第2章电化学表面处理与加工

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...