|
电化学沉积指的是用电化学方法在金属或非金属制件表面沉积一层或多层金属镀层或合金镀层或复合镀层的技术。
通常是，表面具有导电能力的制件，于电解质溶液中，被置于阴极，在外电流的作用下，该溶液中的金属离子，或络合离子在制件表面，即阴极表面发生还原反应，使金属沉积在制件的表面，这一过程又叫金属电沉积，俗称电镀。用电镀的方法可以在金属或非金属制件表面得到功能各异的多种镀层，满足在不同环境中对制件的使用要求。
它们涉及四大类：耐腐蚀、抗氧化;耐磨损、减摩;装饰、美化;声、光、磁、电的转换，以及其他方面如催化、杀菌等。内容包括单金属镀层、合金镀层、复合镀层、磷化、钝化、化学氧化、电化学氧化等。目前研究方向包括：合金电镀、激光电镀、微粒弥散复合电镀、纤维增强复合电镀、梯度功能复合电镀、微弧氧化、纳米电龟镀与纳米多层膜电镀等。常用电镀层的种类及其功能特性见表1-1～表1-7。
上述这些电镀层设计的选用要在了解它们的特性、设计依据、适用范围、不宜或不允许使用范围的基础上进行，进而确定厚度系列与工艺。为便于设计师查询，再按金属种类提供选择分类，详见表2、表3、表4。
虽然，它在表面处理技术中的历史较长，工艺也比较成熟，但随着现代工业和技术的飞速发展，对电镀层的功能性要求越来越高，如高的耐腐蚀性、抗氧化性、良好的导电性、高硬度、高的耐磨性以及某些特殊的物理、化学特性，像特殊的电学性质、磁学性质、半导体性能以及超导性能等，电镀新技术也不断在发展。
表1-1 常用镀层的种类与功能-机械特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 装饰 |
防护 |
耐磨损性 |
机械特性 |
| 硬度 |
润滑性 |
尺寸精度 |
增厚性 |
脱膜性 |
低摩擦系数 |
二次加工性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 镍 |
√ |
△ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
| 铬 |
√ |
√ |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
| 黑铬、黑镍 |
√ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 锡合金 |
√ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 铜合金 |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 镍合金 |
√ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 金、金合金 |
√ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 银 |
√ |
|
|
|
△ |
|
|
|
|
|
| 铑 |
√ |
△ |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
| 钯 |
√ |
|
△ |
|
|
|
|
|
|
|
| 铂 |
√ |
△ |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
| 黑铑 |
√ |
|
△ |
|
|
|
|
|
|
|
| 电铸 |
√ |
|
|
|
|
√ |
√ |
|
|
|
| 化学转化处理 |
√ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
√ |
防
护
镀
层 |
锌 |
△ |
√ |
|
|
|
* |
|
|
△ |
△ |
| 锌-镍合金 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 镉 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
△ |
| 锡-锌合金 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
√ |
| 镉-钛合金 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 铜 |
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
△ |
| 化学铜 |
|
|
|
|
|
* |
△ |
|
|
|
| 镍 |
△ |
△ |
△ |
|
|
|
△ |
|
|
|
| 镍-镉扩散 |
|
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 化学镍 |
△ |
√ |
√ |
△ |
* |
√ |
|
△ |
△ |
|
| 工业用(硬质)铬 |
√ |
△ |
√ |
√ |
△ |
* |
√ |
△ |
△ |
* |
| 黑铬 |
√ |
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 金、金合金 |
√ |
△ |
* |
|
