电镀工艺与设备

本书主要介绍了电化学理论基础、单金属及合金电镀工艺、电镀机械设备、电镀电源及电镀生产线PLC控制系统，简要介绍了电镀前处理工艺、不同基体转化膜技术、化学镀及电泳、染色、浮雕、双色电镀等特种表面装饰技术。

本书可供从事电镀工艺、电镀设备设计与制造、PLC控制系统设计与调试的技术人员、管理人员及工人使用，也可作为大中专学校教学用书。

第1章绪论1

1--1电镀工业的发展概况1

1--2电镀基本概念2

1--3法拉第定律及在电镀中的应用2

1--3--1法拉第定律2

1--3--2电流效率测定3

1--3--3电镀基本计算4

1--4镀层的分类4

第2章电化学理论在电镀中的应用7

2--1电极的极化7

2--1--1极化产生的原因7

2--1--2极化曲线与极化度8

2--1--3极化曲线的测定9

2--1--4极化曲线在电镀中的应用10

2--1--5析出电位13

2--2金属电沉积15

2--2--1单金属电沉积16

2--2--2金属的共沉积17

2--2--3金属的结晶过程21

2--3电极反应与过程22

2--3--1电极反应过程22

2--3--2离子双电层的结构模型23

2--3--3电极微分电容曲线及其应用24

2--3--4电毛细现象25

2--3--5活性粒子在电极与溶液界面上的吸附27

2--4电镀的阳极过程29

2--4--1电镀中的阳极和钝化现象29

2--4--2金属钝化的机理31

2--4--3影响电镀中阳极过程的主要因素34

2--5影响镀层组织及分布的因素37

2--5--1镀液组成的影响37

2--5--2电镀工艺规范的影响40

2--5--3析氢的影响42

2--5--4基体金属对镀层的影响43

2--6镀液的性能44

2--6--1镀液的分散能力44

2--6--2镀液的覆盖能力51

2--6--3镀液的整平能力53

2--6--4赫尔槽试验55

第3章镀前表面处理工艺58

3--1金属零件镀前处理的意义58

3--2粗糙表面的整平59

3--2--1磨光59

3--2--2抛光61

3--2--3滚光62

3--2--4刷光63

3--2--5喷砂64

3--3除油65

3--3--1有机溶剂除油65

3--3--2化学除油66

3--3--3电化学除油68

3--3--4超声波除油70

3--4浸蚀71

3--4--1化学浸蚀71

3--4--2电化学浸蚀72

3--4--3超声波场内浸蚀74

3--4--4弱浸蚀74

3--5金属的电解抛光75

3--5--1电抛光过程机理75

3--5--2电抛光溶液及工艺规范76

3--6镀前表面准备的新成就80

3--7制定表面准备工艺流程的原则80

3--8特殊材料的前处理81

3--8--1不锈钢的镀前处理81

3--8--2锌合金压铸件的镀前处理82

3--8--3铝及铝合金的镀前处理84

3--8--4镁及镁合金的镀前处理86

3--8--5钛及钛合金的镀前处理87

3--8--6非金属材料的镀前处理88

3--8--7钢铁件电镀铜预处理90

第4章单金属及合金电镀工艺92

4--1电镀锌及锌合金92

4--1--1氰化镀锌92

4--1--2碱性锌酸盐镀锌96

4--1--3氯化物镀锌100

4--1--4硫酸盐镀锌103

4--1--5电镀锌层的后处理104

4--1--6电镀锌镍合金109

4--1--7电镀锌铁合金110

4--2电镀镍及合金111

4--2--1电镀镍电极过程111

4--2--2电镀镍工艺规范112

4--2--3杂质对镀镍层的影响及消除方法118

4--2--4不合格镀层的退除120

4--2--5多层镀镍121

4--2--6电镀镍合金工艺123

4--2--7电铸镍128

4--3电镀铜及其合金129

4--3--1氰化镀铜129

4--3--2硫酸盐镀铜132

4--3--3焦磷酸盐镀铜135

