电镀：金属表面处理的艺术，提升性能与美观的秘诀

电镀：金属表面处理的艺术，提升性能与美观的秘诀

表面处理1：电镀

电镀（）是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。是利用电解作用使金属或其他材料零件表面附着一层金属膜，以防止金属氧化（如生锈），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性（硫酸铜等）和增强美观度的工艺。许多硬币的外层也经过电镀处理。

相关效果

利用电解槽的原理在机械产品上沉积一层附着力好但性能不同于母材的金属镀层的技术。电镀层比热镀层均匀，一般较薄，为几微米至几十微米。通过电镀可以在机械产品上获得装饰性保护层和各种功能性表面层，也可以修复磨损或加工不当的工件。

此外，根据不同的电镀要求，其具有不同的功能。例如：

1、镀铜：用作打底，提高电镀层的附着力和耐腐蚀性。（铜容易氧化，氧化后铜绿不再导电，所以镀铜产品必须做铜保护）

2、镀镍：用于底镀层或外观，提高耐腐蚀性和耐磨性（现代技术中化学镀镍比镀铬耐磨性更好）。（注意现在很多电子产品如DIN插头、N插头等已经不再使用镍作为底镀层，主要是因为镍具有磁性，会影响电气性能中的无源互调）

3、镀金：改善导电接触阻抗，增强信号传输。（金最稳定，价格最昂贵。）

4、钯镍镀层：改善导电接触阻抗，增强信号传输，耐磨性比金高。

5. 锡铅镀层：提高焊接能力，正在迅速被其他替代品所取代（由于含铅，现在大多数被亮锡和哑光锡镀层所取代）。

6、镀银：改善导电接触阻抗，增强信号传输。（银性能最好，易氧化，氧化后也能导电）

电镀方法

电镀可分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀，主要与被镀零件的大小、批量有关。挂镀适用于一般尺寸的产品，如汽车保险杠、自行车车把等；滚镀适用于小零件，如紧固件、垫圈、销钉等；连续镀适用于成批生产的线材、带材；刷镀适用于局部镀层或修复。电镀液有酸性、碱性以及含铬化合物的酸性和中性溶液。无论采用何种施镀方法，与被镀零件及镀液接触的镀槽、挂具等应具有一定的通用性。

涂层分类

根据镀层成分可分为单一金属镀层、合金镀层和复合镀层三类。

若按用途分类，可分为：①防护涂层；②防护装饰涂层；③装饰涂层；④修复涂层；⑤功能涂层

单金属电镀

单金属电镀已有170多年的历史，元素周期表中有33种金属可以从水溶液中电镀，常用的有电镀锌、镍、铬、铜、锡、铁、钴、镉、铅、金、银等10余种金属。两种或两种以上元素同时沉积在阴极上所形成的镀层为合金镀层。合金镀层具有单一金属镀层所不具备的组织结构和性能，如非晶态的Ni-P合金、相图上没有的各种芯Sn合金、具有特殊装饰外观、特别高的耐蚀性和优良的焊接性、磁性等的合金镀层。

复合电镀

复合镀是在镀液中加入固体粒子，与金属或合金共同沉积，形成金属基表面复合材料，以满足特殊的应用要求的过程。根据镀层与基体金属之间的电化学性质，镀层可分为阳极镀和阴极镀两大类。当镀层金属相对于基体金属电位为负时，形成腐蚀微电池时镀层为阳极，如钢铁件上的镀锌；当镀层金属相对于基体金属电位为正时，形成腐蚀微电池时镀层为阴极，如钢铁件上的镀镍、镀锡。

根据用途可分为：

①防护镀层：如锌镀层、镍镀层、镉镀层、锡镀层、镉-锡镀层等，作为耐大气和各种腐蚀环境的防腐涂层；

②防护性。装饰镀层：如Cu-Ni-Cr、Ni-Fe-Cr复合镀层等，既起装饰作用，又起防护作用；

③装饰镀层：如金、银、铜等。仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等；

④修复性涂层：如电镀Ni、Cr、Fe等层，修复一些昂贵的易磨损零件或加工超差的零件；

⑤功能涂层：如Ag、Au等导电涂层；Ni-Fe、Fe-Co、Ni-Co等磁性涂层；Cr、Pt-Ru等高温抗氧化涂层；Ag、Cr等反射涂层；黑铬、黑镍等减反射涂层；硬铬、Ni.SiC等耐磨涂层；Ni.VIEE、Ni.C(石墨)减摩涂层；Pb、Cu、Sn、Ag等可焊接涂层；防渗碳镀铜层等。

工作准则

电镀需要低压大电流电源通入电镀槽，由镀液、被镀部位（阴极）和阳极组成的电解装置。镀液的成分因镀层不同而不同，但都含有提供金属离子、能形成网络的主盐。

与主盐中的金属离子形成络合物的络合剂、用于稳定溶液pH值的缓冲剂、阳极活化剂以及特殊的添加剂（如光亮剂、晶粒细化剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂和防雾剂等）。电镀过程是在外加电场作用下，镀液中的金属离子通过电极反应被还原为金属原子，在阴极上沉积金属的过程。因此，这是一个包括液相传质、电化学反应和电结晶等步骤的金属电沉积过程。

在盛有电镀液的镀槽中，将清洗干净并经过特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀层金属制成阳极，两极分别接直流电源的负极和正极。电镀液是由含有镀层金属的化合物、导电盐、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。接通电源后，电镀液中的金属离子在电位差的作用下向阴极移动形成镀层。由阳极形成的金属离子进入电镀液中，维持镀层金属离子的浓度。有些情况下，如镀铬，要用铅或铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、传导电流的作用。电解液中铬离子的浓度需要通过定期向镀液中加入铬化合物来维持。 电镀过程中，阳极材料的质量、电镀液的组分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层质量，需及时控制。

首先，电镀液有六大要素：主盐、附加盐、络合剂、缓冲剂、阳极活化剂、添加剂。

电镀原理包括电镀溶液、电镀反应、电极及反应原理、金属电沉积过程四个方面。

电镀反应中的电化学反应：下图是电镀装置示意图，被镀部分为阴极，接直流电源负极，金属阳极接直流电源正极。阳极与阴极均浸没在镀液中。当在阴极与阴极之间加上一定的电位时，在阴极发生如下反应：从镀液内部扩散到电极与镀液界面的金属离子Mn+从阴极获得n个电子，被还原为金属M。另一方面，阳极则发生与阴极完全相反的反应，即金属M在阳极界面溶解，放出n个电子，生成金属离子Mn+。