电镀技术及其发展电镀的概念电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的过程从而起到防止腐蚀提高耐磨性导电性反光性及增进美观等作用我国电镀历史悠久世纪后期从欧洲传入我国到二十世纪八十年代发展壮大新时期绿色化学要求电镀走向低毒低污染低损耗建设资源节约型环境友好型电镀工业是新时期电镀行业的发展方向也是走可持续发展的必然选择电镀是一种表面加工工艺它是利用电化学方法将金属离子还原为金属并沉积在金属或非金属制品的表面上形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层其实质是给各种制品穿上一层金属外衣这层

　　电镀技术及其发展 1 电镀的概念 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的过程。从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。我国电镀历史悠久，19世纪后期从欧洲传入我国，到二十世纪八十年代发展壮大。新时期绿色化学要求电镀走向低毒低污染低损耗。建设资源节约型环境友好型电镀工业是新时期电镀行业的发展方向也是走可持续发展的必然选择。 电镀是一种表面加工工艺，它是利用电化学方法将金属离子还原为金属，并沉积在金属或非金属制品的表面上，形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层。其实质是给各种制品穿上一层金属“外衣”，这层金属“外衣”就叫做电镀层，它的性能在很大程度上取代了原来基体的性质[1]。 随着科学技术与生产的发展，电镀工业所涉及的领域越来越广，人们对镀层的要求也越来越高。目前，金属镀层应用已遍及经济活动的各个生产和研究部门，例如机械制造、电子、仪器仪表、能源、化工、轻工交通运输等，在生产实践中有着重大意义[2]。 2电镀的基本原理 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液；待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。[3]为排除阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸电镀能增强金属的抗腐蚀性镀层金属多采用耐腐蚀的金属增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观[4]。电镀是指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体，如金属的表面沉积单金属或合金层。电镀工艺的原理以硫酸铜镀液作具体说明如下。 硫酸铜镀液主要有硫酸铜、硫酸、水和其他添加剂。硫酸铜是铜离子的来源，它溶解于水中会离解出铜离子，沉积成金属铜。这个沉积过程会受镀液的状)得电子(还原)工件(铜离子会在阴极． 况，如铜离子浓度、酸碱度(PH值)、温度、搅拌情况、电流、添加剂等影响。 2＋+2e= Cu(s) 阴极主要反应：Cu 电镀过程中，镀液中的铜离子浓度消耗而下降．会影响沉积过程。针对这个问题，可以采用两个办法解决：在镀液中添加硫酸铜；用铜作阴极。添加硫酸铜的方法既要分析又要计算，比较麻烦。用钢作阳极则比较简单。阳极的作用主要是作导体，将电路回路接通。但铜作阳极还有另一功能，是被氧化(失电子)溶解成铜离子，补充铜离子的消耗。 2+(aq)+2ｅCu(s)=Cu 阳极主要反应： 由于镀液中含有水，也会发生电解产生氢气(在阴极)和氧气(在阳极)的副反应。 阴极副反应： H+(aq)+ 2e—H 2+ - O(s)+4H=4OH 2H0(1)＋ 阳极副反应： 22 反应完成后，工件的表面上覆盖了一层金属铜，这就是典型的镀铜机理。 3电镀镀层的分类及作用 目前应用在生产上的电镀镀层，单金属镀层有铜、镍、铬、钨、金、银、镉、锡和铁等十多种。合金镀层有二元合金和三元合金两种。二元合金有铜锌合金、铜锡合金、镍铁合金、镍钻合金等；三元合金有锌镍铁合金、锌锡钴合金、铜锌镣合金等几十种。 电镀镀层按其作用可分为以下几类[5]， 2.1防蚀镀层，主要防止金属腐蚀，如镀锌、镀镉等。 2.2防护装饰性镀层：对零件不仅有一定的防蚀作用，而且能使其外表更加美观，如镀铜一镍一铬、镀铜锡一铬、镀黄铜、镀金等。 2.3耐磨镀层，主要增加零件表面的耐磨性，从而延长其使用寿命，如镀硬铬、镀镍一碳化硅等。 2.4修复镇平用于修复磨损零件‘如轴、轧辊等，使之局部或整体加厚，加工后恢复原有使用性能，如镀铬。 2.5特殊要求的电镀镀层 2.5.1防扩散镀层：某些机械零件在加工过程中需要渗碳对水需要隔离的部 位要镀防扩散镀层。例如，防止渗碳要镀铜。． 2.5.2导电性镀层：在无线电和电子技术中，大量使用提高表面导电性能的镀层。用于一定条件使用的有镀锡、镀银等；同时要求耐磨的有镀银锑合金、镀金合金、镀金钴合金等。 2.5.3磁性镀层：在录音机和电子计算机等设备存储系统中使用的磁性材料，其中一部分需要用电镀来实现。还可以根据要求改变电镀工艺参数致使镀层的磁性能参数适合需要，如镀银钴合金、镀镣铁合金等。 2.5.4高温抗氧化镀层：尖端技术中，为了防止零件在高温下氧化受损可镀高温抗氧化镀层；例如，喷气发动机转子，可镀铬合金；在特殊条件下，可镀铂铬合金等。 2.5.5耐酸镀层，工零部件为抵抗硫酸或铬酸的腐蚀可镀铬等。 2.5.6反光镀层：为增加零件表面反光性能，可镀银、铬等。 2.5.7消光铵层：在光学仪器或电子仪器中，为防止反光，可镶黑馅、黑馆等。 4电镀工业的发展史 从狭义上来讲 电镀源于电的发现。从1792年加尔瓦尼发现了动物电流到1800年伏特发明了电池组，1805年Brugatelly利用电池组成功地将金镀到银上, 两位埃尔金顿获得了第一个电镀专利. 随着电化学科学的成熟，其与电镀过程的关系渐渐被人们理解，其他类型的非装饰金属电镀工艺被开发出来。电镀是对基体表面进行装饰、防护以及获得某些持殊性能的一种表面工程技术。最早 公布的关于电镀的文献是l800年由意大利Brug-natelli教授提出的镀银工艺，1805年他又提出了镀金工艺。到1840年，英国Elkington申请了氰化镀银的第一个专利，并于工业生产，这是电镀工业的开始他提出的镀银电解液一直沿用至今。向年，Jaohi获得了从酸性溶液中电镀钢的第一个专利。1843年，酸性硫酸铜镀铜用于工业生产。1915年实现了在钢铁表面而酸性硫酸盐镀铜，1917年tnr提出了氰化物镀锌1923—1924午C．C．Pi ML和GH．ErRc提出了镀铬的工业方法，从而使电镀逐步发展成为完整的电化学工程体系。 电镀合金开始十19世纪40午代的铜锌合金(黄铜)和贵金届合金电镀。由于合金镀层具有比单金属镀层更优越的性能，人们对合金电沉积的研究也越来越至视，已由最初的获得装饰性为白的合金镀层发展到装饰性、防护性及功能件相结合的新合金镀层的研究余种。具30多种，但用于生产的仅有250上。电沉积能得到的合金镀居大约有． 代表性的镀层：Cu——Zn、Cu——Sn、Ni——Co、Pb——Sn、Sn——Ni、Cd——Ti、Zn——Sn、Ni——Fe、Au——Co、Pb——Sn——Cu、随着科学技术和工业的迅速发展．人们对自身的生存环境提出了更高的要求

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