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、电镀新工艺介绍 .1合金电镀 合金电镀一直是电镀新工艺开发关键领域。以往为替换昴贵镀镍而开发铜锡合金，就曾经是一个新工艺。现在代镍和节镍镀层，也全部是多种合金。因为合金能够综合单一金属优点，并含有单一金属所不含有新特征，比如硬度、耐腐蚀性、功效性等。现在已经认识到，电镀作为一个湿法冶金技术，能生产出用电、热方法做不到新合金。包含在制作非晶态材料和纳米材料方面，电镀技术全部是有优势。 合金电镀原理在传统理论中是要求两种共沉积金属电极电位要靠近，假如一个电位较正，另一个电位较负，就要采取络合剂将正电位金属离子络合，使之放电电位向负方向移动，和另一金属电位相近，达成共沉积目标。这在现在也仍然对合金新工艺开发有指导意义。不过现在越来越多合金中另一个成份量很小，就是这种少许金属分散在另一金属中，却改变了金属性能。用传统冶金学见解是这些掺入金属是占据在主体金属一些晶格位上，从而改变了金属物理性能。但实际上，用火法冶金极难把微量金属分散到另一金属中去，而采取电镀方法则比较轻易做到。不过电镀方法得到合金结构是否符合冶金学原理，则是值得探讨课题。 现在已经得到应用新合金工艺有锌系列，镍系列，铜系列，锡系列，银系列等。 锌作为钢铁优良廉价防护性镀层被广泛地采取 , 不过自从日本汽车打进欧洲和北美市场,汽车耐盐防护性就提到了议事日程。1在开展高耐蚀性镀层研究中，锌合金研究引人注目。最先出现是锡锌合金，这种合金含锌量在左右时耐盐水喷雾时间最长，出现红锈时间可达个小时以上。最开始进入实用化工艺是年代末有机羧酸中性镀液，以后有柠檬酸镀液，现在我企业已经开发出硫酸盐光亮镀锡锌工艺。在锡锌工艺以后出现是锌镍工艺。这种工艺因为含镍量在，成本比锡锌要低，所以很快得到普及。最先出现是用于钢板连续电镀硫酸盐工艺，这大约在年前后。以后开发出氯化铵型工艺，现在比较成熟是碱性锌酸盐工艺。这种工艺特点是抗腐蚀性能尤其好，不经钝化镀层耐盐雾到出现红锈时间在小时以上。在高温下也仍能维持其优良防护性能。所以在汽车等行业有较多应用。 在锌镍开发以后两年，锌铁工艺就进入了实用化。锌铁和前面工艺不一样是铁含量很小，只在 0.2 到 0.6 左右。即使以前有用于钢板电镀锌铁合金，其含铁量在，但现在进入实用还是这种低铁含量镀层。比较成熟有锌酸盐工艺。其耐蚀性也很好，但一定要经过钝化才能有高耐蚀性，当含铁量在 0.4 左右时，出现红锈盐水喷雾时间可达小时以上。现在，我企业已经开发出氯化钠型锌铁新工艺，并有黄色、彩色等高耐蚀性钝化产品。 在欧洲还有用锌钴合金工艺,这种工艺和锌铁一样,能够不用银盐做出黑色钝化膜。含钴量也仅在1%左右. 镍一直是电镀加工工业中关键镀种，因为镍资源担心和价格昂贵，开发镍合金电镀是节镍一个选择。同时，有些镍合金功效性能也是市场所需要，所以，镍基合金应用也很广泛。镍铁合金不仅可节省部分镍，而且镀层性能也比纯镍镀层要好。这种镀层含铁量在 7%-30% 左右，镀层中含铁量和镀液中镍铁百分比成正比。也有采取镍锰铁合金电镀工艺报导。 用于装饰镍合金更多，尤其是黑色镀层方面，不少是用镍合金，比如镍锡，镍钴，镍镉等。铜镍合金更是在装饰电镀中有较多应用。 铜合金如铜锡合金，铜锌合金，很早就有大量应用。这方面新工艺主攻方向是以非氰化物络合物来替换氰化物，比如焦磷酸盐，柠檬酸盐镀铜合金等。锡作为钎焊性镀层关键是用在电子电镀行业，但也能够用在装饰和防护方面，比如代银锡合金，用于罐头盒防腐镀锡工艺等。但关键还是电子工业中有大量应用，现在用得最多仍然是锡铅合金。也有锡铈，锡铋等。目前趋势是采取无氟和无铅新工艺替换老工艺。其它贵金属合金关键是用在装饰和功效性方面，这里就不一一加以介绍。正如前面讲到，因为合金电镀技术开发可能产生出部分新合金，这不仅在表面处理业相关键意义，对材料学科也相关键意义。