电镀

电镀的历史较早，这项表面处理技术的开发最初主要是为满足人们防腐和装饰的需要。近些年来，随着现代工业和科学技术的发展，不断开发出新的工艺技术方法，尤其是一些新的镀层材料和复合镀技术的出现极大地拓展了这项表面处理技术的应用领域，并使其成为现代表面工程技术的重要组成部分。

一、电镀的基本原理

电镀是金属电沉积技术之一，是通过电解方法在固体表面上获得金属沉积层的过程，其目的在于改变固体材料的表面特性，改善外观，提高耐蚀、抗磨损、减摩性能，或制取特定成分和性能的金属覆层，提供特殊的电、磁、光、热等表面特性和其它物理性能等。一般来说，阴极上金属电沉积的过程是由下列步骤组成的:

(1)传质步骤在电解液中的预镀金属的离子或它们的络离子由于浓度差而向阴极(工件)表面或表面附近迁移: 

（2)表面转化步骤金属离子或其络离子在电极表面上或表面附近的液层中发生还原反应的步骤，如络离子配位体的变换或配位数的降低:

(3)电化学步骤金属离子或络离子在阴极上得到电子，还原成金属原子:

（4)新相生成步骤即生成新相，如生成金属或合金。

电镀槽中有两个电极，一般工件作为阴极，电源接通后便在两极间建立起电场，在电场作用下金属离子或络离子向阴极迁移，并在靠近阴极表面处形成所谓的双电层，此时阴极附近离子浓度低于远离阴极区域的离子浓度，从而导致离子的远距离迁移。金属离子或络离子释放掉络合物，通过双电层而到达阴极表面放电发生还原反应生成金属原子。离子在阴极表面上各点的放电难易程度是不同的，在晶体的结点、棱边处，电流密度和静电引力比晶体的其它部位大得多，同时位于晶体结点和棱边处的原子最不饱和，有较高的吸附能力，因而，到达阴极表面的离子会沿表面扩散到结点、棱边等位置，并在这此位置放电生成原子进入金属的晶格，这此离子优先放电位置即是镀层金属晶体的生长点。当这此生长点沿晶面扩展时，就生成了由微观台阶连接的单原子生长层。由于阴极金属的晶格表面存在一个由晶格力延伸而成的应力场，开始沉积在阴极表面的原子只能占据与基体金属(阴极)晶体结构相连续的位置，不论基体金属与镀层金属的晶格几何形态和尺寸的差异如何。如果镀层金属的晶体结构和基体相差甚远，则生长的晶体在开始时会和基体的晶体结构一样，而后逐渐向自身稳定的晶体结构转变。电沉积层的晶体结构取

决于沉积金属本身的晶体学特性，而其组织形态在很大程度上决定于电结晶过程的条件，沉积层的致密度主要取决于离子浓度、交换电流及表面活性剂，电结晶晶粒的尺寸则在很大程度上取决于表面活性剂的浓度。

二、单金属电镀

单金属电镀是指镀液中只含有一种金属离子，镀后形成单一金属镀层的方法。常用的单金属电镀主要有镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡和镀锡等，不仅可作为钢铁机件等的防腐，还具有装饰功能和改善可焊性的特性。

锌的标准电极电位为-0.76v，对钢铁基体来说锌镀层属子阳极性镀层，主要用于防止钢铁的腐蚀。电镀锌工艺分为氰化物镀锌和无氰镀锌两类。氰化物镀锌的特点是溶液均镀能力好，镀层光滑细致，应用较广，镀液分微氰、低氰、中氰和高氰几种。但由于氰化物属剧毒物，近年来已趋向采用微氰和无氰镀液。无氰镀液有碱性锌酸盐镀液、按盐镀液、硫酸盐镀液及无铰氯化物镀液等。

1.碱性氰化物镀锌

碱性氰化物镀锌的镀层结晶细致、光泽好，镀液的均镀能力和深镀能力均好，允许使用的电流密度和温度范围较宽，对设备腐蚀性小。适用于电镀形状复杂和镀层厚度120μm以上的零件，但镀液的电流效率较低并且有剧毒。

碱性氰化物镀锌液配方及电镀工艺见表8一6一20。镀液配制及电镀过程中应注意以下几点：

表8一6一20 碱性氰化物镀锌工艺规范

1}严格控制镀液中各成分的浓度范围。高氰镀锌溶液中各成分浓度(moll/L}应保持为:

2)注意镀液中氰化物、氢氧化钠与空气有关成分的反应。当碳酸盐含量超过50~100g/L时，镀液电导下降，阳极钝化，必须采用冷冻法(冷冻温度在-5℃以下，时间8h以上，使碳酸钠浓度降至30~40g/L)，或沉淀法(在镀液中加入氢氧化钙或氢氧化钡沉淀)进行处理·

3)阳极使用锌板(含锌量99.97%)时应注意用阳极套，防止阳极泥渣悬浮在镀液中，使镀层粗糙。

4)氰化物镀锌溶液对杂质敏感性较小，其允许含量为:铜0.075一0.2g/L，铅0.02一0.04g/L,0.05一0.15g/L,锡0.05一0.1g/L，铬0.015一0.025g/L，铁0.15g/L·镀液中的杂质可采用如下的方法处理:加入12.5一3g/L硫化钠，使之与铁·铅等重要金属离子生成硫化物沉淀除去:加入少量锌粉，可使铜、铅置换于槽底除去:还可通电处理，阴极电流密度为0.1一0.2A/cm²。

2碱性锌酸盐镀锌

碱性锌酸th镀锌的镀液成分简单，使用方便，镀层细致光亮，钝化膜不易变色，对设备腐蚀性小，废水处理也比较容易。但镀液的均镀能力和深镀能力较氰化物镀液差，电流效率低(70%~80% )，镀层超过一定厚度时脆性增加。

碱性锌酸敖镀锌液配方及电镀下艺见表8一6一21镀液配制及电镀时应注意:

表8一6一21 碱性锌酸盐镀锌工规范