锌、镉、铬、镍电镀工艺:核心差异详解
电镀是利用电解原理在某些金属表面镀覆薄层其他金属或合金的工艺。它是利用电解将金属膜附着在金属或其他材料表面,以防止金属氧化(如生锈)、提高耐磨性、导电性、反射率、耐腐蚀性(如硫酸铜等)和增强美观性。
电镀细分为铜镀、金镀、银镀、铬镀、镉镀、镍镀、锌镀等具体工艺。制造业中,锌镀、镉镀、铬镀、镍镀应用最广。这四者究竟有何区别?
锌镀层
特性
锌在干燥空气中相对稳定,不易变色。在水和潮湿大气中,与氧或二氧化碳反应生成氧化膜或碱性碳酸锌膜,防止锌继续氧化起保护作用。
锌在酸、碱、硫化物中易腐蚀。镀锌层通常需钝化。用铬酸或铬酸盐溶液钝化后,形成的钝化膜不易与潮湿空气作用,耐腐蚀能力大幅提升。对弹簧件、薄壁件(壁厚<0.5mm)和要求高机械强度的钢件,必须脱氢;铜及铜合金件可不脱氢。
锌镀成本低、工艺方便、效果好。锌标准电位较负,故锌镀层对许多金属属于阳极镀层。
应用
锌镀广泛用于大气条件及其他良好环境,但不适用于摩擦零件。
镉镀层
特性
对于接触海洋大气或海水、及70℃以上热水中的零件,镉镀层相对稳定,耐腐蚀性强,润滑性好。在稀盐酸中溶解慢,但在硝酸中极易溶解,不溶于碱,其氧化物也不溶于水。
镉镀层比锌镀层软,氢脆性小、附着力强,特定电解条件下镉镀层外观比锌镀层更美观。但镉熔化时产生的气体有毒,可溶性镉盐也有毒。常态下镉在钢上是阴极镀层,在海洋和高温大气中为阳极镀层。
应用
主要用于保护零件免受海水或类似盐溶液、饱和海水蒸汽的大气腐蚀。许多航空、航海、电子工业零件、弹簧、螺纹件采用镉镀。可抛光、磷化作漆底层,但不可作食具。
铬镀层
特性
铬在潮湿大气、碱、硝酸、硫化物、碳酸盐溶液和有机酸中非常稳定,易溶于盐酸和热浓硫酸。直流作用下,若铬层作阳极,可溶于烧碱溶液。铬层附着力强、硬度高(800-1000HV)、耐磨性好、反光性强、耐热性高。480℃以下不变色,500℃以上开始氧化,700℃硬度显著下降。
缺点是铬硬脆易剥落,交变冲击载荷下更明显。且有微孔。金属铬在空气中易钝化形成钝化膜,从而改变铬电位,故铬在铁上成为阴极镀层。
应用
直接在钢件表面铬镀作防腐层效果不佳。通常采用多层电镀(即铜镀→镍镀→铬镀)达到防锈装饰目的。
目前广泛用于提高零件耐磨性、修复尺寸、光反射和装饰灯具。
镍镀层
特性
镍在大气和碱中化学性能稳定,不易变色。仅当温度超过600℃时才氧化。在硫酸和盐酸中溶解慢,但易溶于稀硝酸。在浓硝酸中易钝化,故耐腐蚀性好。镍镀层硬度高、易抛光、反光率高、可增强外观。
缺点是多孔性。为克服此缺点,可采用多层金属镀层,镍作中间层。镍在铁上为阴极镀层,在铜上为阳极镀层。
应用
通常为防腐蚀和增加美观,常用作保护装饰镀层。铜制品镍镀防腐效果理想,但因镍较贵,常用铜锡合金镀代替镍镀。
制造工艺