|
|
|
|
|
|
| 银 |
△ |
|
|
* |
√ |
|
|
|
|
|
| 铑 |
√ |
△ |
√ |
√ |
|
|
|
|
|
|
| 铂 |
|
△ |
△ |
|
|
|
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 钌 |
|
|
△ |
△ |
|
|
|
|
|
|
| 锡 |
△ |
△ |
|
|
|
|
|
|
* |
△ |
| 锡-铜合金 |
|
△ |
|
|
√ |
|
|
|
|
△ |
| 铅 |
|
△ |
|
|
√ |
|
|
|
|
△ |
| 铟 |
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
√ |
| 乳白铬 |
|
△ |
|
|
|
|
|
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
√ |
|
√ |
|
|
√ |
√ |
|
| 电铸 |
|
|
|
|
|
√ |
√ |
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-2 常用镀层的种类与功能-电气特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 电气特性 |
| 导电性 |
高频特性 |
磁性 |
低接触电阻 |
电阻特性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
√ |
△ |
|
△ |
|
| 镍 |
|
|
|
|
|
| 铬 |
|
|
|
|
|
| 黑铬、黑镍 |
|
|
|
|
|
| 锡合金 |
△ |
|
|
△ |
|
| 铜合金 |
|
|
|
|
|
| 镍合金 |
|
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
△ |
|
|
|
| 银 |
√ |
△ |
|
△ |
|
| 铑 |
|
|
|
△ |
|
| 钯 |
|
|
|
△ |
|
| 铂 |
|
|
|
|
|
| 黑铑 |
|
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
|
防
护
镀
层 |
锌 |
|
|
|
|
|
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
|
| 镉 |
|
|
|
|
|
| 锡-锌合金 |
|
|
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
|
| 铜 |
√ |
√ |
* |
|
|
| 化学铜 |
√ |
|
|
|
|
| 镍 |
|
△ |
|
|
* |
| 镍-镉扩散 |
|
|
|
|
|
| 化学镍 |
△ |
|
* |
* |
√ |
| 工业用(硬质)铬 |
|
|
|
|
|
| 黑铬 |
|
|
|
|
|
| 金、金合金 |
√ |
△ |
|
√ |
|
| 银 |
√ |
△ |
|
|
|
| 铑 |
|
|
|
√ |
|
| 铂 |
|
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
△ |
|
| 钌 |
|
|
|
√ |
|
| 锡 |
△ |
|
|
|
|
| 锡-铜合金 |
△ |
△ |
|
|
|
| 铅 |
|
|
|
|
|
| 铟 |
|
|
|
|
△ |
| 铁 |
|
|
|
|
|
| 乳白铬 |
|
|
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
|
|
|
| 电铸 |
|
√ |
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-3 常用镀层的种类与功能-光特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 光特性 |
| 防反射性 |
光选择吸收性 |
光反射性 |
耐侯性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
|
|
|
|
| 镍 |
* |
|
|
|
| 铬 |
|
|
√ |
√ |
| 黑铬、黑镍 |
√ |
√ |
|
△ |
| 锡合金 |
|
|
|
√ |
| 铜合金 |
|
|
|
|
| 镍合金 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
|
√ |
√ |
| 银 |
|
|
|
|
| 铑 |
|
|
△ |
√ |
| 钯 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 黑铑 |
√ |
△ |
|
√ |
| 电铸 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
√ |
* |
|
|
防
护
镀
层 |
锌 |
* |
|
* |
* |
