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电 镀
1 电镀的界说及道理
电镀是一种利用电化学性质，，在镀件理论上沉积所需状态的金属覆层的理论处置工艺。。
电镀道理：在含有欲镀金属的盐类溶液中，，以被镀基体金属为阴极，，通过电解作用，，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属理论沉积，，形成镀层。。如下图所示。。
电镀的主张：获得分歧于基体资料，，且拥有特殊机能的理论层，，提高理论的耐侵蚀性及耐磨性。。镀层厚度通常为几微米到几十微米。。
电镀的特点：电镀工艺设备较单一，，操作前提易于节制，，镀层资料宽泛，，成本较低，，因而在工业中宽泛利用，，是资料理论处置的重要步骤。。
2 镀层的分类
镀层种类好多，，按使用机能分类如下：
? 防护性镀层：例如锌、、、锌-镍、、、镍、、、镉、、、锡等镀层，，作为耐大气及各类侵蚀环境的防侵蚀镀层。。
? 防护-装璜性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，，既有装璜性，，亦有防护性。。
? 装璜性镀层：例如Au及Cu-Zn仿金镀层、、、黑铬、、、黑镍镀层等。。
? 耐磨和减磨镀层：例如硬铬镀层、、、松孔镀层、、、Ni-Sic镀层，，Ni-石墨镀层、、、Ni-PTFE复合镀层等。。
? 电机能镀层：例如Au镀层、、、Ag镀层等，，既有高的导电率，，又可防氧化，，可预防增长接触电阻。。
? 磁机能镀层：例如软磁机能镀层有Ni-Fe镀层、、、Fe-Co镀层；硬磁机能有Co-P镀层、、、Co-Ni镀层、、、Co-Ni-P镀层等。。
? 可焊性镀层：例如Sn-Pb镀层、、、Cu镀层、、、Sn镀层、、、Ag镀层等。？？？筛纳瓶珊感，，在电子工业中利用宽泛。。
? 耐热镀层：例如Ni-W镀层、、、Ni镀层、、、Cr镀层等，，熔点高，，耐高温。。
? 修复用镀层：一些造价较高的易磨损件，，或加工超差件，，选取电镀修复尺寸，，可节约成本，，耽搁使用寿命。。例如可电镀Ni、、、Cr、、、Fe层进行修复。。
若按镀层与基体金属之间的电化学性质可将其分为：阳极性镀层和阴极性镀层。。当镀层相对于基体金属的电位为负时，，镀层是阳极，，称为阳极性镀层，，如钢上的镀锌层；当镀层相对于基体金属的电位为正时，，镀层呈阴极，，称为阴极性镀层，，如钢上的镀镍层、、、镀锡层等。。
若按镀层的组合大局分，，镀层可分为：单层镀层，，如Zn或Cu层；多层金属镀层，，例如Cu-Sn/Cr镀层、、、Cu/Ni/Cr镀层等；复合镀层，，如Ni-Al2O3镀层、、、Co-SiC镀层等。。
若按镀层成分分类，，可分为单一金属镀层、、、合金镀层及复合镀层。。
3 电镀溶液的根基组成
主盐沉积金属的盐类重要有：单盐，，如硫酸铜、、、硫酸镍等；络盐，，如锌酸钠、、、氰锌酸钠等。。
共同剂与沉积金属离子形成共同物，，其重要作用是扭转镀液的电化学性质和节制金属离子沉积的电极过程，，共同剂是镀液的重要成分，，对镀层质量有很大影响。。常用共同剂有氰化物、、、氢氧化物、、、焦磷酸盐、、、酒石酸盐、、、氨三乙酸、、、柠檬酸等。。
导电盐其作用是提高镀液的导电能力，，降低槽端电压提高工艺电流密度。。例如镀镍液中参与Na2SO4。。导电盐不参与电极反映，，酸或碱类也可作为导电物质。。
