电镀工艺概述——表面工程在线服务网

电镀是在金属和非金属制品的表面通过电化学的方法使金属化合物还原为金属，并形成符合要求的平滑致密的金属层的过程。其中，使金属化合物还原为金属的过程，称为电沉积。换而言之，电镀是用电沉积的方法在金属和非金属制品表面形成符合要求的平滑致密的金属层的过程。
电镀属于镀层被覆表面处理的范畴，是获得金属镀层的先进方法之一。电镀时可通过控制工艺条件(电镀时间、电流密度等)得到所需要的镀层厚度，并可在大多数金属材料上镀金属或合金层，还可通过一些特殊处理方法，在某些非金属材料上镀覆金属层。电镀过程与获得熔射镀层、热熔镀层、真空蒸发沉积镀层及真空气相镀层等相比较，其工艺设备简单，操作也较容易控制，因此电镀工艺在生产和科研部门得到了最广泛的应用
一、电镀的目的和对镀层的要求
1．电镀的目的
依据于对制品要求的差异，可通过电镀在它们的表面上形成各种不同性质的金属镀层。随着生产和科技的进步，电镀工艺所涉及到的学科领域越来越宽广，并对于镀层的要求也愈来愈高。电镀的主要目的有两个方面：
（1）提高金属制品或零件的抗腐蚀能力，赋予制品或零件表面以装饰性的外观。
（2）使制品或零件的表面具有某种特殊的功能，例如提高表面的硬度、耐磨性、导电性、磁性及高温抗氧化性等，以及减小零件接触面间的滑动摩擦，增强金属表面的反光能力，使零件便于钎焊，防止射线对制品的破坏作用，防止零件热处理时渗碳或渗氮，等等。
对于第一方面目的性的镀层通常称为防护性镀层或防护装饰性镀层；对于第二种目的的镀层则统称为功能性镀层。
2．对镀层的要求
不同金属的镀层有不同的特性，同一种镀层因应用场合差异则要求也不同。作为金属镀层，无论其品种和性质如何，应有的共同要求是：镀层结构细致紧密，镀层厚度均匀一致，镀层与基体材料的结合牢固等。提出这些要求是因为要有效防止基体金属的腐蚀，镀层必须是紧密无孔的，为保证制品或零件的使用寿命，镀层厚度必须均匀一致，否则镀层最薄处会首先磨损掉，导致提前报废；又如镀层与基体间结合不牢固，则此种镀层并无实际的使用价值，因此，上述这些要求是电镀工艺必须严格控制的重要质量因素。
二、电镀镀层的分类
电镀镀层的分类方法很多。例如，可按镀层的使用目的分，也可按镀层的组合情况分，还可按金属腐蚀过程中镀层与基体间的电化学关系分，其中以按镀层的使用目的分类应用较为普遍。据此将镀层分为防护性镀层、防护—装饰性镀层和功能性镀层等。
1．防护性镀层
这种镀层主要用于防止金属制品及零件的腐蚀。根据制品材料、使用环境及工作条件等，可选用不同的金属镀层。如钢铁制品在一般大气腐蚀条件下，可用锌镀层保护，而在海洋气候条件下，可用镉镀层保护，对于接触有机酸的黑色金属制品(如食品容器)则应选用银镀层，银镀层不仅防锈力强，且产生的腐蚀产物对人体无害。
2．防护—装饰性镀层
这种镀层不但能防止制品零件腐蚀，而且还能赋予制品及零件以某种经久不变的光泽外观。这类镀层的使用量很大，而且多半是多层的，即首先在基体上镀“底”层，然后再镀“表”层，有时甚至还有中间层，这是因为很难找到一种单一的金属镀层，能同时满足防护与装饰的双重要求。某些镀层虽然防腐能力强，但在使用条件下不能经久保持光泽，且质软，易磨损，另一些镀层虽然防腐能力较差，但它能赋予制品以悦目的光泽外观，且不易磨损掉。利用镀层不同的优点，进行适当的搭配，可获得既抗蚀又光泽耐磨的多层防护—装饰性镀层。在国内以往防护—装饰性镀层多用铜锡合金作为底层。其防腐能力较强但易氧化变色，然后再镀上一层光亮铬镀层。它既具有经久不变的银蓝色光泽，又耐磨。近来国内采用铜—镍—铬多层防护—装饰性镀层的制品在增多，如轿车、自行车和钟表等的外露光泽镀层均属此类。
3．功能性镀层
这种镀层的作用是使制品在某种使用条件下具有某种特殊的功能。常用的功能性镀层有耐磨和减磨镀层、热加工用镀层、可焊性镀层、导电性镀层、磁性镀层及高温抗氧化镀层等。功能性镀层在工业技术中有其特殊的重要作用。
