提高镀层与基体结合强度的途径
铝的镀层附着力实验
项标题
实验原理：通过测 量镀层与基体之间 的剪切力或剥离力， 评估镀层附着力的
大小
项标题
实验方法：常用的 实验方法有划痕法、 拉拔法、剥离法等， 每种方法都有其适
用范围和局限性
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基材表面 处理：清 洁度、粗
糙度等
镀液成分： 酸碱度、 温度、浓
度等
镀层厚度： 镀层越厚， 附着力越
XXX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XXX
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目的：了解铝的镀层附着 力性能
实验方法：采用不同的镀 层工艺和材料
实验结果：分析镀层附着 力性能的影响因素
结论：提出提高铝的镀层 附着力性能的方法和措施
支持
实验方法：采用 不同的镀层工艺 和材料，测试镀
层附着力
实验结果：分析 镀层附着力的影 响因素，为工业 生产提供技术支
持
应用领域：汽车、 航空、电子等行 业的铝制品生产
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镀层附着力：指镀 层与基体之间的结 合强度，是衡量镀 层质量的重要指标
项标题
重要性：镀层附着 力直接影响镀层的 耐腐蚀性、耐磨性、 抗疲劳性等性能， 对提高产品质量和 延长使用寿命具有
加强质量控制：加强质量控 制，提高产品质量，降低生
产成本。
环保生产：采用环保生产工 艺，降低对环境的影响，提
高企业形象。
穿戴防护装备：如手套、护目镜等 避免接触皮肤：避免皮肤直接接触铝溶液 避免吸入气体：避免吸入铝溶液产生的气体 避免误食：避免误食铝溶液或其残留物 避免接触眼睛：避免铝溶液接触眼睛 避免烫伤：避免铝溶液过热烫伤皮肤 避免火灾：避免铝溶液接触火源或高温物体 避免爆炸：避免铝溶液接触氧气或其他易燃物质 避免污染：避免铝溶液污染环境或水源 遵守实验室安全规定：遵守实验室安全规定，确保实验安全进行。
化学镀技术概述
化学镀技术概述硬盘、CPU和内存被称为计算机的“三大件”。
随着计算机技术的发展，计算机硬盘逐步向小型、薄型、大容量和高速度方向发展。
在计算机硬盘中用于存储数据的是盘片，它由铝镁合金制成，然后在表面进行化学镀Ni-P或Ni-P-Cu，作为后续真空溅射磁记录薄膜的底层。
该镀层要求非磁性、低应力、表面光洁和均匀。
图5-17所示为计算机硬盘及化学镀镍后的CPU。
1.化学镀的原理和特点（1）化学镀的原理化学镀也称为无电解镀或自催化镀，在表面处理中占有重要的地位。
化学镀是指在没有外加电流通过的情况下，利用镀液中还原剂提供的电子，使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在工件表面，形成镀层的表面处理技术。
酸性化学镀镍溶液中，还原沉积时的反应式为式中，H2PO2是还原剂。
图5-17 计算机硬盘及化学镀镍后的CPU化学镀镍溶液的组成及其相应的工作条件必须使反应只在具有催化作用的工件表面上进行，镀液本身不发生氧化还原反应，以免溶液自然分解、失效。
如果被镀金属本身是催化剂，则化学镀的过程就具有催化作用。
镍、铜、钴、铑、钯等金属都具有催化作用。
（2）化学镀的特点化学镀与电镀相比，具有如下特点：1）镀层厚度非常均匀，化学镀液的分散能力非常好，无明显的边缘效应，几乎是工件形状的复制。
所以化学镀特别适用于形状复杂的工件，尤其是有深孔、不通孔、腔体等的工件的电镀。
化学镀层非常光洁平整，镀后基本不需要镀后加工。
2）可以在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。
化学镀可以作为非导体电镀前的导电底层镀层。
3）镀层致密，孔隙低，基体与镀层结合良好。
4）工艺设备简单，不需要外加电源。
5）化学镀也有其局限性，例如镀层金属种类没有电镀多，镀层厚度一般没有电镀高，化学镀的镀液成本一般比电镀液成本高。