缓冲剂在弱酸或弱碱性镀液中，，pH值是重要的工艺参量。。参与缓冲剂，，使镀液拥有自行调节pH值能力，，以便在施镀过程中维持pH值不变。；撼寮烈凶愎涣磕芰τ行Ы谥扑峒钇胶，，通常参与30~40g/L，，例如氯化钾镀锌溶液中的硼酸。。
阳极活化剂在电镀过程中金属离子被不休亏损，，无数镀液依附可溶性阳极来补充，，从而使金属的阴极析出量与阳极溶化量相称，，维持镀液成分平衡。。参与活性剂能维持阳极活性状态，，不会产生钝化，，维持正常溶化反映。。例如镀镍液中必须参与Cl-，，以预防镍阳极钝化。。
特殊增长剂为改善镀液机能和提高镀层质量，，常需参与某种特殊增长剂。。其参与量较少，，通常只有几克每升，，但成效显著。。这类增长剂种类繁多，，按其作用可分为：
● 光亮剂—可提高镀层的光亮度。。
● 晶粒细化剂—能扭转镀层的结晶情况，，细化晶粒，，使镀层致密。。例如锌酸盐镀锌液中，，增长环氧氯丙烷与胺类的缩合物之类的增长剂，，镀层就可从海绵状变为致密而光亮。。
● 整平剂—可改善镀液微观分散能力，，使基体显微粗糙理论变平坦。。
● 润湿剂—能够降低金属与溶液的界面张力，，使镀层与基体更好地附着，，削减针孔。。
● 应力解除剂—可降低镀层应力。。
● 镀层硬化剂—可提高镀层硬度。。
● 遮掩剂—可解除微量杂质的影响。。
4 电镀过程的根基步骤
电镀过程的根基步骤蕴含：液相传质、、、电化学还原、、、电结晶。。
5 影响电镀质量的成分
? 镀液：主盐溶度、、、配离子、、、附加盐；pH值；析氢；电流参数：电流密度、、、电流波形；增长剂；温度；搅拌；基体金属：性质、、、理论加工状态；前处置。。
? 电镀方式：挂镀。。不能从水溶液中单独电镀的W、、、Mo、、、Ti、、、V等金属可与铁族元素(Fe,Co,Ni)共沉积形成合金；从而获得单一金属得不到的外观。。
? 沉积合金的前提：两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中沉积出来；共沉积的两种金属的沉积电位必须极度靠近。。
化 学 镀
化学镀是指在没有外电流通过的情况下，，利用化学步骤使溶液中的金属离子还原为金属，，并沉积在基体理论，，形成镀层的一种理论加工步骤。。
化学镀时，，还原金属离子所需的电子是通过化学反映直接在溶液中产生。。实现过程有以下三种方式。。
1 置换沉积
利用被镀金属M?（如Fe）比沉积金属M?（如Cu）的电位更负，，将沉积金属离子从溶液中置换在工件理论上，，工程中称这种方式为浸镀。。当金属M?齐全被金属M?覆盖时，，则沉积终场，，所以镀层很薄。。铁浸镀铜，，铜浸汞，，铝镀锌就是这种置换沉积。。浸镀难以获得实用性镀层，，常作为其他镀种的辅助工艺。。
2 接触沉积
除了被镀金属M?和沉积金属M?外，，还有第三种金属M?。。在含有M?离子的溶液中，，将M?-M?两金属衔接，，电子从电位高的M?流向电位低的M?，，使M?还原沉积在M?上。。当接触金属M?也齐全被M?覆盖后，，沉积终场。。在没有自催化性的职能资料上进行化学镀镍时，，常用接触沉积引发镍沉积起镀。。
3 还原沉积
由还原剂被氧化而开释的自由电子，，将金属离子还原为金属原子的过程称为还原沉积。。
其反映方程式如下：还原剂氧化
Rn+ → 2e- + R(n + 2)+
金属离子还原
M2+ + 2e- → M
工程上所讲的化学镀也重要是指这种还原沉积化学镀。。
化学镀的前提是以下几个方面：
? 镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电位，，使金属有可能在基材上被还原而沉积出来。。