三、典型镀层
制品的外露件中广泛应用防护—装饰性镀层，它是与产品设计密切相关的一类镀层，有关这类镀层的典型电镀工艺介绍如下。
1．镀铜
(1)铜镀层的性质及用途。铜镀层呈美丽的玫瑰色，性质柔软，富有延展性，易于抛光，并具有良好的导热性和导电性。但它在空气中易于氧化，从而迅速失去光泽，因而不适合作为防护—装饰性镀层的“表”层。
铜镀层主要用于钢铁件多层镀覆时的“底”层，也常作为镀锡、镀金和镀银时的“底”层，其作用是提高基体金属与表面或(或中间)镀层的结合力，同时也有利于表面镀层的沉积。当铜镀层无孔时，可提高表面镀层的抗蚀性，如在防护—装饰性多层电镀中采用厚铜薄镍的电镀工艺的优点就在于此，并可节省贵重的金属镍。
(2)全光亮酸性镀铜。镀铜的工艺很多，其中广泛使用的有氰化物镀铜，焦磷酸盐镀铜及全光亮性镀铜等。全光亮性镀铜能直接从镀槽中获得高整平性的镜面光泽镀层，这对防护—装饰性镀层是至关重要的。我国研制成功的有M—N全光亮酸性镀铜及SH—110全光亮酸性镀铜工艺，其中使用的电解液的性能稳定，成本低廉，允许使用的电流密度高，可强化生产，允许的温度变化范围较宽，特别是温度的上限可达40℃。由于这种电解液中使用了高效整平光亮剂，可直接获得镜面光泽镀层，可免去繁重的抛光工序，为多层电镀的自动化创造了条件，在全光亮酸性镀铜方面我国处于世界上领先地位。
这种镀铜工艺目前存在的缺点是电解液的分散能力还不及氰化物镀铜及焦磷酸盐镀铜，并要求及时控制各种有机添加剂，且最好采用连续过滤电解液，以保证获得高质量的镀层。在钢铁制品上直接用酸性硫酸铜电解液镀铜的工艺问题至今还未解决，因此，钢铁制件在酸性镀铜之前，还必须有预镀过程。
2．镀镍
(1)镍镀层的性质及用途。金属镍具有很强的钝化能力，可在制件表面迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气和某些酸的腐蚀，所以镍镀层在空气中的稳定性很高。在镍的简单盐电解液中，可获得结晶极其细小的镀层，它具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层具有镜面般的光泽，同时在大气中可长期保持其光泽。此外，镍镀层还具有较高的硬度和耐磨性。根据镍镀层的性质，它主要用做防护—装饰性镀层的底层、中间层和面层，如镍—铬镀层，镍—铜—镍—铬镀层、铜—镍—铬镀层及铜—镍镀层等。
由于镍镀层的孔隙率较高，只有当镀层的厚度在25μm以上时才是无孔的，因此一般不用镍镀层作为防护性镀层。
镍镀层的生产量很大，镀镍所消耗的镍量约占全世界镍总产量的10％。
(2)光亮镀镍。镀镍的方法很多，如镀暗镍，光亮镀镍，多层镀镍及镀黑镍等。获得光亮镍镀层的方法有机械抛光法、化学浸亮法和采用光亮添加剂的光亮镀镍法。其中以采用光亮添加剂的光亮镀镍法最好，此法不仅可以得到质量合格的光亮镀层，而且省略了繁重的抛光工序，能减轻对环境的污染，能节约药品、材料和工时，因此可提高生产效率。
光亮镀镍中使用的光亮剂绝大部分是有机光亮剂，其用量少，且效果显著。在镀液的同时加入的光亮剂，按其作用有初级光亮剂(第一类光亮剂)和次级光亮剂(第二类光亮剂)。常用的初级光亮剂有2，8—萘二磺酸、2，8—萘二磺酸钠和糖精等，它们的主要作用是使镀层的晶粒细小，能获得结晶细致的半光亮镀层。加入初级光亮剂的作用是在镀层中产生压应力，这能抵消次级光亮剂引起的拉应力，因而可减小镀层的内应力。初级光亮剂与次级光亮剂联合使用，还能增加镀层的延展性。
常用的次级光亮剂有香豆素、1，4—丁炔二醇和近年研制的以1，4—丁炔二醇及环氧丙烷为原料合成的全光亮镀镍的光亮剂等，它们的作用是产生全光亮镀层。但当它们单独使用时效果不明显，会使镀层产生较大的拉应力，并且镀层脆性大，允许使用的电流密度范围也不够宽。若把次级光亮剂和初级光亮剂联合使用时，则能在较宽的电流密度范围内获得全光亮镀层，并且整平快，出光快，同时也使内应力和脆性减小。