2.化学镀镍化学镀镍是化学镀中应用最为广泛的一种方法。
化学镀镍多采用次磷酸盐、硼氢化物、氨基硼烷、肼及其衍生物等作为还原剂，其中次磷酸盐由于价格便宜，被广泛应用。
如何改善不锈钢化学镀镍层的结合力
如何改善不锈钢化学镀镍层的结合力
不锈钢制品最常见的是在表面镀锌，在腐蚀环境中提高不锈钢的耐腐蚀性。
为了提高不锈钢件的均匀和润滑性往往要在其表面镀铬或镍。
不锈钢件(传动轴、啮合件、动配合件等)化学镀镍，可改善镀层的均匀性和自润滑性，往往比电镀铬效果好。
但不锈钢化学镀镍常因前处理不好而造成镀层与基体结合力不理想，成为实际生产中迫切需要解决的问题。
以前的镀镍工艺：
工艺流程：机械抛光→有机溶剂除油→化学除油→热水洗→电化学除油→热水洗→冷水洗→30%HCl→冷水洗→20%HCl(50℃)→冷水洗→闪镀镍→化学镀镍。
工艺的缺点：单独用HCL除氧化皮效果不好;形状复杂件闪镀镍因覆盖能力不好而影响到化学镀镍的均匀性；因工序较长有可能造成不锈钢新鲜表面重新被氧化成膜；闪镀镍溶液易污染化学镀镍溶液等。
为此，有人对原来的工艺进行了改进，新工艺如下：
工艺流程：抛光、除油工序同原工艺→混酸除膜(25%HCl+8%HNO3+10%HF)→冷水洗→活化(10%HCl+5%NH4F，60℃)→热水洗→化学镀镍。
新工艺的优点：①采用混酸除去不锈钢表面难溶的FeCrO4氧化膜、Si、SiO2，使基体表面的化学活性增强;②工序简化，避免了天利不锈钢新鲜表面重新被氧化;③增加基体的预热工序，消除镀层与基体因温差而产生的应力。
化学镀镍与基体结合力好，镀速快。
采用这种新的镀镍工艺能大大提高镀镍的效率和镀镍后成品的质量。
金属表面膜层与基体的结合强度
金属表面膜层与基体的结合强度
金属表面膜层是一种用于增强基体材料性能的表面涂层材料。
在使用过程中，金属表面膜层与基体的结合强度直接影响着材料的耐久性和使用寿命。
因此，研究和提升金属表面膜层与基体的结合强度是非常重要的。
金属表面膜层的结合强度受到多种因素的影响。
首先，表面预处理是影响金属表面膜层结合强度的重要因素。
通过清洗，去除油脂、尘埃和氧化物等杂质，可以增加表面粗糙度和表面活性位点的数量，从而提高表面涂层的附着力。
其次，涂层工艺也对结合强度有着重要的影响。
在涂层过程中，需要严格控制涂布条件和温度等参数，以确保涂层与基材之间的化学键和物理键加强。
此外，金属表面膜层的厚度和材料的选择也会影响结合强度。
一些研究表明，利用表面修饰技术可以显著提高金属表面膜层的结合强度。
例如，通过等离子体表面改性技术可以增加金属表面粗糙度和表面活性位点的数量，从而提高涂层与金属基材之间的结合强度。
利用激光表面熔覆技术可以产生精确的界面化学反应，从而促进金属表面膜层与基材之间的化学结合。
此外，还可以利用金属表面镀层技术来改善金属表面的性能，从而提高涂层与金属基材之间的结合强度。
总之，要提高金属表面膜层与基体的结合强度，需要综合考虑表面预处理、涂层工艺、涂层厚度和材料的选择等多个方面的因素。
通过改进表面涂层技术和开发新型的涂层材料，可以进一步提高金属表面膜层的附着力，从而提高材料的耐久性和使用寿命。
镀层与基体的结合力
文章编号:1001-3849(2010)01-0034-03 镀层与基体的结合力覃奇贤, 刘淑兰(天津大学化工学院,天津 300072)摘要:镀层与基体(或中间镀层)之间的结合力是镀层的重要机械性能。
介绍了镀层与基体的结合力定义、影响因素及测量方法。
结合生产实际举例说明镀层与基体结合力不良的危害,以及改善镀层与基体结合力的措施。
分析了镀层与基体的结合力和镀层内应力的区别和联系。
关 键 词:结合力;基体;镀层;内应力中图分类号:T Q 153 文献标识码:BA d h e s i o n o f C o a t i n g w i t hS u b s t r a t eQ I NQ i -x i a n ,L I US h u -l a n引 言在表面处理技术中,不论是生产实践还是研制新的镀层(或涂层),在镀层(或涂层)性能的测试中,必须首先测量镀层(或涂层)与基体(或中间镀层)之间的结合力,如果结合力不良会出现镀层剥落、鼓泡或开裂等现象,不仅影响外观,而且还会恶化镀层的防护性、耐磨性及耐蚀性等性能。