? 配好的镀液不产生自觉分化，，当与催化理论接触时，，才产生金属沉积过程。。
? 调节溶液的pH值、、、温度时，，能够节制金属的还原速度，，从而调节镀覆速度。。
? 被还原析出的金属也拥有催化活性，，这样氧化还原沉积过程能力持续进行，，镀层能力陆续增厚。。
? 反映天生物不故障镀覆过程的正常进行，，即溶液有足够的使用寿命。。
化学镀镀覆的金属及合金种类较多，，如Ni-P、、、Ni-B、、、Cu、、、Ag、、、Pd、、、Sn、、、In、、、Pt、、、Cr及多种Co基合金等，，但利用最广的是化学镀镍和化学镀铜。；Ф撇阃ǔＳ涤杏帕嫉哪褪葱、、、耐磨性、、、钎焊性及其他特殊的电学或磁学等机能，，所以该种理论处置工艺能很好的美满资料的理论机能。。
热喷涂技术、、、热喷焊技术
热喷涂技术、、、热喷焊技术都是利用热能（如氧-乙炔火焰、、、电弧、、、等离子火焰等）将拥有特殊机能的涂层资料溶解后涂敷在工件上形成涂层的技术。。拥有能够制备比力厚的涂层(0.1~10mm)的特点，，重要利用在制作复合层零件修复。。
1 热喷涂技术
? 热喷涂技术道理与特点
选取各类热源使涂层资料加热溶解或半溶解，，而后用高速气体使涂层资料分散细化并高速撞击到基体理论，，从而形成涂层的工艺过程，，如下图所示。。
热喷涂过程重要蕴含：喷涂资料的溶解；喷涂资料的雾化；喷涂资料的飞行；粒子的冲击、、、凝固。。
? 涂层资料
热喷涂对涂层资料有肯定的要求，，需满足的前提：有较宽的液相区，，在喷涂温度下不易分化或挥发；热不变性好；使用机能好；润湿性好；固态流动性好（粉末）；热膨胀系数相宜。。涂层资料依照喷涂资料的状态可分为线材和粉末。。
? 热喷涂涂层的结合机理
● 机械结合：熔融态的粒子撞击到基材理论后铺展成扁平状的液态薄层，，嵌合在升沉不平的理论，，并形成机械结合。。
● 冶金结合：涂层与基体理论出现扩散和焊合，，称为冶金结合。。
● 物理结合：当高速活动的熔融粒子撞击基体理论后，，若界面两侧的距离在原子晶格常数领域内时，，粒子之间依附范德华力结合在一路。。
? 涂层的形成过程
● 喷涂资料被加热到熔融状态；
● 喷涂资料被雾化成细小熔滴并高速撞击基体理论，，撞击基体的颗粒动能越大和冲击变形越大，，形成的涂层结合越好；
● 熔融的高速粒子在冲击基材理论后产生变形，，冷凝后形成涂层。。
涂层的形成过程如下图所示。。
涂层结构是由巨细不一的扁平颗！、、、未溶解的球形颗！、、、同化和孔隙组成。？？？紫洞嬖诘脑：未溶解颗粒的低冲击动能；喷涂角度分歧时造成的遮蔽效应；凝固收缩和应力开释效应。。适当的孔隙能够贮存光滑剂、、、提高涂层的隔热机能、、、减小内应力以及提高涂层的抗热震性等，，但是过多的孔隙将会粉碎涂层的耐侵蚀机能、、、增长涂层理论的粗糙度，，从而降低涂层的结合强度、、、硬度、、、耐磨性，，所以在涂层的制备过程中应严格节制孔隙的数量。。
2 热喷焊技术
? 热喷焊技术的道理及特点
热喷焊技术是选取热源将涂层资料在基体理论重新溶解或部门溶解，，并凝固于基体理论，，形成与基体拥有冶金结合的理论层的一种理论冶金强化步骤，，也称为熔结。。相比于其他理论处置工艺，，热喷焊所得的组织致密，，冶金缺点很少，，与基体结合强度高，，但是所用资料的选择领域窄，，基材的变形比热喷涂大得多，，热喷焊层的成分与原始成分有肯定差距等局限性。。
? 热喷焊技术的分类热喷焊技术重要有火焰喷焊、、、等离子喷焊等。。
