性佳。 7.可大量生產。4.耐藥性好。塑膠的缺點： 1.耐候性差、易受光線照射而脆化。Ev/g A(qV2.耐熱性不好。 +kg$MJ37Q:3.機械強度小。4.耐磨性很差。5.吸水率高。-质量 -SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA_ vD,w$z(3)塑膠電鍍的目的： -wA*A塑膠電鍍的目的是將塑膠表面披覆上金屬，不但增加美觀，且補償塑膠的缺點，-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA#I0Vu)U| 賦予金屬的性質，充分發揮塑膠及金屬的特性於一體，今日已有大量塑膠電鍍產品應用在電子、汽車、家庭用品等工業上。六西
12、格玛品质论坛 5C-Qa#t-x-c)A15.4 塑膠電鍍的過程 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA“%E$C(1)清潔(cleaning) ：去除塑膠成型過程中留下的污物及指紋，可用鹼劑洗淨再用酸浸中和及水洗乾淨。(2)溶劑處理(solvent treatment)：使塑膠表面能濕潤(wetting)以便與下一步驟的調節劑(conditioner)作用。(3)調節處理(conditioning)：將塑膠表面粗化成內鎖的凹洞以使鍍層密著住，不易剝離，也稱為化學粗化。(4)敏感化(sensitization)：將還原劑吸附在表面，常用 (Stannous Ch
13、loride) -质量-SPC ,six 或其他錫化合物，就是 Sn+離子吸附於塑膠表面具有還原性表面。eKNquk K(5)成核(nucleation)：將具有催化性物質如金、吸附於敏感化(還原性) 的表面，經還原作用結核成具有催化性的金屬種子(seed)然後可以用無電鍍上金屬。反應如下： 6N nx8KLSn+ + Pd+ Sn4+ + Pd 六西格玛品质论坛 8c(N(%T w$TSn+ +2Ag+ Sn4+ +2Ag15.5 塑膠電鍍液配方組成 溶劑處理液：包含洗淨 洗淨：不含稀酸的洗淨或中性洗淨及 12% 界面活化劑.混合以 40-65C 浸漬F6J7R5_q F12 分鐘。溶劑處理
14、：用丙酮、二醋甲烷，等活性劑。 調節處理(conditioning)：即化學粗化、化學刻蝕。 例 1 _0*)Hq Zl無水鉻酸 CrO3 20 g/l硫 酸 H2SO4 比重 1.84 600cc/l浴 溫 60六西格玛品质论坛 !G3k時間 1530 分例 2 無水鉻酸 CrO3 20 g/l4m1o:ns,?磷酸 H3PO3 100 cc/l硫 酸 H2SO4 500 cc/l浴溫 69時間 1020 分敏感化(sensitizing) : YB氯化亞錫 SnCL2 2040 g/l 1h/SS6J4o鹽 酸 HCl 1020 cc/l 六西格玛品质论坛 !P$CRD,p*j7mI s5
15、Y3N結核(nucleation) 或活性化(activating) 例 1 氯化鈀 PdCL2 0.10.3g/l鹽 酸 HCl 35 cc/l-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA 5-n“C kf#t例 21c硝酸銀 AgNO3 0.55 g/l氨水 適 量e dPM9O!i N 例 3“|CeTRf0kn x氯化金 AuCL3 0.51 g/l B2RZY.XH Y%l*l3c1T? 鹽 酸 HCl 14 cc/l c#I d gm合金電鍍(ALLOY Plating) 的目的是得到較好的物理性質，較優的耐腐蝕性。美觀性、磁性等、他能做熱處裡，他能取代昂
16、貴的金屬，例如錫鎳合金可代替金鍍層在電子應用。鎳磷，鎳鈷合金的磁性薄膜應用在電腦記憶體。鎳鐵合金取代昂貴純鎳鍍層。鈷鎢合金鍍層改進鉻在高溫下的六西格玛品质论坛u-vx“FW“QkuTi硬度。合金鍍層較難控制，須要更高的技數和經驗。Kiju$? 12.1 合金電鍍的原理-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA0xi2K G!I!E9yd:Q兩種金屬要同時電鍍沉積必須電位很接近而且其中之金屬能單獨被沉六西格玛品质论坛 6|:lO/Hg-|積出來。若兩種金屬電位相差太多，可以用錯合劑 (complexing agents)F-n/kTV7Qg7N使電未拉近，例如黃銅電的鋅和銅電位相差甚多，加上錯合劑氰化鈉就六西格玛品质论坛;a$jC k8o使銅。鋅之電位很接近，一般來說電位相差在 200mV 就能共同沈積(code-六西格玛品质论坛0E_ a -.HO,su9W;I NDposit)。影響合金電鍍的因素有 13M|1S7I Y*X9g“j(1) 電流密度：電流密度增加，卑金屬含量會增多。 8y/N8hR%D)Y(2) 攪拌：增加貴金屬成份。 _N
