1 第二章 电化学表面处理与加工 2 .1 概述 一、 概述 金属表面处理技术涉及物理、化学、金属工程学、机械工程学等各个学科。早期表面处理是指使金属制品表面美观耐腐蚀而进行的抛光、电镀、着色、涂漆等。现在金属表面处理不仅使制品美观耐用,还能改善金属表面的各种机械性能,赋予表面某些特殊功能,而且利用表面处理技术对金属进行加工。为达到这些目的,采用冶金、物理、化学及电化学多种方法。过去难以电镀的铝、钛、粉末制品现在也能电镀,被处理的材料也从金属扩展到非金属,例如塑料、玻璃和陶瓷。 对于金属和无机覆盖层,传统的工艺包括电镀、阳极氧化、化学转化膜。热喷涂、溅射、离子注人、物理或化学气相沉积、激光增强电沉积、自动催化沉积等技术也日益显出它们的重要性。对于有机覆盖层,传统的方法如刷镀、手工喷涂、已显得陈旧,面临着自动涂装、电泳沉积、粉末涂层等技术的挑战。 电镀是金属表面处理的重要组成部分。它是以被镀基体为阴极,通过电解作用,在基体上获得结合牢固的金属或合金膜的一种表面处理方法,具有如下的主要作用。 (1)提高外观质量:使产品美观,并能长期保持这种美观是电镀的重要目的之一。为使基体表面平整光亮和提高耐蚀性,常镀上铜镀层或镍镀层作底层;大多数采用镀铬或镀金、银、锗等贵金属进行最后装饰性电镀。 (2)提高耐蚀性:电镀最基本的要求是耐蚀性。在电镀件中用得最广泛的是钢铁,在钢铁表面镀覆其他金属,如镀锌或镀镐,保持美观并延长零件的寿命,从而显著地增加了整个产品的使用期。 根据上述两点,通常把镀层分为防护性镀层和防护-装饰性镀层。 (3)功能作用:电镀在机械、电、磁、光、热、化学等方面有着不少特殊的功能,因而出现了各种功能镀层,例如硬铬镀层(耐磨镀层)、锡铅镀层(减磨镀层)、高锡青铜镀层(反光镀层)、镍钻镀层(导磁镀层)、防渗碳铜镀层(热加工镀层)、转子发动机内腔的铬镀层(抗高温氧化层)、修复机床主轴的镀铁层(修复镀层)。 目前工业上用的电镀液大多数是水溶液,特殊情况下也使用熔盐或有机溶剂镀液。表2.1列出了可从水溶液及非水溶液中电沉积的金属种类,从表可见,在约70种元素中,约有30种能从水溶液中电沉积。原则上几乎所有金属都能从熔盐中电沉积,但往往外观不好,结合力也差,能沉积出平滑镀层的金属是不多的。 电镀的工艺流程是比较复杂的。例如,常用作防护装饰性镀层的铜、镍、铬电镀工艺流程包括:抛光除油酸浸蚀中...