4--3--4电镀铜锌合金138

4--3--5电镀铜锡合金140

4--3--6仿金电镀145

4--4电镀铬148

4--4--1概述148

4--4--2镀铬的电极过程151

4--4--3镀铬液成分及工艺条件153

4--4--4镀铬工艺158

4--4--5镀铬工艺的新发展163

4--4--6镀铬故障产生原因及排除方法168

4--4--7不良铬镀层的退除169

4--4--8代铬镀层169

4--5电镀锡及合金171

4--5--1酸性镀锡172

4--5--2碱性镀锡175

4--5--3其他镀锡工艺179

4--5--4锡须的防止与不良锡镀层的退除181

4--5--5电镀铅锡合金182

4--6电镀金184

4--6--1概述184

4--6--2电镀金溶液种类和特点185

4--6--3金的回收192

4--7电镀银及合金193

4--7--1氰化物镀银194

4--7--2无氰镀银197

4--7--3镀银前处理199

4--7--4镀银后处理200

4--7--5银镀层变色后的处理202

4--7--6电镀银在电子领域的重要应用――高速局部镀银202

4--7--7电镀银合金205

第5章特种表面装饰工艺206

5--1金属仿金表面处理206

5--2仿古铜工艺207

5--2--1红古铜的获取方法207

5--2--2青古铜的获取方法207

5--2--3铜染色剂工艺208

5--2--4实例说明208

5--3黑色装饰层209

5--4浮雕电镀与双色电镀210

5--5沙雾镍213

5--6目枪色213

5--7阴极装饰性电泳涂装214

5--7--1电泳涂料的种类与组成215

5--7--2阴极装饰性电泳涂装工艺216

5--7--3阴极装饰性电泳涂装操作条件221

5--7--4工艺管理要点222

5--7--5阴极装饰性电泳涂装设备223

第6章化学镀227

6--1化学镀镍227

6--1--1化学镀镍的机理和特点227

6--1--2化学镀镍溶液的配方组成229

6--1--3化学镀镍的工艺因素控制231

6--1--4化学镀镍的典型工艺233

6--1--5化学镀镍液的配制与维护236

6--1--6不良镀层的退除236

6--2化学镀铜237

6--2--1化学镀铜的基本原理238

6--2--2化学镀铜溶液的配方组成238

6--2--3化学镀铜的工艺因素控制239

6--2--4化学镀铜的典型工艺240

6--2--5化学镀铜溶液的配制与维护241

第7章金属的氧化、磷化和着色242

7--1铝合金氧化与着色242

7--1--1铝及铝合金化学氧化242

7--1--2铝及铝合金的电化学氧化242

7--1--3阳极氧化膜的着色与封闭246

7--1--4铝及铝合金的微弧阳极氧化248

7--2镁合金氧化与着色251

7--2--1镁合金的化学氧化251

7--2--2镁合金电化学氧化252

7--2--3不合格膜层的退除254

7--3铜及铜合金的氧化与着色255

7--3--1铜及铜合金的氧化255

7--3--2铜及铜合金的着色256

7--3--3铜及铜合金的钝化处理259

7--4不锈钢的着色259

7--4--1不锈钢着色工艺260

7--4--2不锈钢钝化处理261

7--5钢铁氧化261

7--5--1氧化膜成膜机理261

7--5--2高温型氧化处理工艺262

7--5--3其他类型氧化处理工艺264

7--6钢铁的磷化265

7--6--1磷化膜成膜机理266

7--6--2磷化处理工艺266

第8章电镀工艺设备272

8--1镀前表面处理设备272

8--1--1磨光、抛光和刷光设备272

8--1--2滚光设备274

8--1--3振动光饰机275

8--1--4超声波设备275

8--2固定槽及挂具设计276

8--2--1固定槽的结构、类型及选择276

