【工程师手册】表面处理工艺(上)金属镀覆

【工程师手册】表面处理工艺（上）金属镀覆为达到一定的防护性、装饰性、功能性要求，通常会对不同材料进行多种表面处理镀层设计，在工业上获得金属镀层较多应用的金属镀覆表面处理工艺如下表所示：镀覆方法主要适用范围电镀法(electroplating)传统五金、电子产品外表面防护和装饰热浸法(hotdipplating)户外工程、建筑防护塑料电镀(plasticplating)塑胶终端产品外观和功能提供渗透镀(diffusionplating)精密电子器件真空蒸发镀(vacuumplating)灯罩、防光镜等复合电镀(compositeplating提供高耐磨镀层，如气缸内壁穿孔电镀(through-holeplating)PCB板电镀电铸(electroforming)标牌、铭牌、工艺品化学镀法(electrolessplating)提供耐蚀并导电的镀层熔射喷镀法(sprayplating)户外工程机械浸渍电镀(immersionplating)提供特定的化学置换层阴极溅镀(cathodespattering)提供电磁屏蔽等功能或外观装饰层合金电镀(alloyplating)提供更高性能或替代单金属镀层局部电镀(selectiveplating)同一零件满足两种外观或性能要求笔电镀(penplating)零件修复在通讯行业，大量采用钣金件和其它金属机加工件，主要的功能要求是耐腐蚀性和少量的装饰性，获得这些功能的最常用和最廉价的方式是传统电镀法。电镀基础介绍金属的标准电极电位电极电位是表示某种离子或原子获得电子而还原的趋势。如将某一金属放入它的溶液中（规定溶液中金属离子的浓度为lM），在25℃时，金属电极与标准氢电极（电极电位指定为零）之间的电位差，叫做该金属的标准电极电位。金属活动性顺序表（钾钙钠镁铝锌铁锡铅（氢）铜汞银铂金）自左向右活性由强变弱，标准电极电位由负变正。电极电位越负，金属越活泼，自然界没有金属态存在，如钠、钾、铝；电极电位越正，金属越稳定，自然界有金属态存在，如铜、银、金。金属电对E°金属电对E°Li+/Li—3.01Pb2+/Pb—0.13Mg2+/Mg—2.37H+/H20Al3+/Al—1.80Cu2+/Cu+0.34Ti+/Ti—1.63O2/OH-+0.40Zn2+/Zn—0.76Ag+/Ag+0.80Cr3+/Cr—0.74Au3+/Au+1.50Fe2+/Fe—0.44Au+/Au+1.70Cd2+/Cd—0.40Co2+/Co—0.28Sn4+/Sn2++0.15Ni2+/Ni—0.25Cu2+/Cu++0.15Sn2+/Sn—0.14Fe3+/Fe2++0.77阳极性镀层在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位负时，此镀层为阳极性镀层（如钢上镀锌）。此类镀层完整性破坏后，仍可依靠电化学作用保护基体。阴极性镀层在一定的介质中，镀层金属的电极电位比基体金属的电极电位正时，此镀层为阴极性镀层（如钢上镀铜）。阴极性镀层只能依靠自身的致密膜层保护基体金属，当镀层完整性较差或破坏之后，将加速基体金属的腐蚀。金属镀覆设计注意事项环境条件分类良好条件：不暴露在大气中，相对湿度不大于70%，密封条件下，不受腐蚀介质作用。一般条件：非露天，一般大气条件，相对湿度不大于95%。恶劣条件：户外、露天，受各种腐蚀介质作用，相对湿度会大于95%。特殊条件：高温、低温、耐磨、特殊介质环境。接触偶两种材料的电位差大小决定了接触偶的大小。电位差越大，腐蚀越快。一般条件下，标准电极电位差不超过0.5伏时，可以安全使用。接触偶等级：0级——不引起接触腐蚀可安全使用；1级——引起接触腐蚀，但影响不严重，在多数场合下可以使用，热带海洋环境例外。（需进行涂装）；2级——引起严重的接触腐蚀，除在有空调的干燥室内或密封良好的条件下，一般不宜采用。（必须用绝缘垫片隔离）。接触偶设计过程中，应尽量避免大阴极小阳极现象出现。镀覆层设计原则镀覆层设计时须考虑以下各项因素：1.零件的材料、结构、形状、配合公差，如M3的螺纹镀层厚度超过6微米，就会影响形状和旋合；2.零件储存和使用环境条件特征；3.金属镀覆层的特性和分类、应用范围、厚度系列与选择原则；4.金属材料接触偶级别；5.镀覆的目的和各种性能要求；几个特定的注意事项电化学特征，结构设计中尽量避免两端盲孔等溶液无法进入或流动的区域和结构，当孔较小、较深时，要增加工艺横孔，以提高溶液流动性和改善电场分布，提高镀层均匀性和可镀性；由于前处理和电镀溶液很容易在组合件缝隙中残留，带有螺纹连接、压合、搭接、铆接、点焊、单面焊等组件，因存在缝隙，原则上不可以进行镀覆。焊接整体机柜电镀难度很大，良率较低，机柜外部和内部镀层厚度差别较大，设计中应尽量避免整机电镀；黑色金属电镀后会不同程度的产生氢脆抗疲劳性能下降，需要受力的高强度钢和薄壁零件，要注意氢脆、疲劳和应力集中等；镀层组合不可随意设计，必须经过试验验证性能满足各项要求的镀层组合才可以采用；应注意镀覆层的使用温度范围，超过允许的使用范围时，不仅会导致性能无法达到，甚至可能引起基体金属的开裂和脆断。电镀铬的深度能力很差，形状复杂的工件，仅装饰性的外表面可以保证镀层完整，凹槽和孔内很难镀到。在密闭情况下，应考虑有机挥发气氛对锌镉镀层的腐蚀作用。几种常用零件电、化学处理推荐序号零件特征或材料推荐处理方式1冷轧钢板门板、立柱、横梁、托架、走线架镀锌彩色钝化2铝合金插箱、挡板、盖板导电氧化银白色3压铸铝屏蔽盒导电氧化黄绿色4插销、铰链装饰铬5门锁拉手、扳手装饰铬、珍珠铬6导电板、焊接铜排镀锡、镀镍7铝合金散热片阳极氧化8钢紧固件电镀彩锌、电镀黑锌、达克罗9铜紧固件镀亮镍10户外工程安装附件热镀锌、防腐涂料