火焰喷焊：先在基体理论喷粉，，再对涂层用火焰直接加热，，使涂层在基体理论重新溶解，，基体的理论齐全润湿，，界面有相互的元素扩散，，形成牢固的冶金结合。。
火焰喷焊特点：设备单一；工艺单一；涂层与基体的结合强度高；涂层的耐冲蚀磨损机能好。。
等离子喷焊：以等离子弧作为热源加热基体，，使其理论形成熔池，，同时将喷焊粉末资料送入等离子弧中，，粉末在弧柱中得到预热，，呈溶解或半溶解状态，，被焰流喷射至熔池后，，充分溶解并排出气体和熔渣，，喷枪移开后合金熔池凝固，，最终形成喷焊层。。
等离子喷焊的特点：出产效能高；可喷焊难熔资料、、、稀释率低、、、工艺不变性好、、、易实现自动化、、、喷焊层平坦光滑、、、成分及组织均匀，，涂层厚度更大且试验过程可精确节制。。
? 热喷焊技术与热喷涂技术的区别
● 工件理论温度：喷涂时工件理论温度＜250℃；喷焊要＞900℃。。
● 结合状态：喷涂层以机械结合为主；喷焊层是冶金结合。。
● 粉末资料：喷焊用自熔性合金粉末，，喷涂粉末不受限度。。
● 涂层结构：喷涂层有孔隙，，喷焊层均匀致密无孔隙。。
● 承载能力：喷焊层可接受冲击载荷和较高的接触应力。。
● 稀释率：喷焊层的稀释率约5%~10%,喷涂层的稀释率险些为零。。
化学转化膜技术
化学转化膜技术就是通过化学或电化学伎俩，，使金属理论形成不变的化合物膜层的工艺过程。。
化学转化膜技术，，重要用于工件的防腐和理论装璜，，也可用于提高工件的耐磨机能等方面。。它是利用某种金属与某种特定的侵蚀液相接触，，在肯定前提下两者产生化学反映，，由于浓差极化作用和阴、、、阳极极化作用等，，在金属理论上形成一层附着力优良的、、、难溶的侵蚀天生物膜层。。这些膜层，，能；せ褰鹗舨皇芩推渌质唇橹实挠跋，，也能提高对有机涂膜的附着性和耐老化性。。在出产中，，选取的转化膜技术重要有和磷化处置和氧化处置。。
1 磷化处置
磷化是将钢铁资料放入磷酸盐的溶液中，，获得一层不溶于水的磷酸盐膜的工艺过程。。
钢铁资料磷化处置工艺过程如下：化学除油→热水洗→冷水洗→磷化处置→冷水洗→磷化后处置→冷水洗→去离子水洗→干燥。。
磷化膜由磷酸铁、、、磷化锰、、、磷酸锌等组成，，呈灰白或灰玄色的结晶。。膜与基体金属结合极度牢固，，并拥有较高的电阻率。。与氧化膜相比，，磷化膜有较高的抗侵蚀性，，出格是在大气、、、油质和苯介质中均有很好耐侵蚀性，，但在酸、、、碱、、、氨水、、、海水及水蒸气中的耐侵蚀性较差。。
磷化处置的重要步骤为浸渍法、、、喷淋法和浸喷组合法。。凭据溶液温度分歧，，磷化又分为室温磷化、、、中温磷化和高温磷化。。
浸渍法合用于高温、、、中和善低温磷化工艺，，可处置任何状态的工件，，并可获得分歧厚度的磷化膜，，且设备单一，，质量不变。：窳谆ぶ匾糜诠ぜ的防腐处置和加强理论的减摩性。。喷淋法合用于中和善低温磷化工艺，，能够处置面积大的工件，，如汽车壳体、、、电冰箱、、、洗衣机等大型工件作为油漆底层和冷变形加工等。。这种步骤处置功夫短，，成膜速度快，，但只能获得较薄和中等厚度的磷化膜。。
2 氧化处置
? 钢铁的氧化处置
钢铁的氧化处置也称发蓝，，是将钢铁工件放入某些氧化性溶液中，，使其理论形成厚度约为0.5~1.5μm致密而牢固的Fe3O4薄膜的工艺步骤。。发蓝通常不影响零件的精密度，，常用于工具、、、仪器的装璜防护。。它能提高工件理论的抗侵蚀能力，，有利于解除工件的残存应力，，削减变形，，还能使理论光泽美观。。氧化处置以碱性法利用最多。。