可以这样说,如果镀层(或涂层)与基体的结合力不合格,则镀层其它性能的测定将失去意义,或者说该镀层(或涂层)无实用价值。
下面简要介绍一下结合力的定义、影响因素、测量方法及提高结合力的措施。
1 镀层与基体结合力的定义镀层与基体的结合力是指镀层与基体之间的结合强度,也就是单位面积的镀层从基体上剥离所需要的力。
2 镀层与基体结合力的类型2.1 基本的结合力也叫理想的结合力,是镀层与基体完全接触时的结合力。
这种结合力来自范德华力、静电作用力或者化学键合力。
基本的结合力实际上是无法测量的最大的结合力。
2.2 实际的结合力是指用各种测定方法实际测量得到的结合力,它是单位面积的镀层与基体分离所需的力(或能量)。
基本的结合力是理想状态下的结合力,实际测量得到的结合力小于基本结合力。
3 结合力的影响因素3.1 基体与镀层接触面积的影响镀层与基体的接触面积越大,则结合力越大,若镀层与基体完全接触,可以获得最大的结合力,即无法测量的理想状态下的结合力[1]。
常用金属材料表面电刷镀工艺
去，此时零件接电源正极，电压18V〜25V，相对运动速度为100mm/s〜130mm/s。
7、清水冲洗。
8、镀底层，最好选用特殊镍溶液，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s〜5s，然后用18V电压下冲镀3s〜5s,再降至12V，在相对运动速度100mm/s〜200mm/s下镀gm〜2^m即可。
如果不用特殊镍打底，也可直接刷中性镍、碱铜、锌等镀液。
9、清水冲洗。
10、镀工作层,可根据零件的表面要求,选择合适的镀液。
快速镍能快速恢复尺寸,并能提高表面的耐磨性。
操作时工件接电源的负极，电压8V〜14V，相对运动速度为80mm/s〜130mm/s。
碱铜镀层可起防渗碳、渗氮作用，也可快速恢复尺寸。
镀铜时，电压为10V〜14V，相对运动速度为130mm/s〜160mm/s。
11、清水冲洗。
12、吹干表面并涂防护油。
四、在中碳钢及中碳合金钢上电刷镀工艺1 、表面上有较严重的锈蚀应先用钢丝刷,纱布或机加工方法去掉,较厚的油污用棉纱擦净,然后用有机溶剂擦洗。
2、用1号电净液精除油。
零件接电源负极，工作电压10V〜14V，相对运动速度为60mm/s〜100mm/s, 时间15s 〜30s,应尽量短，油除净为止。
清水冲洗，冲洗后表面湿润性要好，不挂水珠。
3、用2号活化液活化。
零件接电源正极，电压8V〜12V，相对运动速度为100mm/s〜130mm/s，时间30s 〜60s,出现黑灰色为正常，用水冲洗，冲洗后表面呈暗灰色或黑灰色。
4、用3号活化液活化，除去表面碳黑层。
零件接电源正极，电压18V〜25V，相对运动速度为100mm/s〜130mm/s，至表面呈银灰色，用清水彻底冲洗掉碳黑脏物和残留液。
5、镀底层,用特殊镍溶液镀底层,零件接电源负极,先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s〜5s, 然后用18V电压下冲镀3s〜5s,再降至12V，在相对运动速度100mm/s〜200mm/s下镀gm〜2^m即可。
刷镀层与基体结合力的检测方法
３ 结 合 力 的测 量 方 法
评 定镀 层 与基 体结 合 情 况 的方 法 很 多 ， 有定 性
检 测法 和定 量检 测 法 。 目前 的检 测 方法 中 ， 除胶 结
实际 结合 力是 指用 各种 检测 方法 实 际检测 得 到 的结 合力 ， 它 是单 位 面 积 的镀 层 与 基 体 分 离 所 需 的 力¨ ３ ］ 。实 际结合 力小 于基 本结 合力 。
拉伸 法 是 国内外通 用 的可 定量 检测镀 层结 合强 度 的 方法 外 ， 尚无 通用 方法 ｌ 】 ］ 。定 量检 测 比较 困难 ， 一 般
常用 定性 检测 法 。定性 检测 法是 以镀 层金 属和 基体
金属 的物 理一 力学 性能 的不 同为基 础 ， 检 查 镀 层 是 否
２ 结 合 力 的 影 响 因素
