什么是金属电镀？-定义、类型和好处

什么是金属电镀？

金属电镀是添加到材料外部的一层薄金属。它是一种表面覆盖工艺，通过该工艺将金属沉积在导电表面上。电镀已有数百年历史；它对现代技术也很重要。

电镀用于装饰物体、抑制腐蚀、改善可焊性、硬化、改善耐磨性、减少摩擦、改善油漆附着力、改变导电性、改善红外线反射率、屏蔽辐射和其他用途。珠宝通常使用电镀来提供银色或金色饰面。

薄膜沉积可以镀上小至原子的物体，因此镀层可用于纳米技术。

有几种电镀方法和许多变化。在一种方法中，用金属片覆盖固体表面，然后施加热量和压力以将它们熔合。其他电镀技术包括电镀、真空气相沉积和溅射沉积。最近，电镀通常是指使用液体。金属化是指在非金属物体上镀上金属。

金属电镀的好处

金属电镀为由金属和其他材料制成的产品提供了许多好处。这主要是通过需要电流的电镀或通过化学镀（在自催化化学过程中）来实现的。这些技术以及其他一些技术带来了以下一项或多项优势：

• 提高耐腐蚀性
• 装饰魅力
• 提高可焊性
• 增强硬度
• 减少摩擦
• 改变电导率
• 增强油漆附着力
• 材料沉积
• 增加磁性

金属镀层的种类

有许多不同类型的金属电镀，如下所述：

• 电镀
• 化学镀
• 浸镀
• 渗碳
• 物理气相沉积
• 等离子喷涂

1.电镀

电镀是最常见的电镀方法。电镀使用电流将带正电的金属颗粒（离子）溶解在化学溶液中。带正电的金属离子被吸引到被镀材料上，也就是电路带负电的一侧。

然后将要电镀的零件或产品置于该溶液中，溶解的金属颗粒被吸引到材料表面。电镀使被镀材料形成光滑、均匀、快速的镀层，有效地改变了材料的表面。

电镀涉及到许多不同的步骤和工艺，包括清洗、打击、电化学沉积、脉冲电镀和刷式电镀。

效果 ：

电镀用于提供保护涂层、装饰外观或改变工程材料的性能。电镀改善了工件的化学、物理和机械性能，这会影响其加工时的性能。

电镀工件可用于从更小的尺寸构建它，使其更易于加工，并提高可焊性、导电性或反射率。

2。化学镀

化学镀之所以被称为化学镀，是因为它是一种不使用外部电力的电镀方法。化学镀涉及诱导金属原子还原的化学反应。

换句话说，当金属离子（颗粒）与还原剂混合时，当它们与催化金属（触发反应）接触时，它们会转化为金属固体。这会导致金属镀上一层镀层金属。

效果

化学镀或自催化镀适用于各种尺寸和形状的材料，并且不需要外部电力或电镀槽，从而降低了成本。但是，化学镀较慢，不能形成厚板，并且比电镀更难控制。

自催化镀最常用的方法是化学镀镍。但是，这种技术也可以用于镀银、镀金和镀铜。

化学镀对最终产品的影响包括保护基底金属免受腐蚀、增加工件的尺寸以及改变可焊性、反射率和导电性。

3.浸镀

浸镀涉及将一种金属浸入来自更贵金属的金属离子溶液中。来自贵金属的离子更稳定，因此有一种自然的“拉力”，可以用一层薄薄的贵金属离子取代低贵金属的表面金属离子。

浸镀是一种较慢的工艺，只能用贵金属镀较少的贵金属。贵金属是化学惰性的金属。例如，黄金、铂金或白银。

效果

浸镀只会导致镀层很薄，之后电镀过程将停止。浸镀似乎也具有较差的附着力，镀层不能“粘”在基底金属上。

浸镀对最终产品的影响包括提高耐腐蚀性、改变导电性、改变外观、提高硬度、扭矩耐受性和改进的粘合能力。

4.渗碳

渗碳也称为表面硬化，是一种热处理工艺，可在保持芯部强度的同时产生耐磨表面。通常应用于加工后的低碳钢，以及高、允许齿轮、轴承等。