8--2--2槽液的加热装置286

8--2--3槽液的冷却装置293

8--2--4槽液的搅拌装置296

8--3滚镀设备298

8--3--1卧式滚筒镀槽298

8--3--2倾斜潜浸式滚镀机302

8--3--3升降平移式滚镀机302

8--3--4滚镀铬机302

8--3--5溶液循环式滚镀机306

8--3--6微型滚镀机307

8--3--7振动式电镀机307

8--4电镀自动线309

8--4--1直线式电镀自动线309

8--4--2环形电镀自动线323

8--4--3带材及线材电镀自动生产线326

8--5工艺辅助设备328

8--5--1溶液过滤设备328

8--5--2干燥与除氢设备334

8--5--3自动控制仪表335

第9章电镀电源337

9--1电镀电源概述337

9--1--1电镀电源的应用现状与发展趋势337

9--1--2常用电镀电源简介338

9--2电镀电源的原理与组成338

9--3电镀电源常用的整流器件339

9--3--1整流二极管（ZP）339

9--3--2普通晶闸管（SCR）340

9--3--3绝缘栅双极晶体管（IGBT）340

9--3--4智能功率模块（IPM）341

9--3--5冷却和散热341

9--4电镀电源设备的主电路342

9--4--1单相全波可控整流电路342

9--4--2三相桥式可控整流电路342

9--4--3双反星带平衡电抗器整流电路343

9--4--4十二相整流电路344

9--4--5交流调压电路344

9--4--6IGBT斩波调压电路345

9--4--7IGBT逆变电路345

9--5电镀电源的驱动与保护电路345

9--5--1晶闸管触发电路345

9--5--2IGBT的驱动电路346

9--5--3功率器件的保护347

9--6典型电镀电源347

9--6--1实验用电镀电源347

9--6--2ZD系列硅整流电镀电源350

9--6--3KD10系列晶闸管电镀电源351

9--6--4KD20系列晶闸管电镀电源354

9--6--5GKD10系列高频开关电镀电源355

9--6--6SMD双系列脉冲电源360

9--6--7KD13型低温镀铁电镀电源361

9--6--8KMD系列脉冲氧化电源362

9--7电镀电源的功能扩展364

9--7--1多段式运行模式364

9--7--2安培小时计365

9--7--3微机接口及PLC控制365

9--8电镀电源的选择及使用365

9--8--1电镀电源的选择365

9--8--2电镀电源的使用367

9--8--3电镀电源的常见故障分析368

9--8--4维护与保养369

第10章电镀自动生产线的电器控制370

10--1直线式电镀自动生产线概述370

10--1--1直线式电镀自动生产线的结构特点370

10--1--2直线式电镀自动生产线的工作特点370

10--1--3直线式电镀自动生产线对控制系统的基本要求370

10--1--4直线式电镀自动生产线电气控制系统概述370

10--2可编程序控制器的结构和基本原理371

10--2--1PLC的基本结构371

10--2--2PLC的基本工作原理373

10--3PLC的编程语言374

10--3--1梯形图语言（STL）374

10--3--2助记符语言374

10--3--3顺序功能图语言（SFC）374

10--4三菱FX系列PLC简介375

10--4--1FX系列PLC系统的基本构成及功能375

10--4--2FX系列PLC的内部资源375

10--5FX2N系列PLC的基本指令及在电镀铬生产线上的应用379

10--5--1基本指令379

10--5--2编程规则及注意事项384

10--5--3语句表程序的编程规则386

10--5--4双线圈输出问题388

10--5--5可编程控制系统的设计388

