电泳技术

电镀用的生产设备，就被镀件、阳极、镀液、镀糟的相对布置和不同的操作方式而言，目前最常用的主要还是固定式的镀槽。但各种变通方法也均有应用和发展，零件运动（如摆动搅拌、连续电镀线材及板材、自动机等）、镀槽运动（如滚镀）、镀液运动（喷射、快速镀等）、阳极运动（刷镀等）种种不同设备目前都有使用。在工艺方面，除油、弱腐蚀、电镀、干燥并在其间进行清洗的序列成为常规的基本操作。但实际上根据不同情况经常须作补充、交通和改变，否则很难适应产品的千差万别。工艺类型1固定镀槽电镀溶液盛于固定的镀槽内，镀件浸入，和阳极面对，依靠做导电和固定用的挂具来通电，应当说是传统的也是应用最广的方法。固定式镀槽的优点是设备投资少，镀件的形状、大小

对于任何一类涂覆过程，涂覆的涂层与基体材料问结合牢固是最基本的要求，除非是一些需要剥离下来的沉积层，例如电铸层或精炼的材料等并不希望连带将基体材料带进产品的工艺。如要结合力好，须考虑的不应当只是沉积过程本身，而是要对其前后的工艺程序统筹安排并设计得当。一般习惯将电镀的整个工艺流程划分为镀前的准备、电镀本身和镀后的处理三个部分。镀前准备包括抛光、清理等准备工作，而镀后处理则是一些必不可少的清洗及一些附加的处理。然而，镀前准备往往被顾名思义地直接理解为清洁或改善表面光洁度的工作，而仅仅局限于本身的施工要求。这种过分狭义的理解易于使镀层达不到较高的质量水准。电镀是一种原子级的沉积过程，本质上不同于雾化、熔融以及涂刷等宏观意义上的

阳极对于维持和保证正常的电沉积过程十分重要。虽然镀层并非沉积在阳极上，但阳极的正常溶解直接影响镀液的物料平衡，并使包括镀液的电流效率、分散能力等指标得以保持正常。一般镀液多采用溶解性的阳极，只有少数的镀液如镀铬等除外。这些镀液因为使用溶解性阳极时无法使镀液均衡，所以用不溶的阳极而采用添加镀液组分的方法来调整。比较理想的溶解性阳极应具有下述基本特性。１只有电流通过时才溶解，并且溶解均匀。因为溶解的量应与阴极的镀出量协调，所以不应浸入槽内便自发地产生化学溶解。溶解如果不均匀不仅浪费而且会起灰、掉块，从而污染槽液，并使镀件的电流分布受到影响。２表面不易钝化、不产生挂灰、容许的极限电流密度较高，而溶解时的电流效率不低。钝化

（一）镀液选择镀液与工艺参数的选定，是产品进行电镀前必要的工作。镀液与所用的工艺条件，须由产品的要求来确定。目前能采用的工艺已经很多，不同的配方和工艺条件可以很容易地查到。选择镀液的配方和配套的工艺，首要的是能针对性地满足产品的质量要求，其次便是考虑可能得以实施的环境和条件。产品要求电镀，一般大多是为了装饰防护或者增强其功能。无论是何种目的，所镀出的镀层都必须是一层均匀的完整覆盖，这是最基本的要求。如果被镀件形状复杂，或具有小的内孔、凹陷或盲孔，或者材料与表面很特殊，电镀工艺就必须细致研究分析后才确定，以便满足这些特殊情况。镀液是否能具备足够的宏观与微观分散能力，显然是必须要考虑的。通常电镀溶液的配方大体上可以分为

电镀过程是通过金属离子在电极与溶液界面上进行电荷交换来完成。因此，在诸多的影响因素中，须着重考虑和首先要重视的工艺参数势必是镀液配比和电流的选择与控制。离子放电时所处的状态和反应的历程、电流给与的大小与形式等将直接决定电结晶过程的机制，随之就是镀层的厚度、结构、表面状态等特性和镀层的质量。其他一些工艺参数，包括镀液应控制的温度、流动状态、电极的相互布置、与工艺有关的前后处理等，实际都和上述条件密切联系。法拉第电流和时间决定电沉积的量。单位面积上流过的电流即电流密度影响电沉积的速度，而电流密度的大小又与极化和过电位密切相关，已见前述。一般地说，总是希望加大电流以求得较高的沉积速度，但电流的加大往往受到镀液特性和传质状态的限制