渗碳适用于低成本材料的复杂形状，这些材料可以很容易地加工成非常坚硬的表面。该过程包括在井式炉或密封气氛炉中加热零件。

然后在一定温度下引入渗碳气体（通常是一氧化碳，还有氰化钠和碳酸钡），热量和温度会影响碳扩散的深度。然后将零件缓慢冷却以便稍后淬火或直接在油中淬火。

5.物理气相沉积 (PVD)

PVD 是一系列涂层工艺，其中薄膜沉积在基材上。在物理气相沉积过程中，钛、铬或铝等固体涂层材料通过加热或离子轰击而蒸发。

在此过程中，会引入氮气等反应性气体，与金属蒸气形成化合物，并在金属表面形成一层非常薄的涂层。这导致涂层和金属部件之间的结合非常牢固。

PVD 的一些优点是：表面硬度高，耐腐蚀，耐高温，冲击强度好。

适用于广泛的应用：

• 航空航天
• 汽车
• 切割工具
• 医疗
• 枪支
• 光学
• 薄膜，例如窗户色调、食品包装

6.等离子喷涂

等离子喷涂是鲜为人知的金属电镀类型之一。在这种电镀过程中，也称为热喷涂，将熔融或热软化的材料喷涂到表面上以提供涂层。

涂层材料被注入到非常高温的等离子火焰中（高达 10,000 K 的热量），它被快速加热，然后以高速加速到零件表面，并迅速冷却以在零件表面形成涂层.

该工艺通常会在结构材料上产生涂层，以提供针对高温的保护，例如在排气热管理中。它还提供耐腐蚀和耐磨性。涂层还可以改变零件的外观和电性能。

电镀金属

镀锌

锌是一种廉价材料，可用于在许多金属基材上提供镀锌涂层。除了电镀外，该元素还通过Sherardizing工艺、熔浴浸渍和喷涂等方式应用。

在电解或冷处理中，待镀的物品在可溶性锌盐的电解槽中与金属锌的阳极一起设置为阴极。该工艺生产的纯锌涂层具有高延展性，其厚度和均匀性可以精确控制。

Sherardizing 工艺用于涂覆小五金件，例如螺丝和钉子。物品与锌粉一起装入桶中并加热至约 500F。零件在桶中翻滚，产生大约 90% 锌和 10% 铁的涂层。

熔融锌也可以通过浸渍或手动涂覆较大的物品来施加。有时在镀液中加入少量铝，以提高流动性，改善异形镀层。

同样，浴中少量的锡有助于实现基材的均匀涂层和改善的光洁度。热浸工艺会在基体金属附近产生一层锌铁合金，它可能有点脆，会影响外层的附着力。

金属喷涂或金属化使用火焰熔化金属粉末或金属丝并将它们撞击在基材表面上，从而在涂层和基底金属之间产生机械结合。基底金属的表面需要稍微粗糙一些才能发生机械结合，但可以通过这种方式施加相当厚的涂层。

涂层也可以是多孔的，但由于锌对钢铁是阳极的，这不会影响涂层的防腐蚀能力。喷涂金属的多孔性也使其能够很好地保持油漆。

镀镉

镀镉曾一度被用作锌的替代品，并且经常镀在各种汽车物品上。飞机制造商指定它的牺牲保护特性和对频繁拆卸和重新安装的部件的天然润滑性。

它特别适用于能够很好地抵抗淡水和咸水的海洋环境。出于安全考虑，多年来它作为电镀材料的使用已经减少，尽管它仍然可用。许多航空航天制造商已转向锌镍合金电镀。

镀铬

镀铬通常仅用于装饰目的，但它也可以提高耐腐蚀性和硬度，使其可用于需要考虑磨损的工业应用。这里称为镀硬铬，有时用于修复磨损零件的公差。

在钢制家具、汽车装饰件等的生产中，铬最常镀在镍上。镍本身通常镀在铜上，这三个元素层的组合仅通过排除空气和水分来保护下面的金属免受腐蚀；也就是说，没有阳极作用。因此，镀层必须适当地施加以达到适当的腐蚀保护。