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
| 镉 |
|
|
|
|
| 锡-锌合金 |
|
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
| 铜 |
|
|
|
|
| 化学铜 |
|
|
|
|
| 镍 |
|
* |
△ |
△ |
| 镍-镉扩散 |
|
|
|
|
| 化学镍 |
|
|
|
|
| 工业用(硬质)铬 |
|
|
|
|
| 黑铬 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
√ |
√ |
|
|
| 银 |
|
|
|
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 钌 |
|
|
|
|
| 锡 |
|
|
|
|
| 锡-铜合金 |
|
|
|
|
| 铅 |
|
|
|
|
| 铟 |
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
| 乳白铬 |
|
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-4 常用镀层的种类与功能-热特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 热特性 |
| 耐热性 |
热吸收性 |
热导性 |
热反射性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
△ |
√ |
√ |
√ |
| 镍 |
|
|
|
△ |
| 铬 |
|
|
|
|
| 黑铬、黑镍 |
△ |
|
|
|
| 锡合金 |
|
|
|
△ |
| 铜合金 |
|
|
|
△ |
| 镍合金 |
|
|
|
△ |
| 金、金合金 |
|
|
△ |
|
| 银 |
|
△ |
√ |
|
| 铑 |
△ |
|
|
|
| 钯 |
△ |
|
|
|
| 铂 |
△ |
|
|
|
| 黑铑 |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
△ |
△ |
|
防
护
镀
层 |
锌 |
|
* |
|
|
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
| 镉 |
|
|
|
|
| 锡-锌合金 |
|
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
| 铜 |
|
|
√ |
|
| 化学铜 |
|
|
|
|
| 镍 |
|
|
|
|
| 镍-镉扩散 |
√ |
√ |
|
|
| 化学镍 |
√ |
|
|
|
| 工业用(硬质)铬 |
△ |
|
|
|
| 黑铬 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
√ |
△ |
|
| 银 |
√ |
|
√ |
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 钌 |
|
|
|
|
| 锡 |
|
|
|
|
| 锡-铜合金 |
|
|
|
|
| 铅 |
|
|
|
|
| 铟 |
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
| 乳白铬 |
△ |
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-5 常用镀层的种类与功能-物理特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 物理特性 |
| 软钎焊性 |
黏结性 |
多孔性 |
抗黏结性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
√ |
√ |
|
|
| 镍 |
|
|
|
|
| 铬 |
|
|
|
|
| 黑铬、黑镍 |
|
|
|
|
| 锡合金 |
△ |
|
|
|
| 铜合金 |
|
|
|
|
| 镍合金 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
|
|
|
| 银 |
√ |
√ |
|
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 黑铑 |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
△ |
|
防
护
镀
层 |
锌 |
* |
|
|
|
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
| 镉 |
|
△ |
|
|
| 锡-锌合金 |
△ |
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
| 铜 |
√ |
√ |
|
|
| 化学铜 |
△ |
△ |
|
|
| 镍 |
△ |
|
|
|
| 镍-镉扩散 |
|
|
|
|
| 化学镍 |