3．镀铬
(1)铬镀层的性质及用途。铬为银白色略带蓝光色泽的金属。铬镀层具有很高的硬度和耐磨性，其硬度超过最硬的淬火钢，仅次于金刚石。铬镀层耐热性好，500℃以下其硬度及颜色均无明显变化。在预先经过抛光的表面上镀铬，可得到银蓝色具有镜面光泽的镀层。铬具有很强的钝化能力，在制件表面很容易生成极薄的钝化膜，并在潮湿空气中不发生变化，能长久保持其光泽的外观，呈现出类似贵金属的外观，有极好的装饰性。
由于铬镀层具有许多优异性能，所以镀铬工艺得到广泛的应用，如镀装饰铬可用做防护—装饰性镀层的表层，又如火车、汽车、自行车、医疗器械、轻工产品、金属家具等的外露部件都需镀覆装饰铬。装饰铬层的光泽性好，反光能力强，也常用做反光镜面。由于铬镀层具有优良的硬度及耐磨性，所以镀硬铬、松孔铬、乳白铬和镀双层铬等工艺广泛用在轴类、切削工具类、发动机汽缸、活塞环、量具刃具等零部件的加工工艺中。
(2)镀装饰铬(镀亮铬)。镀铬工艺中应用最普遍的是镀装饰铬和镀硬铬。镀装饰铬的镀覆时间短(一般只镀58分钟)，镀层很薄，要求被镀制品表面全部覆盖，并且镀层外观光亮、美观，有像镜面一样的银蓝色光泽，为此应采用深镀能力好和铬酐浓度很高的电解液(铬酐含量为300500g／L)。对于形状复杂的镀件，除了使用象形阳极和防护阴极外，还须施加冲击电流。
四、塑料电镀
塑料制品须进行镀层被覆处理时，应在表面粗化、除油、敏化、活化、还原及化学镀一系列前处理之后，在其表面形成一个导电的金属膜，从而为塑料制品创造有如金属制品表面电镀的条件。由于化学镀仅是给塑料制品表面施加一层导电膜，因此一般都镀得较薄。为了满足塑料制品的装饰性等要求，需要在其上继续镀上其他金属层，此即塑料电镀工艺。至于具体采用何种电镀工艺，则取决于化学镀金属的类型及对塑料制品的使用要求。
1．塑料制品经过化学镀铜后的加厚
化学镀铜后的制件一般都用电镀铜加厚镀层，除强碱性氰化物镀铜工艺不适用外，其他像酸性镀铜和焦磷酸盐镀铜等工艺均可采用。值得注意的是化学镀铜层不应被玷污，否则要用弱碱液除油，其次是镀铜前应用5％H2SO4弱酸浸蚀以活化表面，不论用何种镀液均应带电下槽，以免将薄铜层蚀坏，并应以较小的电流密度(约0.3A/dm2)开始电镀，以减小“烧掉”薄铜层的危险性，待电镀58分钟后，再将电流密度增至规定的范围。
2．塑料制品经过化学镀镍后的加厚
经过化学镀镍的制品如有玷污也须用碱液除污。由于化学镀镍层比电镀镍层更易钝化，因此用稀盐酸或稀硫酸活化后，最好镀上一层闪镀镍，此工艺规范如下：用氯化镍为100g/L，用盐酸为100ml/L;电流密度为2A/dm2；电镀时间为25分钟。对形状复杂的零件可在提高氯化物含量（3060g/L）的一般镀镍液中直接电镀加厚。制件在闪镀镍后，也可进行光亮酸性镀铜。
塑料制作无论经过化学镀铜还是化学镀镍，若要求其镀层是防护装饰镀层时，最好采用电镀光亮铜、光亮镍后套铬的电镀工艺，并应尽量避免机械抛光，否则镀层易“起鼓”或“脱皮”。

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2006-08-23

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	等级：略有小成文章：7 积分：29 注册：2007-11-09		概括性太强,如果在具体,在细致一些就更好了

2007-11-17

	lovel				3楼


	等级：初学乍练文章：1 积分：7 注册：2007-12-12		太太有用了/有多的相关知识就好了/

2007-12-12

	zhang8				4楼


	等级：初学乍练文章：1 积分：7 注册：2008-04-09		很高兴这是我找了很久的资料，真的是太好了~~

2008-04-09

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