镀铬是一种电镀工艺，最常涉及使用称为六价铬的铬酸。主要由硫酸铬或氯化铬组成的三价铬浴是工业用途的另一种选择。

有时将铬酸盐涂在镀锌层上以保护锌，在某些情况下，会改变金属的颜色，例如绿色或黑色镀锌。

镀镍

镍是一种流行的电镀金属，特别是因为它可用于化学镀。镀镍通常涂在门把手、餐具和淋浴装置等家用产品上，以增强装饰性和耐磨性。

镍板通常与铜和铝结合，但也适用于多种金属并用作铬的底层镀层。

在化学镀中，使用镍磷合金。溶液中磷的百分比可以在 2% 到 14% 之间变化。较高水平的磷可提高硬度和耐腐蚀性。磷含量越低，可焊性和磁性越高。

镀铜

铜是另一种流行的电镀金属，适用于需要高导电性和成本效益的应用。如上所述，镀铜通常用作后续金属镀层的触击涂层预处理。

它也是印刷电路板等电子元件的常用电镀金属。高电镀效率和低材料成本使铜成为一种较便宜的电镀金属。

镀铜工艺分为碱性、弱碱性和酸性三种。较高的碱性水平可提供出色的均镀能力，但需要较低的电流密度和增强的安全预防措施。卫生检查员已将碱性铜浴中的氰化物与某些健康危害联系起来，因此监测这些水平很重要。

镀金

黄金因其高抗氧化性和导电性而备受推崇。镀金与镀金的不同之处在于金不是箔，是在铜和银等金属上赋予这些特性的最简单方法之一。该工艺常用于珠宝装饰和改善电子零件（如电连接器）的导电性。

镀金铜时，失去光泽是一个问题，最容易通过在沉积之前用镍击打来解决。此外，在确定最佳浴液混合物和浸泡时间等因素时，还要考虑黄金的硬度和纯度。

镀银

与金一样，银也用于需要装饰性和提高导电性的电镀应用。一般来说，银比金更便宜，而且镀铜效果好，因此是一种更具成本效益的电镀液。

可能限制镀银作为可行电镀溶液的问题包括湿度和电偶腐蚀。具体来说，镀银不适用于高湿度的应用，因为银容易开裂和剥落，最终可能会暴露基底。

镀锡

镀锡钢长期以来一直用于食品和饮料的包装。除了提供耐腐蚀性之外，锡是无毒的，并提供一种涂层，有助于钢容易形成（凭借锡提供的润滑性）并容易焊接和焊接。

钝化工艺在马口铁上涂上食品级油，这也提高了漆的附着力。镀锡板可以在每面指定不同厚度的锡，以更好地适应容器内外表面对其环境的需要。

马口铁也用于其他包装应用，从油漆罐到油脂罐。镀锡板几乎总是使用热浸工艺制造。镀锡也用于制造电子元件。

另一种锡基电镀，称为 terneplate，传统上使用锡铅合金作为钢的腐蚀抑制剂。涂漆后，如果定期维护，这种金属可以使用 90 年，非常适合用于铁皮屋顶。

今天，铅已经被淘汰，锡被涂在不锈钢上，形成耐腐蚀的屋顶，形成软化的铜绿。这种材料的使用寿命是铜屋顶的两倍。

镀铑

铑是一种铂，可提供抗变色性、抗划伤性和闪亮的白色光泽外观。镀铑在珠宝生产中也很常见，尤其是在白金需要电镀的情况下。银、铂和铜也是常用的镀铑贱金属。

镀铑的一个缺点是，铑的保护屏障最终会在高磨损应用中磨损。这最终会导致变色，并且可能需要几年后进行第二轮电镀。