△ |
√ |
|
|
| 工业用(硬质)铬 |
|
|
√ |
△ |
| 黑铬 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
△ |
√ |
|
|
| 银 |
√ |
√ |
|
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 钌 |
|
|
|
|
| 锡 |
√ |
|
|
|
| 锡-铜合金 |
√ |
|
|
|
| 铅 |
|
|
|
|
| 铟 |
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
| 乳白铬 |
|
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-6 常用镀层的种类与功能-化学特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 化学特性 |
| 黏结性 |
耐腐蚀性 |
防污性 |
杀菌性 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
√ |
* |
|
√ |
| 镍 |
|
|
|
|
| 铬 |
|
△ |
△ |
|
| 黑铬、黑镍 |
|
|
|
|
| 锡合金 |
△ |
* |
|
|
| 铜合金 |
√ |
|
|
|
| 镍合金 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
|
|
△ |
| 银 |
|
|
|
√ |
| 铑 |
|
√ |
|
|
| 钯 |
|
√ |
|
|
| 铂 |
|
√ |
|
|
| 黑铑 |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
△ |
* |
△ |
△ |
防
护
镀
层 |
锌 |
△ |
|
|
|
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
| 镉 |
|
|
|
|
| 锡-锌合金 |
|
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
|
|
|
| 化学转化处理 |
△ |
|
|
|
| 铜 |
△ |
|
|
√ |
| 化学铜 |
△ |
|
|
△ |
| 镍 |
|
△ |
|
|
| 镍-镉扩散 |
|
|
|
|
| 化学镍 |
|
√ |
√ |
|
| 工业用(硬质)铬 |
|
△ |
|
|
| 黑铬 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
|
|
|
| 银 |
|
|
|
√ |
| 铑 |
|
√ |
|
|
| 铂 |
|
√ |
|
|
| 钯 |
|
√ |
|
|
| 钌 |
|
√ |
|
|
| 锡 |
△ |
△ |
|
|
| 锡-铜合金 |
△ |
√ |
|
|
| 铅 |
|
√ |
√ |
|
| 铟 |
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
| 乳白铬 |
|
|
|
|
| 分散(复合) |
△ |
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表1-7 常用镀层的种类与功能-其它特性
| 电镀的种类 |
所需要的特性 |
| 其它特性 |
| 耐刷性 |
防海水腐蚀 |
仿型性 |
低氢脆 |
装
饰
镀
层 |
铜 |
|
|
|
|
| 镍 |
|
|
|
|
| 铬 |
|
|
|
|
| 黑铬、黑镍 |
|
|
|
|
| 锡合金 |
|
|
|
|
| 铜合金 |
|
|
|
|
| 镍合金 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
|
|
|
| 银 |
|
|
|
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 黑铑 |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
√ |
|
| 化学转化处理 |
|
△ |
|
|
防
护
镀
层 |
锌 |
|
|
|
|
| 锌-镍合金 |
|
|
|
|
| 镉 |
|
√ |
|
|
| 锡-锌合金 |
|
|
|
|
| 镉-钛合金 |
|
√ |
|
√ |
| 化学转化处理 |
|
|
|
|
| 铜 |
|
|
|
|
| 化学铜 |
|
|
|
|
| 镍 |
|
|
|
|
| 镍-镉扩散 |
|
|
|
|
| 化学镍 |
|
√ |
|
|
| 工业用(硬质)铬 |
|
* |
|
|
| 黑铬 |
|
|
|
|
| 金、金合金 |
|
△ |
|
|
| 银 |
|
|
|
|
| 铑 |
|
|
|
|
| 铂 |
|
|
|
|
| 钯 |
|
|
|
|
| 钌 |
|
|
|
|
| 锡 |
|
|
|
|
| 锡-铜合金 |
|
|
|
|
| 铅 |
|
|
|
|
| 铟 |
|
|
|