从水溶液中镀取镀层是目前电镀生产工艺的主要方式。电沉积出来的镀层大多数情况下呈晶态，包括柱状或层状的晶态结构，同时也有微晶、纳米晶和非晶结构，结构的形成取决于沉积过程的条件。大多数情况下，目前通用的镀层均为晶态结构。由于沉积过程表现为形成晶态的过程，便将这一过程看做是电场影响下的结晶过程而称为电结晶。电结晶过程类似于但也有别于从溶液中因过饱和而形成的普通的结晶过程。晶态的镀层是由放电后的离子按照一定的晶体结构规律顺序排列而成的一种有序结构。用以形成晶体点阵的是单个的放电离子，而离子放电之前在溶液中带有一定的规整的电荷。电荷在电极界面上通过电子交换而被外加电流所中和。所以中和所需的电量取决于离子放电时粒子的数量和所带的电荷量

某些单一的金属盐，例如硫酸铜、硫酸锌等，如果配成水溶液而插入电极并通以电流，便能在阴极上沉积出相应的金属沉积层。这类的镀层一般很难达到目前人们对工业电镀层性能、质量或沉积过程的工艺性等要求。简单的所谓!"#$%&（丹尼尔）电池，可以说是一个很好的例子。这种早期的原电池，实现的是无外电源型的电沉积。由于很难进行工艺控制，所以镀层性能不良而无法满足应用要求。因此，近代的电镀过程，采用的是一种按要求调配成的配料体系。一般需要具备下列几个方面的功能。１金属供给剂含有需沉积的金属离子的可溶性盐类，用以供给沉积用的金属。行业习惯称这类金属盐为主盐。但主盐应理解为主要由之提供沉积金属的盐，而非在溶液内存在的主要的

电镀的目的在于使电极表面沉积出致密的、结合牢固因而能够实用的镀层。事实上，通过界面上的化学和电化学反应，均有可能获得不同类型的放电粒子沉积。由于沉积物具有不同形态和性质，其应用便有所差异。目前已有几种不同类型的生产应用方案。当希望从溶液中提取所需品种的原子时，习惯称为电冶炼；若从混有杂质原子的材料中要求分离出纯粹的物质便叫做电解提纯或称作电精炼；如果沉积出的镀层厚实而与基材结合力不强，因而能够分离直接用做制件则称为电铸工艺；沉积出的物质结构松散而微细时，目前用来制作粉末冶金用的粉末等各种粉末材料。至于利用界面上的反应来进行氧化、还原、催化、制取气体、化合物或有机中间体、促进溶解或者清理表面、腐蚀溶解或蚀刻、切削或抛光加工、表面选择

镀层应用电镀用作表面处理，通常目的有两个主要方面，即：赋予或改善产品的表面状态或使表面结构具备某种有用的功能。按照行业习惯，一般将其区分为装饰性的、防护性的或功能性的电镀。１防护装饰性电镀材料的许多物理的或工程的特性，是设计产品时选择材料的主要依据。制件具备了设计考虑必须满足的功能性要求后，往往很难使其表面的化学特性与之协调。在实际使用环境中，制品遭遇腐蚀是最常见也是对产品寿命影响最大的问题之一。产品生锈不仅使外观受到损害，而且在大多数情况下产品的使用功能也同时被破坏。例如：运动件卡死，电接触不良，污染或损伤与之相邻的材料，包括金属特别是纺织材料，零件变形或断裂等等。在这类场合，表面上出现锈蚀便不仅仅是外表美观的问

电镀方法通常在腐蚀和防护方面应用较广的电镀工艺包括：有外加电流的电镀方法、无外电流或利用内电流的沉积方法或化学镀以及基体材料表面的直接化学转化。１外加电流的电镀方法在电解质内置入电极并通以电流。此时在电极与介质的界面上便有电化学反应发生。这种电化学反应包括阴极表面上离子的还原和阳极表面上的氧化，两个过程均在电镀工艺中得到利用。并且不仅可以使较小的离子放电来形成镀层，而较大的能使之带电的质点例如高分子的涂料或橡胶粒子也能通过这类方法来沉积在电极之上。２无外电流的电镀方法利用不同电位的材料来与镀件接触，通过产生的内电流也能进行沉积。基体材料与溶液界面上的置换反应或自催化还原使离子沉积为镀层，可以省略施加外电流的麻烦而