所以，在新世纪，对合金电镀研究仍会加紧进行。 尤其是在多元合金，包含三元、四元合金等开发上还有很大空间 2.2电子电镀 如前所述，二十一世纪被称为高信息化世纪。所谓高信息化世纪就是以因特网为传输工具信息爆炸世纪。在这个世纪内，电子产品品种和产量将有愈加快更大发展，这给电子电镀业也带来很大机遇和挑战。所以，现在新工艺开发有很大比重将放在电子电镀方面。 所谓电子电镀就是用于电子产品或电子工业电镀技术。用于电子行业镀层有很多，包含导电性镀层，钎焊性镀层，信息载体镀层，电磁屏蔽镀层，电子功效性镀层，印刷电路板电镀，电子构件防护性镀层，电子产品装饰性镀层等。电子电镀工艺除了少数是利用了传统工艺以外，大多数是近几十年开发新工艺。比如非金属电镀新工艺，化学镀新工艺，贵金属电镀新工艺，合金电镀新工艺等。 以印刷线路板电镀为例，它是以孔金属化为中心综合了前处理、化学镀、电镀、退镀等技术工艺。印刷线路板是上世纪六十年代开始应用于电子产品，伴随电子元件高密度化和集成化，单面和双面线路板已经不能满足高密度和微型化需求，所以多层印刷线路板技术应运而生。现在，多层板孔化及图形电镀技术，代表着一个国家电子工业水平。 化学镀中多种化学镀镍技术，更是在电子工业中有举足轻重作用。从电磁屏蔽到硬盘电镀，全部要用到化学镀镍。当然化学镀不仅仅是用于电子行业，在其它很多行业全部相关键价值，比如在石油化工行业，部分管道内壁防护就在采取化学镀镍技术。2 . 3功效性电镀 功效性电镀实际上是一个含义较广概念，它函盖了电子电镀、减磨电镀、耐磨电镀、和全部有尤其要求电镀技术。能够说举凡对产品或材质表面有电学、力学、光学、生物学等方面要求而经过电镀加工能够满足其要求镀层，全部能够叫功效性镀层。 显然，要满足上述多种要求，光老工艺是不行，所以，在功效性电镀中新工艺百分比是最高。现在引发各方面关注是多种复合电镀技术。复合电镀是指在单金属电镀或合金电镀溶液中分散部分功效性微粒，使之在电镀过程中和金属或合金共沉积，从而使被镀表面得到一些特定性能。 大家常常见到沙面镀镍工艺，有一个就是采取了分散微粒措施。早期复合电镀载体大多数是采取镀镍工艺，现在已经发展到采取镀锌工艺为载体，深入发展到以化学镀为载体。 用来做分散体微粒有香料、磨料如金刚砂、 SiC 、 Al 2 O 3 等，也有颜料、石墨、二硫化钼等。由这些微粒性能能够得悉分散有它们镀层含有什么样功效。 还有很多新工艺，全部能够包含在功效性电镀范围。能够预料，以后电镀新工艺开发方向将关键是应用于电子行业或有特殊要求行业功效性电镀技术。对二十世纪后期以合金电镀和电子电镀、功效性电镀为主电镀新工艺作了简明回顾，对二十一世纪电镀技术在研制新材料尤其是纳米材料中作为做了展望。 3 电镀技术在新世纪展望 3.1贴近现代工业需要 二十一世纪对工业有很多苛求，要求高质量、高苛刻、高效率同时，还要节能节耗和保护环境。所以，开发高效节能而又无或少污染电镀新工艺将是一个长久任务。 伴随自动化技术普及和观念更新，新世纪电镀工艺将更多地在设备上做文章，大电流短时间高速电镀过程将会普及，温度、浓度、 pH 值等控制和镀液净化等全部将逐步向全自动化发展。无排放电镀工艺将出现。这些全部是为愈加适合工业各界对电镀需要，只有贴近现代工业多种需要开发新工艺，电镀加工工业本身在新世纪才有立足之地。 3.2制造新型材料 电镀技术传统上是用于防护和装饰用途，但伴随电镀技术进步，电镀加工已经不仅仅只用于防护和装饰领域，而且能够成为一个关键新材料生产工具。 电镀技术已经成功地用来制作非晶态材料。非晶态材料是相对结晶材料而言新型材料，它在硬度、强度、耐腐蚀性能等方面全部比传统材料要好。 现在大家常常能听到一个词，就是“纳米”。二十一世纪也被称为纳米世纪。所谓纳米是一个物质聚集状态，当原子或分子处于千万分之一米到亿分之一米范围时，显示出部分新性质。