电镀工艺基础知识 .pdf

２、电镀新工艺介绍 ２ .1 合金电镀 合金电镀一直是电镀新工艺开发的重要领域。以往为取代昴贵的镀镍而开发的铜锡合金，就曾经是一 种新工艺。现在的代镍和节镍镀层，也都是各种合金。因为合金可以综合单一金属的优点，并具有单一金 属所不具备的新的特性，比如硬度、耐腐蚀性、功能性等。现在已经认识到，电镀作为一种湿法冶金技术， 能生产出用电、热方法做不到的新合金。包括在制作非晶态材料和纳米材料方面，电镀技术都是有优势的。 合金电镀的原理在传统的理论中是要求两种共沉积的金属的电极电位要接近，如果一个的电位较正，另一 个的电位较负，就要采用络合剂将正电位的金属的离子络合，使之放电电位向负的方向移动 ，与另一金属 的电位相近，达到共沉积的 目的。这在现在也仍然对合金新工艺的开发有指导意义。但是现在越来越多的 合金中的另一种成分的量非常小 ，就是这种少量的金属分散在另一金属中，却改变了金属的性能。用传统 冶金学的观点是这些掺入的金属是占据在主体金属的某些晶格位上 ，从而改变了金属的物理性能。但实际 上 ，用火法冶金很难把微量金属分散到另一金属中去 ，而采用电镀的方法则比较容易做到。不过电镀方法 得到的合金的结构是否符合冶金学的原理，则是值得探讨的课题。 现在已经得到应用的新合金工艺有锌系 列 ，镍系列 ，铜系列 ，锡系列 ，银系列等。 锌作为钢铁的优良廉价的防护性镀层被广泛地采用 , 但是 自 从日本汽车打进欧洲和北美市场,汽车的耐盐防护性就提到了议事日程。〈1〉在开展高耐蚀性镀层的研究中， 锌合金的研究引人注目。最先出现的是锡锌合金，这种合金的含锌量在 ３０％左右时耐盐水喷雾时间最长 ， 出现红锈的时间可达１５００个小时以上。最开始进入实用化的工艺是 ７０年代末的有机羧酸的中性镀液 ， 后来有柠檬酸镀液 ，现在我公司已经开发出硫酸盐光亮镀锡锌工艺。在锡锌工艺之后出现的是锌镍工艺。 这种工艺由于含镍量在 ５－１０％ ，成本比锡锌要低 ，因此很快得到普及。最先出现的是用于钢板连续电 镀的硫酸盐工艺，这大约在 １９８２年前后。以后开发出氯化铵型工艺，现在比较成熟的是碱性锌酸盐工 艺。这种工艺的特点是抗腐蚀性能特别好 ，不经钝化的镀层耐盐雾到出现红锈的时间在 １５０小时以上。 在高温下也仍能维持其优良的防护性能。因此在汽车等行业有较多应用。 在锌镍开发之后两年 ，锌铁工艺就进入了实用化。锌铁与前面的工艺不同的是铁的含量很小 ，只在 0. 1 / 20 2 到 0.6 左右。虽然以前有用于钢板电镀的锌铁合金，其含铁量在１０－２０％，但现在进入实用的还是 这种低铁含量的镀层。比较成熟的有锌酸盐工艺。其耐蚀性也很好，但一定要经过钝化才能有高的耐蚀性， 当含铁量在 0.4 左右时，出现红锈的盐水喷雾时间可达１５００小时以上。现在，我公司已经开发出氯化 钠型锌铁新工艺，并有黄色、彩色等高耐蚀性的钝化产品。 在欧洲还有用锌钴合金工艺的,这种工艺与锌铁一样,可以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的重要镀种，由于镍资源的紧 X 和价格昂贵，开发镍合金电镀是节镍的一种 选择。同时，有些镍合金的功能性能也是市场所需要的，因此 ，镍基合金的应用也很广泛。镍铁合金不仅 可节约部分镍，而且镀层性能也比纯镍镀层要好。这种镀层的含铁量在 7%-30% 左右，镀层中的含铁量 与镀液中的镍铁比例成正比。也有采用镍锰铁合金电镀工艺的报导。 2 用于装饰的镍合金更多 ，特别 是黑色镀层方面 ，不少是用的镍合金，比如镍锡 ，镍钴，镍镉等。铜镍合金更是在装饰电镀中有较多的应 用。 3 铜合金如铜锡合金，铜锌合金，很早就有大量的应用。这方面的新工艺的主攻方向是以非氰化 物络合物来取代氰化物 ，比如焦磷酸盐，柠檬酸盐镀铜合金等。锡作为钎焊性镀层主要是用在电子电镀行 业，但也可以用在装饰和防护方面 ，比如代银的锡合金，用于罐头盒防腐的镀锡工艺等。但主要还是电子 工业中有大量应用，现在用得最多的仍然是锡铅合金。也有锡铈 ，锡铋等。当前的趋势是采用无氟和无铅 的新工艺取代老工艺。4 其它贵金属的合金主要是用在装饰和功能性方面 ，这里就不一一加以介绍。正 如前面讲到的，由于合金电镀技术的开发可能产生出一些新的合金，这不仅在表面处理业有重要意义 ，对 材料学科也有重要意义。因此 ，在新世纪 ，对合金电镀的研究仍会加紧进行。 特别是在多元合金，包括 三元