10--5--6PLC在电镀铬自动线上的应用388

10--6FX2N系列PLC的步进指令及在电镀镍生产线上的应用397

10--6--1步进指令简介397

10--6--2状态转移图（SFC）的建立398

10--6--3PLC在电镀镍生产线上的应用398

参考文献4032100433B

第1章 单金属电镀工艺与设备1

1.1 电镀概述1

1.1.1 电镀的定义、应用及分类1

1.1.2 基本理论2

1.1.3 均镀能力和深镀能力6

1.1.4 电镀前表面预处理7

1.1.5 电镀的发展8

1.1.6 赫尔槽试验8

1.2 电镀锌工艺9

1.2.1 概述9

1.2.2 几种典型的电镀锌工艺10

1.2.3 镀锌后处理13

1.3 电镀镍工艺14

1.3.1 概述14

1.3.2 电镀瓦特镍和高氯化物镍(无添加剂)14

1.3.3 电镀镍的添加剂16

1.3.4 典型的镀镍工艺16

1.4 电镀铬工艺19

1.4.1 概述19

1.4.2 镀铬溶液分类20

1.4.3 典型镀铬工艺21

1.5 电镀金24

1.5.1 概述24

1.5.2 电镀金的发展25

1.5.3 电镀金工艺25

1.6 电镀设备26

1.6.1 电源27

1.6.2 电镀槽29

1.6.3 辅助设备30

1.6.4 电镀车间设计33

1.6.5 电镀自动生产线34

参考文献35

第2章 材料表面化学镀镍工艺与设备36

2.1 概述36

2.1.1 化学镀镍原理37

2.1.2 化学镀镍溶液38

2.2 钢铁化学镀镍工艺46

2.2.1 化学镀镍前准备47

2.2.2 化学镀镍前处理工艺47

2.2.3 钢铁化学镀镍工艺48

2.3 化学镀镍组织及性能51

2.3.1 化学镀镍的组织51

2.3.2 一般物理性能52

2.3.3 电、磁、热性能54

2.3.4 力学性能56

2.3.5 化学性能57

2.3.6 工艺性能58

2.4 铝合金化学镀镍工艺58

2.4.1 铝及铝合金化学镀镍的应用59

2.4.2 铝及铝合金化学镀镍工艺59

2.4.3 铝及铝合金化学镀镍层的后处理63

2.5 镁合金化学镀镍工艺63

2.5.1 镁合金化学镀镍的应用64

2.5.2 镁合金化学镀镍工艺64

2.6 非金属材料化学镀镍工艺69

2.6.1 ABS塑料化学镀镍工艺69

2.6.2 陶瓷化学镀镍工艺72

2.7 化学镀镍生产设备73

2.7.1 化学镀镍车间设计及自动控制系统73

2.7.2 化学镀镍设备75

参考文献76

第3章 材料阳极氧化处理工艺与设备77

3.1 氧化处理概述77

3.2 铝及铝合金阳极氧化处理77

3.2.1 概述77

3.2.2 阳极氧化膜的形成机理80

3.2.3 阳极氧化膜的组成和显微结构82

3.2.4 铝合金的阳极氧化性能83

3.2.5 典型的阳极氧化工艺83

3.2.6 铝及铝合金阳极氧化膜着色91

3.2.7 阳极氧化膜的封闭96

3.3 镁合金阳极氧化处理100

3.3.1 阳极氧化100

3.3.2 着色与封闭102

3.4 钛合金阳极氧化处理102

3.4.1 钛合金阳极氧化的用途103

3.4.2 钛合金阳极氧化工艺103

3.5 阳极氧化处理设备104

3.5.1 阳极氧化处理车间的建立条件104

3.5.2 设备选择104

3.5.3 处理槽设备105

3.5.4 加热、冷却设备105

3.5.5 过滤循环系统106

3.5.6 离子交换设备106

3.5.7 电源设备106

3.6 微弧氧化107

3.6.1 概述107

3.6.2 微弧氧化膜的形成108

3.6.3 工艺要点109

参考文献110

第4章 金属磷化与钝化处理工艺与设备111

4.1 磷化处理工艺111

4.1.1 磷化膜的用途111

4.1.2 磷化分类111

4.1.3 磷化膜的结构和性质113