当材料结晶大小介于多个或几十个纳米时，这种材料就有了意想不到新特征。比如几纳米长电极，就能够将芯片运行速度提升几万倍；由纳米材料制成金属强度比一般金属高十几倍，而本身象橡胶一样富有弹性；纳米陶瓷保留了陶瓷耐高温和高强度特征却又表现出塑性。还有很多相关纳米神奇性能和应用小说。总而言之，大家对纳米寄予了很大期望。 现在世界上纳米晶体材料制作技术能够分为三大类：一是外力合成法，如机械研磨；二是电沉积方法，如电镀沉积、等离子体沉积；三是相变界面形成法。其中电镀方法和其它方法相比有其本身特点，一是很多单一金属能够被电镀出来，二是技术难度相对较小。所以，伴随对纳米材料研究和需求增加，使用电镀技术来研制和生产纳米材料将不会是很远事情。3.3电镀成型说起电镀成型，很轻易让人想到电铸。但这里所说电镀成型和传统电铸有其不一样之处。电铸需要有一个母型或模胎，再在上面电铸后成型。而电镀成型是指在没有母型情况下，在特制电解液内，由电极进行选择性间歇放电来进行电沉积，当这种放电受电脑控制时，能够依据电脑内存放信息镀出所需要形状。 这听起来像科学幻想，但很多发明正是源于科学幻想。相信在更多富有想象力电镀技术工作者努力下，电镀技术还会有更多用途被开发出来。经过考察乳酸、丙二酸、柠檬酸和无机酸浓度对工艺影响，确定了适宜中温酸性化学镀镍工艺，其中复合络合剂由乳酸和无机酸L组成，含量均为10ml/L。测定了该中温酸性化学镀镍沉积速度和镀层结协力、硬度、耐蚀性和磷含量，并经过扫描电镜观察了镀层形貌及微观结构。结果表明，该中温化学镀镍层光亮平整、结构致密均匀、显微硬度可达480HV，耐硝酸点蚀时间大于180s, 磷含量为7.50，镀速达20m/h。该工艺可和高温化学镀镍媲美。镀覆方法1 化学气相沉积 chemical vapor deposition用热诱导化学反应或蒸气气相还原于基体凝聚产生沉积层过程。2 物理气才目沉积 physical vapor deposition通常在高真空中用蒸发和随即凝聚单质或化合物方法沉积覆盖层过层。3 化学钝化 chemical passivation用含有氧化剂溶液处理金属制件，使其表面形成很薄钝态保护膜过程。4 化学氧化 chemical oxidation 经过化学处理使金属表面形成氧化膜过程。5 阳极氧化 anodizing金属制件作为阳极在一定电解液中进行电解，使其表面形成一层含有某种功效(如防护性，装饰性或其它功效)氧化膜过程。6 化学镀(自催化镀) autocalytic plating在经活化处理基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层过程。7 激光电镀 1aser electroplating在激光作用下电镀。8 闪镀 flash(flash plate)通电时间极短产生薄镀层电镀。9 电镀 electroplating利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好金属或合金沉积层过程。10 机械镀 mechanical plating在细金属粉和适宜化学试剂存在下，用坚硬小圆球撞击金属表面，以使细金属粉覆盖该表面。 11 浸镀 immersion plate由一个金属从溶液中置换另一个金属置换反应产生金属沉积物，比如：Fe+Cu2+Cu+Fe2+ 12 电铸 electroforming经过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品(能将铸模和金属沉积物分开)过程。13 叠力口电流电镀 superimposed current electroplating在直流电流上叠加脉冲电流或交流电流电镀。14 光亮电镀 bright plating在合适条件下，从镀槽中直接得到含有光泽镀层电镀。