|
| 铁 |
|
|
|
|
| 乳白铬 |
|
|
|
|
| 分散(复合) |
|
|
|
|
| 电铸 |
|
|
|
|
注：盗用的评价：√：最有效;△：有效果;*：在一定条件下有效果。
表2 钢铁零件镀覆层的选择
| 项目 |
材料 |
使用条件 |
使用部件 |
位置 |
镀覆层要求 |
| 一般情况 |
结构钢 |
小于250℃ |
无特殊要求 |
结构件
系统零件
电气零件 |
外部
内部 |
锌镀层 |
| 与铝、镁合金接触 |
| 与橡胶件接触 |
| 导电、导磁、焊接 |
镀锌不钝化 |
| 在煤、汽油中工作 |
系统零件 |
内部 |
锌镀层 |
| 小于230℃ |
无特殊要求 |
结构件
系统零件
电气零件 |
外部
内部 |
镉镀层 |
| 海洋环境 |
| 与铝、镁合金接触 |
| 导电、导磁、焊接 |
镀镉不钝化 |
| 小于200℃ |
在润滑油中工作、精度高、公差小零件 |
结构件
系统零件
|
内部 |
化学氧化膜（发蓝） |
| 防护要求不高的 |
| 有抗氧化要求 |
| 小于150℃ |
要求绝缘和在润滑油中工作的零件 |
结构件
系统零件 |
内部 |
磷化膜 |
| 油漆底层 |
内部、外部 |
| 铸钢 |
螺纹部分不允许喷锌 |
结构件
系统零件 |
内部 |
喷锌层 |
| 超高强度钢 |
小于150℃ |
无特殊要求 |
结构件
系统零件 |
内部 |
磷化膜+涂漆（油） |
| 小于230℃ |
要求良好的防护性和低氢脆性 |
结构件
系统零件 |
内部、外部 |
镉-钛镀层 |
| 不锈钢 |
小于18%Cr不锈钢 |
|
内部、外部 |
钝化 |
| 大于或等于18%Cr不锈钢 |
|
内部、外部 |
不钝化 |
| 特殊要求 |
| 搭接、点焊、铆接组合件 |
结构钢 |
小于150℃ |
无特殊要求 |
结构件 |
内部 |
磷化 |
| 螺纹部分不许喷锌 |
结构件 |
内部 |
喷锌 |
| 导管内腔、形态复杂件 |
结构钢 |
小于150℃ |
无特殊要求 |
结构件
系统零件 |
内部 |
磷化 |
| 渗碳表面 |
13CrNi3A
18CrNi4WA |
小于230℃ |
无特殊要求 |
结构件
系统零件 |
内部 |
镉镀层 |
| 螺栓（螺钉、螺栓） |
25#、45#钢 |
螺栓 |
结构件
系统零件 |
内部 |
锌、镉镀层 |
| 30CrMnSiA |
M＜10mm螺栓 |
结构件
系统零件 |
内部、外部 |
锌、镉镀层 |
| M＞10mm螺栓 |
结构件
系统零件 |
内部、外部 |
镉镀层 |
| Cr17Ni2 |
螺栓 |
结构件
系统零件 |
内部 |
钝化 |
| 弹簧 |
Ⅱa |
在油中工作 |
结构件
系统零件 |
内部 |
化学氧化 |
| Ⅱa.50CrVa65Si2MnWA |
d≤0.5mm |
海洋及大气环境中工作 |
结构件
系统零件 |
内部 |
镉镀层 |
| 耐磨、支撑表面 |
结构钢、超高强度钢 |
要求耐磨表面 |
|
结构件
系统零件 |
内部 |
铬镀层 |
| 零件其它部分 |
|
结构件
系统零件 |
内部 |
按规定 |
| 防毒 |
结构钢 |
小于100℃ |
|
氧气系统 |
内部 |
锡镀层 |
| 防止高温粘接 |
高温合金 |
小于300℃ |
紧固件 |
结构高温部件 |
内部 |
铜镀层 |
| 导电、钎焊 |
结构钢 |
小于100℃ |
电气系统 |
内部 |
锡镀层 |
| 黑色外观 |
结构钢 |
电器、仪表需消光的零件 |
|
|
化学氧化 |
| 电器、仪表需消光的零件标志 |
黑铬镀层 |
表3 铝和铝合金阳极化层的选择
| 项目 |
材料 |
使用条件 |
使用部位 |
位置 |
镀覆层要求 |
| 一般情况 |
铝合金 |
无特殊要求 |
结构件
系统零件 |
内部、外部 |
硫酸阳极化 |
| 铸铝 |
含铜量大于4%如LY12、LY11、ZL201等，含铜含硅总量大于7.5%如ZL106、ZL107、ZL108等不宜使用 |
内部 |
铬酸阳极化 |
| 特殊情况 |
| 导管 |
铝合金 |
|
系统零件 |
内部 |
化学氧化 |
| 要求耐磨隔热零件 |
铝合金 |
|
结构件
系统零件 |
内部 |
硬质阳极化 |
| 胶接件 |
铝合金 |
无特殊要求 |
结构件 |
内部、外部 |
磷酸阳极化 |
| 识别标志 |
铝合金 |
无特殊要求 |
系统零件 |
内部、外部 |
彩色阳极化 |
| 搭接、点焊、铆接组合件 |
小于65℃ |
|
内部 |
化学氧化 |
| 无特殊要求 |
或铬酸阳极化 |
表4 铜和铜合金镀层的选择
| 项目 |
材料 |
使用条件 |
使用部位 |
位置 |
镀覆层要求 |
| 一般情况 |
铝合金 |
无特殊要求 |
系统零件 |
内部 |
无防护层或钝化 |
| 特殊情况 |
| 导电钎焊 |
铜合金 |
小于100℃，在燃油中工作的 |
系统零件 |
内部 |
锡镀层 |
| 导电性要求极高的零件 |
银镀层 |
| 防毒 |
铜合金 |
小于100℃ |
系统零件 |
内部 |
锡镀层 |
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