4.1.4 磷化膜的形成机理116

4.1.5 磷化处理工艺116

4.1.6 影响磷化的主要因素120

4.2 磷化处理设备123

4.2.1 浸渍设备124

4.2.2 喷淋设备125

4.2.3 喷淋/半浸渍设备127

4.2.4 喷淋/泛流设备127

4.3 金属的化学钝化处理工艺127

4.3.1 铬酸盐钝化处理工艺129

4.3.2 无铬钝化130

参考文献131

第5章 不锈钢表面处理工艺与装备132

5.1 不锈钢抛光132

5.1.1 机械抛光133

5.1.2 化学抛光133

5.1.3 电化学抛光135

5.1.4 电化学设备138

5.2 不锈钢着黑色139

5.2.1 概述139

5.2.2 不锈钢着黑色工艺139

5.2.3 不锈钢发黑处理设备140

5.3 不锈钢着彩色141

5.3.1 不锈钢着彩色的方法141

5.3.2 不锈钢着色原理142

5.3.3 不锈钢着色膜生成原理143

5.3.4 因科(Inco)法着彩色144

5.4 不锈钢的化学与电化学腐蚀加工147

5.4.1 不锈钢的化学与电化学加工的用途147

5.4.2 不锈钢的化学和电化学抛光铣切147

5.4.3 三氯化铁腐蚀加工149

5.4.4 不锈钢表面刻印花纹图案的方法149

参考文献151

第6章 钢铁的化学热处理工艺与设备152

6.1 化学热处理概论152

6.1.1 化学热处理进行的依据(条件)152

6.1.2 化学热处理的过程153

6.1.3 化学热处理后的质量及效果157

6.1.4 影响化学热处理工件表面质量的因素157

6.1.5 提高化学热处理速率和质量的措施157

6.2 钢铁材料的渗碳与设备158

6.2.1 渗碳目的及条件158

6.2.2 渗碳化学原理及工艺159

6.2.3 碳势控制与碳势传感器166

6.2.4 渗碳设备171

6.2.5 碳在钢中的扩散和渗碳缓冷后的组织特点171

6.2.6 渗碳后的热处理、组织及性能172

6.2.7 渗碳件的质量检验及常见缺陷173

6.3 钢铁材料的渗氮工艺与设备175

6.3.1 渗氮的目的和条件175

6.3.2 渗氮原理176

6.3.3 渗氮工艺及设备177

6.3.4 氮在渗氮钢中的扩散与渗氮缓冷后的组织178

6.3.5 渗氮层的性能179

6.3.6 渗氮后的质量检验与常见缺陷180

6.3.7 其他渗氮方法180

6.4 钢铁材料的碳氮共渗工艺与设备181

6.4.1 碳氮共渗的特点和分类181

6.4.2 气体碳氮共渗的工艺及设备182

6.4.3 碳氮共渗层热处理后的组织和性能183

6.4.4 碳氮共渗件的质量检验及常见缺陷184

6.5 钢铁材料的渗硼工艺与设备184

6.5.1 渗硼的目的和条件184

6.5.2 渗硼方法及特点185

6.5.3 渗硼工艺及其控制186

6.5.4 渗硼层的组织和性能186

6.5.5 渗硼件的质量检验及常见缺陷187

6.6 钢铁材料的渗硅和渗金属简介188

6.6.1 渗硅188

6.6.2 渗铬189

6.6.3 渗铝189

6.6.4 渗钛、钒、铌、锰的方法及性能190

参考文献190

第7章 低维材料的表面化学处理工艺与设备192

7.1 低维材料表面化学改性的意义192

7.2 低维材料表面特性193

7.3 木质纤维材料表面化学改性处理195

7.3.1 木质纤维材料的应用背景195

7.3.2 木质纤维材料化学处理原理195

7.3.3 木质纤维材料化学处理工艺197

7.3.4 木质纤维材料化学处理设备199

7.4 无机粉末材料表面化学改性处理201

7.4.1 无机粉末表面改性的作用202

7.4.2 无机粉末常用表面改性剂202

7.4.3 无机粉末的表面化学改性原理204

7.4.4 无机粉末表面化学改性工艺207

7.4.5 无机粉末表面改性设备207

参考文献2142100433B