15 合金电镀 alloy plating在电流作用下，使两种或两种以上金属(也包含非金属元素)共沉积过程。16 多层电镀 multiplayer plating在同一基体上前后沉积上几层性质或材料不一样金属层电镀。17 冲击镀 strike plating在特定溶液中以高电流密度，短时间电沉积出金属薄层，以改善随即沉积镀层和基体间结协力方法。18 金属电沉积 metal electrodeposition借助于电解使溶液中金属离子在电极上还原并形成金属相过程。包含电镀、电铸、电解精炼等。19 刷镀 brush plating用一个同阳极连接并能提供电镀需要电解液电极或刷，在作为阴极制件上移动进行选择电镀方法。20 周期转向电镀 periodic reverse plating电流方向周期性改变电镀。21 转化膜 conversion coating 金属经化学或电化学处理所形成含有该金属化合物表面膜层，比如锌或镉上铬酸盐膜或钢上氧化膜。22 挂镀 rack plating利用挂具吊挂制件进行电镀。23 复合电镀(弥散电镀) composite plating用电化学法或化学法使金属离子和均匀悬浮在溶液中不溶性非金属或其它金属微粒同时沉积而取得复合镀层过程。24 脉冲电镀 pulse plating用脉冲电源替换直流电源电镀。25 钢铁发蓝/黑(钢铁化学氧化) bluing (chemical oxide)将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性溶液中，使其表面形成通常为蓝(黑)色氧化膜过程。26 高速电镀 high speed electrodeposion为取得高沉积速率，采取特殊方法，在极高阴极电流密度下进行电镀过程。27 滚镀 barrel plating 制件在回转容器中进行电镀，适适用于小型零件。28 塑料电镀 plating on plastics在塑料制件上电沉积金属镀层过程。29 磷化 phosphating在钢铁制件表面上形成一层难溶磷酸盐保护膜处理过程。镀前处理和镀后处理1 镀前处理 preplating为使制件材质暴露出真实表面和消除内应力及其它特殊目标所需除去油污、氧化物及内应力等前置技术处理。2 镀后处理 postplating为使镀件增强防护性能、装饰性及其它特殊目标而进行(如钝化、热熔、封闭和除氢等等)电镀后置技术处理。3 化学抛光 chemical polishing金属制件在一定溶液中进行处理以取得平整、光亮表面过程。4 化学除油 alkaline degreasing借皂化和乳化作用在碱性溶液中清除制件表面油污过程。5 电抛光 electropolishing金属制件在适宜溶液中进行阳极极化处理以使表面平滑、光亮过程。 6 电解除油 electrolytic degreasing金属制件作为阳极或阴极在碱溶液中进行电解以清除制件表面油污过程。7 电解浸蚀 electrolytic pickling 金属制件作为阳极或阴极在电解质溶液中进行电解以清除制件表面氧化物和锈蚀物过程。8 浸亮 bright dipping金属制件在溶液中短时间浸泡形成光亮表面过程。9 机械抛光 mechanical polishing借助高速旋转抹有抛光膏抛光轮以提升金属制件表面平整和光亮程度机械加工过程。10 有机溶剂除油 solvent degreasing利用有机溶剂清除制件表面油污过程。11 光亮浸蚀 bright pickling用化学或电化学方法除去金属制件表面氧化物或其它化合物使之展现光亮过程。12 粗化 roughening用机械法或化学法使制件表面得到微观粗糙，使之由憎液性变为亲液性，以提升镀层和制件表面之间结协力一个非导电材料化学镀前处理工艺。