钢铁的氧化处置所用溶液成分和工艺前提，，可凭据工件资料和机能要求确定。。常用溶液由为500g/L的氢氧化钠、、、200g/L的亚硝酸钠和余量水组成，，在溶液温度为140℃左右时处置6~9min。。
? 铝及铝合金的氧化处置
阳极氧化法
阳极氧化法是将工件置于电解液中，，而后通电，，得到硬度高、、、吸附力强的氧化膜的步骤。。常用的电解液有浓度为15％~20％的硫酸、、、3％~10％的铬酸、、、2％~10%的草酸。。阳极氧化膜可用热水煮，，使氧化膜造成含水氧化铝，，因体积膨胀而关闭。。也可用重铬酸钾溶液处置而关闭，，以阻止侵蚀性溶液通过氧化膜结晶间隙侵蚀基体。。
化学氧化法
化学氧化法是将工件放入弱碱或弱酸的溶液中，，获得与基体铝结合牢固的氧化膜的步骤。。重要用于提高工件的抗侵蚀性和耐磨性，，也用于铝及铝合金的理论装璜，，如构筑用的防锈铝，，标牌的装璜膜等。。
气相沉积技术
气相沉积技术是指将含有沉积元素的气相物质，，通过物理或化学的步骤沉积在资料理论形成薄膜的一种新型镀膜技术。。凭据沉积过程的道理分歧，，气相沉积技术可分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)两大类。。
1 物理气相沉积
物理气相沉积(PVD)是指在真空前提下，，用物理的步骤，，使资料汽化成原子、、、分子或电离成离子，，并通过气相过程，，在资料理论沉积一层薄膜的技术。。物理沉积技术重要蕴含真空蒸镀、、、溅射镀和离子镀3种根基步骤。。
真空蒸镀是蒸发成膜资料使其汽化或升华沉积到工件理论形成薄膜的步骤。。凭据蒸镀资料熔点的分歧，，其加热方式有电阻加热、、、电子束加热、、、激光加热等多种。。真空蒸镀的特点是设备、、、工艺及操作单一，，但因汽化粒子动能低，，镀层与基体结合力较弱，，镀层较疏松，，因而耐冲击、、、耐磨损机能不高。。
溅射镀是在真空下通过辉光放电来电离氩气，，产生的氩离子在电场作用下加快轰击阴极，，被溅射下来的粒子沉积到工件理论成膜的步骤；其利益是气化粒子动能大、、、合用资料宽泛（蕴含基体资料和镀膜资料）、、、均镀能力好，，但沉积速度慢、、、设备昂贵。。
离子镀是在真空下利用气体放电技术，，将蒸发的原子部门电离成离子，，与同时产生的大量高能中性粒子一路沉积到工件理论成膜的步骤。。其特点是镀层质量高、、、附着力强、、、均镀能力好、、、沉积速度快，，但存在设备复杂、、、昂贵等弊端。。
物理气相沉积拥有合用的基体资料和膜层资料宽泛；工艺单一、、、省资料、、、无传染；获得的膜层膜基附着力强、、、膜层厚度均匀、、、致密、、、针孔少等利益。。已宽泛利用于机械、、、航空航天、、、电子、、、光学和轻工业等领域制备耐磨、、、耐蚀、、、耐热、、、导电、、、绝缘、、、光学、、、磁性、、、压电、、、滑润超导等薄膜。。
2 化学气相沉积
化学气相沉积(CVD)是指在肯定温度下，，混合气体与基体理论相互作用而在基体理论形成金属或化合物薄膜的步骤。。
化学气相沉积的特点是：沉积物种类多，，可分为沉积金属、、、半导体元素、、、碳化物、、、氮化物、、、硼化物等；并能在较大领域内节制膜的组成及晶型；能均匀涂敷几何状态复杂的零件；沉积速度快，，膜层致密，，与基体结合牢固；易于实现大批量出产。。
由于化学气相沉积膜层拥有优良的耐磨性、、、耐蚀性、、、耐热性及电学、、、光学等特殊机能，，已被宽泛利用于机械制作、、、航空航天、、、交通运输、、、煤化工等工业领域。。
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