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常用的单金属电镀层
锌镀层
锌是一种银白色的两性金属,既溶于酸又溶于碱。相对原子质量为65.38,密度为7.17g/cm3,熔点为420℃。锌在空气中稳定;在潮湿空气中,表面会生成碱式碳酸锌薄膜,阻止其继续腐蚀;在潮湿的海洋性大气中,耐蚀性较差。锌的标准电极电位为-0.76V,比铁更负,所以在铁基体上的阳极性镀层,又称牺性性镀层,即使铁基体未被锌镀层完全覆盖,也能因锌镀层的“牺牲”而受到保护。锌镀层经过一定化学处理后,表面形成一层钝化膜,使其耐蚀性显著提高。镀锌后在特殊的染料溶液中浸渍,经干燥再涂清漆,便可得到各种颜色的镀层。锌的蕴藏量丰富,而且提炼较为方便。因此,锌镀层广泛用于机械、五金、电子、交通、轻工以及仪器仪表等领域,是应用最广的镀层之一。
铜镀层
铜是玫瑰红色的金属,具有延展性,导电性和导热性好,相对原子质量为63.54,密度为8.9g/cm3,熔点为1083℃。铜的化学稳定性较差:在空气中,表面易生成氧化膜或碱式碳酸铜;遇硫化物,会生成棕色或黑色的硫化铜。因此,铜镀层通常不单独用作防护装饰性镀层,而是作为重要的中间镀层来改善基体与其他镀层的附着力或防止某些基体金属被某些镀液腐蚀。铜镀层经化学处理后做其他精饰处理,可得到美丽的外观,用于表面装饰。此外,铜镀层还用作防渗碳镀层、印制电路板的通孔镀层、塑料电镀的中间层等。
镍镀层
镍是白色微黄的金属,具有铁磁性,相对原子质量为58.7,密度为8.9g/cm3,标准电极电位为-0.25V。在空气中镍表面易形成薄的钝化膜,因而具有较高的化学稳定性。在常温下镍能抵御大气、水和碱液的浸蚀,在碱、盐、有机酸中稳定,但在硫酸和盐酸中缓慢溶解,易溶于稀硝酸。镍镀层可用作防护装饰性镀层,要求具有较高的耐蚀性,并按需要处理成全光亮、半光亮或缎面等外观。然而,一般镍镀层都是多孔的,除少数产品直接使用外,常与其他镀层组合,用作中间层。
铬镀层
铬是稍带蓝色的银白色金属,相对原子质量为52.00,密度为6.9~7.1g/cm3(电解铬),熔点为1890℃,硬度为750~1050HV。铬在未钝化时的标准电极电位-0.74V,比铁负,但铬表面在空气中极易钝化,电位改变为+1.36V,比铁正,此时对钢铁基体来说,铬镀层属阴极性镀层,仅起机械保护作用。
铬镀层按用途可以分为以下两类：
1)装饰性铬镀层。该镀层通常是经抛光或电沉积的光亮镀层(如光亮镍层、铜-锡合金层),再镀上0.25~2μm的铬层。它广泛用于仪器、仪表、电器、日用五金、汽车、摩托车、自行车等的外部件。
2)功能性铬镀层。该镀层直接镀在基体金属上,厚度为2.5~500μm。根据所用的功能,又分为硬铬层、松孔铬层、黑铬层、乳白铬层等。硬铬层主要用于要求较高的硬度与耐磨性能的零件,虽然采用普通的镀铬液,但其在工艺上有许多特殊的要求。松孔铬层是在镀硬铬前后进行适当的处理,产生点状或沟状的松孔,具有被润滑油浸润的功能,常用于活塞环、气缸、转子发动机内腔等需要承受重负荷的机械摩擦件上。黑铬层主要用于需要消光而又耐磨的零件。乳白铬层主要用于各种量具上。
锡镀层
锡有三种同素异形体:白锡(β型),灰锡(α型)和脆锡(γ型)。常见的是白锡,为银白色金属,密度为7.31g/cm3,熔点为231.93℃。锡的相对原子质量为118.69。目前镀锡的最大用途是制作镀锡铁板,即马口铁,用于制造各种罐子。在密闭的容器中,铁基体上的锡镀层是阳极性镀层,而溶解下来的锡对人体的毒性也很小。在空气中,锡镀层对于铁基体是阴极性镀层,只有当其厚度高于15μm时,才能大大降低孔隙率,获得较好的耐蚀效果。锡镀层的另一个重要用途是在电子工业领域。锡的熔点低,硬度小,具有良好的钎焊性。
单金属电镀工艺
电镀工艺过程一般包括以下三个阶段：
(1)镀前预处理。如前所述,预处理按实际要求有多个目的,但主要是设法得到干净新鲜的金属表面,为最后获得高质量镀层做准备。
(2)电镀。包括工艺规范、镀液的配制、成分和工艺条件的控制、添加剂、电极反应、镀液的维护、故障及处理等内容,以保证获得高质量的镀层。
(3)镀后处理。许多镀件在电镀完成后要进行镀后处理,主要有：
1)钝化处理。所谓钝化处理是指在一定的溶液中进行化学处理,在镀层上形成一层坚实致密的、稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增加表面光泽和抗污染能力。这种方法用途很广,镀Zn、Cu及Ag等后,都可进行钝化处理。
2)除氢处理。有些金属(如锌)在电沉积过程中,除自身沉积出来外,还会析出一部分氢,这部分氢渗入镀层中,使镀件产生脆性,甚至断裂,称为氢脆。为了消除氢脆,往往在电镀后,使镀件在一定的温度下热处理数小时,称为除氢处理。
现以电镀镍为例,简要说明其电镀工艺的主要参数。
镀镍可用作表面镀层,也可作为多层电镀的底层或中间层。表1是常见的几种镀镍液的配方及工艺条件。其中瓦特镀液应用最广泛;氨基磺酸盐型镀液在一定条件下可得到无应力镀层,因而有其特殊的用途。
表1 镀镍液的配方及工艺条件
来源：中国电镀网
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