13 敏化 sensitization将粗化处理过非导电制件于敏化液中浸渍，使其表面吸附一层还原性物质，方便随即进行活化处理时，可在制件表面还原贵金属离子以形成活化层或催化膜，从而加速化学镀反应过程。 14 汞齐化 amalgamation (blue dip)将铜或铜合金等金属制件浸在汞盐溶液中，使制件表面形成汞齐过程。15 刷光 brushing旋转金属或非金属刷轮(或刷子)对制件表面进行加工以清除表面上残余附着物,并使表面展现一定光泽过程。16 乳化除油 emulsion degreasing用含有有机溶剂、水和乳化剂液体除去制件表面油污过程。17 除氢 removal of hydrogen (de-embrittlement )金属制件在一定温度下加热或采取其它处理方法以驱除金属内部吸收氢过程。 18 退火 annealing退火是一个热处理工艺，将镀件加热到一定温度，保温一定时间后缓慢冷却热处理工艺。退火处理可消除镀层中吸收氢，减小镀层内应力，从而降低其脆性；也能够改变镀层晶粒状态或相结构，以改善镀层力学性质或使其含有一定电性、磁性或其它性能。19 逆流漂洗 countercurrent rinsing制件运行方向和清洗水流动方向相反多道清洗过程。 20 封闭 sealing 在铝件阳极氧化后，为降低经阳极氧化形成氧化膜孔隙率，经由在水溶液或蒸汽介质中进行物理、化学处理。其目标在于增大阳极覆盖层抗污能力及耐蚀性能，改善覆盖层着色持久性或给予别所需要性质。21 着色能力 dyeing power 染料在阳极氧化膜或镀层上附着能力。22 退镀 stripping退除制件表面镀层过程。23 热扩散 thermal diffusion加热处理镀件，使基体金属和沉积金属(一个或多个)扩散形成合金层过程。24 热熔 hot melting 为了改善锡或锡铅合金等镀层外观及化学稳定性，在比镀覆金属熔点稍高温度下加热处理镀件，使镀层表面熔化并重新结晶过程。25 着色 colouring让有机或无机染料吸附在多孔阳极氧化膜上使之展现多种颜色过程。26 脱色 decolorization用脱色剂去除已着色氧化膜上颜色过程。27 喷丸 shot blasting用硬而小球，如金属丸喷射金属表面过程，其作用是加压强化该表面，使之硬化或含有装饰效果。28 喷砂 sand blasting喷射砂粒流冲击制件表面而达成去污、除锈或粗化过程。29 喷射清洗 spray rinsing 用喷射细液流冲洗制件以提升清洗效果，并节省用水清洗方法。30 超声波清洗 ultrasonic cleaning 用超声波作用于清洗溶液，以更有效地除去制件表面油污及其它杂质方法。31 弱浸蚀 acid dipping金属制件在电镀前浸入一定溶液中，以除去表面上极薄氧化膜并使表面活化过程。32 强浸蚀 pickling将金属制件浸在较高浓度和一定温度浸蚀液中，以除去其上氧化物和锈蚀物等过程。33 缎面加212 satin finish 使制件表面成为漫反射层处理过程。经过处理表面含有缎面状非镜面闪烁光泽。34 滚光 barrel burnishing 将制件装在盛有磨料和滚光液旋转容器中进行滚磨出光过程。35 磨光 grinding借助粘有磨料磨轮对金属制件进行抛磨以提升制件表面平整度机械加工过程。测试和检验方法1 大气暴露试验atmospheric corrosion test在不一样气候区暴晒场按要求方法进行一个检验镀层耐大气腐蚀性能试验。2 中性盐雾试验(NSS试验) neutral salt spray test(NSS-test)利用要求中性盐雾试验镀层耐腐蚀性。3 不连续水膜water break 制件表面因污染所引发不均匀润湿性而使其水膜不连续现象，这是一个检验清洗程度方法。 4 pH计 pH meter测定溶液pH值仪器。5 孔隙率 porosity单位面积上针孔个数。