复合电镀

◆复合电镀的特点

通过金属电沉积的方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀地夹杂到金属层中所形成的特殊镀层叫复合镀层，这种利用金属电沉积制备复合镀层的方法叫复合电镀。

从定义我们可知，复合镀层也含有两种或两种以上的成分：①基质（体）金属：即通过还原反应而形成镀层的那种金属，是一种均匀的连续相。②不溶性固体颗粒：通常是不连续地分散于基质金属之中，组成一个不连续相。

所以，复合镀层属于金属基复合材料，如果不经过特殊的加工处理，基质金属和不溶性固体颗粒之间，在形式上是机械地混杂着的，两者之间的相界面基本上是清晰的，几乎不发生相互扩散现象，但是它们可以获得基质金属与固体颗粒两类物质的综合性能。

与熔渗法，热挤压法，粉末冶金法相比，复合电镀具有明显的优越性：

<1>不需要高温即可获得复合镀层：用热加工法一般需要500～1000^°C或更高温度处理或烧结，故很难制取含有有机物的材料，而复合电镀法大多是在水溶液中进行，很少超过90^°C。

<2>操作简单，成本低：大多数情况可在一般电镀设备、镀液、阳极、操作条件等基础上略加改造（主要是增加使固体颗粒在镀液中充分悬浮的措施等），就能用来制造复合镀层。

<3>同一基质金属可以方便地镶嵌一种或数种性质各异的固体颗粒，同一种固体颗粒也可以方便地镶嵌到不同的基质金属中。而且，改变固体颗粒与金属共沉积的条件，可使颗粒在复合镀层中的含量从0～50％或更高些的范围内变动，从而使镀层性质也发生相应的变化。

<4>可用廉价的基体材料镀上复合镀层，代替由贵重原材料制造的零部件.

◆复合镀层的分类

按基质金属可分为：如Ni基，Cu基，Ag基等.

按固体颗粒可分为：①无机的：如金刚石、石墨、各种氧化物(Al₂O₃,ZrO₂)、碳化物(SiC,WC)、硼化物颗粒等；②有机的：如聚四氯乙烯、氟化石墨、尼龙等；③金属的：如镍粉、铬粉、钨粉等。

按复合镀层用途可分为：①装饰－防护性复合镀层；②功能性复合镀层：如具有机械功能的复合镀层、具有化学功能的复合镀层、具有电接触功能的复合镀层等；③用作结构材料的复合镀层。

◆复合镀的条件

要制备复合镀层，需满足下述基本条件：

<1>粒子在镀液中是充分稳定的，既不会发生任何化学反应，也不会促使镀液分解。

<2>粒子在镀液中要完全润湿，形成分散均匀的悬浮液。为此，离子都需经过亲水处理，特别是那些疏水粒子，更应作充分的亲水处理，并要降低镀液表面张力，这样才能形成悬浮性好的镀液。

<3>镀液的性质要有利于固体粒子带正电荷，即利于粒子吸附阳离子表面活性剂及金属离子。

<4>粒子的粒度要适当。粒子过粗，易于沉淀，且不易被沉积金属包覆，镀层粗糙；粒子过细，易于结团成块，不能均匀悬浮。通常使用0.1～10μm的粒子，但以0.5～3μm最好。

<5>要有适当的搅拌，这既是保持微粒均匀悬浮的必要措施，也是使粒子高效率输送到阴极表面并与阴极碰撞的必要条件。

在满足上述条件前提下，用电镀法和化学镀法都可以得到复合镀层；但化学镀法中，沉积金属对还原剂必须要有自催化能力，以满足自催化化学沉积的要求。所以在化学镀中，以镍合金为基础材料最多。电镀法中，使用的基本材料要比化学镀广泛的多。

除搅拌、微粒处理和定期补充外，镀液配制、工艺控制与常规电镀、化学镀基本相同。

◆复合电镀的工艺特点

<1>基质金属与固体微粒分散相的选择：应根据镀层的不同用途和性能要求来选择。目前国内外曾用于复合电镀的基质金属与分散粒子列于下表中。

<2>微粒的活化处理：保证微粒在镀液中润湿并均匀地悬浮，形成表面带有电荷地胶体微粒。活化处理主要有以下三种方法：①碱处理:在10～20％NaOH溶液中煮沸5～10min后水洗数遍，再用10～15％HCl(或H₂SO₄)溶液中和；②酸处理:在60～80^°C的20～25％HCl溶液中加热10～30min后水洗数遍；③表面活性剂处理。

<3>颗粒的悬浮方法:

使固体微粒均匀地悬浮于电解液中是获得复合镀层的必要条件。搅拌可使颗粒均匀地悬浮于电解液中。搅拌方法、搅拌速度不同，微粒与金属的共沉积也不同。

颗粒悬浮的几种搅拌方法：机械搅拌法、溶液循环法、气液法、板泵法和上流反冲法等

 ◆ 复合电镀基质金属的性质

◆ 分散固体粒子的性质

◆影响复合镀层中固体微粒含量的因素

<1>固体微粒在镀液中的载荷量：一般来说，在大多数复合镀层体系中，固体微粒在镀液中的载荷量(c,V%)增加，镀层中微粒的含量(α,V%)也随之增加。但增加到一定的数值时，镀层中微粒的含量不再继续增加，有时甚至略有下降。

<2>电流密度的影响：

电流密度的影响比较复杂，有三种情况：①随电流密度提高，复合镀层中的微粒含量增加——如氨磺酸镀镍中SiC的共沉积②随电流密度提高，复合镀层中的微粒含量减小——氨磺酸镀镍溶液中TiO2的共沉积③随电流密度提高，复合镀层中的微粒出现一极大值——如Watts镀镍溶液中SiC共沉积

<3>PH值：PH值的影响也较为复杂，①PH值对镀层中微粒含量没有影响②PH值下降，微粒在镀层中的含量下降——如AL₂O₃共沉积量响（Watts镀镍溶液）③PH值下降，微粒在镀层中的含量上升——如MoS₂共沉积量。

<4>温度：温度对微粒的共沉积量影响不大。一般来说，随温度升高，微粒在阴极表面的物理吸附减弱，因而使微粒的共沉积量略有下降

<5>其它如电流波形，超声波，磁场等也有一定影响，但不是主要的。