6 内应力 internal stress在电镀过程中因为种种原因引发镀层晶体结构改变，使镀层被拉伸或压缩，但因镀层已被固定在基体上，遂使镀层处于受力状态，这种作用于镀层内力称为内应力。7 电导仪 conductivity gauge测量电解质溶液电导率仪器。8 库仑计(电量计) coulomb meter依据电解过程中电极上析出物质量或体积(对于气体)来计量经过电量仪器。9 旋转圆盘电极 rotating disk electrode测定溶液体系扩散系数和电化学参数一个电极。它是将金属棒嵌于同心塑料圆筒中，金属棒底面为电极工作面，电极同转动马达转动轴连接，整体固定在稳定座架上，电极工作面垂直转轴，其圆心对准转轴心。这么，电极转动时紧贴电极工作面液相建立起一个厚度和转速相关均一、稳定扩散层。 10 旋转环盘电极 rotating ring disk electrode环盘电极是在圆盘电极工作面上装有和其同心环电极，环和圆盘之间用薄层绝缘材料隔离。环电极用来检测圆盘电极上可溶性反应产物，环盘电极也是电化学测试常见电极。11 针孔 pores从镀层表面贯穿到镀层底部或基体金属微小孔道。12 铜加速盐雾试验(CASS试验) copper accelerated salt spray (CASS test )用要求含铜盐和醋酸氯化钠水溶液作喷雾剂而进行一个加速腐蚀试验。13 参比电极 reference electrode平衡电极电势很稳定和高度可逆半电池，它可同另二分之一电池组成原电池以确定后者电极电势。更多出色，源自无维网（）！14 甘汞电极 calomel electrode由汞、氯化亚汞和一定浓度(比如饱和溶液)氯化钾溶液组成半电池。15 可焊性 solder ability镀层表面被熔融焊料润湿能力。 16 硬度 hardness镀层抵御其它物体刻划或压入其表面能力，是镀层一项关键机械性能。依据测定方法不一样可用不一样量值表示硬度，如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度和努氏硬度等。硬度常见显微硬度计测定。17 金属变色 tarnish因为腐蚀而引发金属或镀层表面色泽改变，如发暗、失色等。18 点滴腐蚀试验 dropping corrosion test让特定腐蚀液有控制地滴在试样表面上，以检验试样表面保护层耐蚀性试验方法。19 玻璃电极glass electode利用薄玻璃膜将两种溶液隔离而产生电势差电极，常见于测量溶液pH值。20 结协力 adhesion 镀层和基体材料之间结合强度量度，可用使镀层和基体分离所需力表示。21 哈氏槽 Haring cell用绝缘材料制成矩形槽，槽中阳极分别对应远近两个阴极，用来估量镀液分散能力及电极极化程度装置。22 恒电势法 potentiostatic method为了得出电极电势和电流密度关系曲线，可控制研究电极电极电势，使其按一定规律改变，同时测定对应电流密度方法。23 恒电流法 galvanostatic method为了得出电流密度和电极电势关系曲线，可控制研究电极电流密度，使其按一定规律改变，同时测定对应电极电势方法。24 交流电流法 a.c method用小幅度正弦波交流电激励电极，从其电极电势响应，能够求得电极过程一些参数方法。25 树枝状结晶 trees电镀时在阴极上(尤其是边缘和其它高电流密度区)形成粗糙、松散树枝状或不规则突起沉积物。26 脆性 brittleness镀层所能承受变形程度能力，它关键决定于镀层材料及其内应力。27 起皮 peeling镀层呈片状脱离基体现象。28 起泡 blister在电镀层中因为镀层和底金属之间失去结协力而引发一个凸起状缺点。29 剥离 spalling 因为一些原因(比如不均匀热膨胀或收缩)引发镀层表面层碎裂或脱落。30 桔皮 orange peel 类似于桔皮波纹外观表面处理层。