中， 镀 层与 基体 的结 合 力 是 其 应 用 的 最 重要 的性 质 之 一 。如果 结 合力不 良 ， 会 出现镀 层开 裂 、 剥落 等现 象， 镀 层 的防护 性 能 也 得 不 到保 证 。选 择 合适 的方 法 进行 检测 ， 以使镀 层 与基体 的结 合力 达 到要求 ， 显
的表面 能 ， 同时根 据 已有 镀层 的表 面能 来估 计 将 要 刷镀 而成 的镀 层 的表 面能 ｌ ＿ ２ ］ 。
合强 度 ， 即单 位面 积 的 镀层 从 基 体 上 剥 落 所 需 要 的
力 ］ 。
１ ． １ 基本 结 合力
基本结合力 就是理想 的结合力 ， 是 指镀层 与基 体 完全接触 时的结 合 力 。这 种 结合 力 主要 来 源于 范 德 华力 、 静 电作 用力或者化 学键合 力 。基 本结合 力是 理 想状态下 的力 ， 也 是最 大 的结合 力 ， 它无 法检测 。
磁波处理对轴瓦PVD涂层结合强度的改善
58制造工艺轻型汽车技术2019(1-2)制匿工艺磁波处理对轴瓦PVD涂层结合强度的改善陈谦1王新新2(1苏州清研车联教育科技有限公司2玉柴再制造工业(苏州)有限公司)摘要:磁波处理是一种最新发展起来的材料处理技术，可以提高工具钢的辅以寿命，降低焊接残余应力，减少摩擦因数，降低涂层的内应力并提高涂层与基体的结合强度等。
近年来随着磁波处理技术的研究和发展，磁波处理在提高零件服役寿命、降低能耗上有很大的潜力和发展前景，是一种很有前途的材料处理新方法。
关键词：磁波处理涂层内应力结合强度1引言通过特定的磁场改变材料的某些力学性能是近些年发展起来的一种新型处理材料的方式叫国内外曾经多次报道过，通过对零部件加持特定的磁场，可以明显的改善零件的耐磨性能，表明此处理可以提高表面硬度，减少摩擦因数，降低涂层的内应力，提高涂层与基体的结合强度,从而使零部件耐磨性能得到明显提高。
Innovex公司还生产了用于提高涂层刀具耐磨性能的设备，该设备通过磁处理，可以使涂层刀具寿命提高175%叫M.S.C. Bose则研究了磁场对材料疲劳性能的影响，结果表明磁作用可以提高材料的疲劳极限叫在Yusef Fahmy等的研究中，相同疲劳试验条件下,经过磁处理的试样的平均寿命是未经磁处理的50多倍叽此外还有通过磁处理提高耐腐蚀性的研究和应用，通过磁处理降低冷轧钢表面硬度的研究。
所有这些研究中都把通过磁处理可以降低结构残余应力作为提高相关力学性能的主要解释，但同时也缺乏磁处理降低残余应力机理研究和试验证据。
针对上述情况，唐非等研究人员在磁处理条件和残余应力改变状况之间展开了比较系统的研究。
他们通过强磁脉冲处理工艺的试验，使残余应力降低了40%以上,通过相关机理的研究叫认为磁脉冲作用下位错重新分布进而均匀化是降低残余应力的主要原因,使位错均匀化的关键因素有:磁场的作用降低了位错运动的激活能，使位错运动更加容易进行；由磁致伸缩导致的磁致振动为位错运动提供了必要的能量，促使位错分布的均匀化。
pvd镀层附着力要求
pvd镀层附着力要求
PVD（ 物理气相沉积）镀层的附着力是指镀层与基材之间的结合强度。
良好的附着力是确保（PVD（镀层长期稳定和有效的关键因素之一。
以下是一些常见的（PVD（镀层附着力要求：
1.（镀层结合强度：PVD（镀层应与基材表面形成紧密的化学键合，以确保镀层在使用过程中不易剥落或脱落。
2.（耐磨性：PVD（镀层应具有良好的耐磨性能，以抵抗日常使用过程中的磨损和刮擦。
3.（耐腐蚀性：对于一些应用，PVD（镀层需要具有一定的耐腐蚀性能，以抵抗外界环境对基材的侵蚀。
4.（热稳定性：在一些高温环境下，PVD（镀层应保持其附着力和性能，不因温度变化而失效。
5.（镀层厚度：镀层的厚度也会影响其附着力。
一般来说，较厚的镀层具有更好的附着力，但也会增加成本和加工难度。
为了满足这些要求，PVD（镀层的制备过程需要严格控制，包括基材的预处理、镀层材料的选择、沉积工艺参数的优化等。
此外，还可以通
过后处理工艺 如退火、回火等）来进一步提高镀层的附着力。
PVD（镀层的附着力要求取决于具体的应用场景和性能需求，需要在设计和制备过程中充分考虑。
增加电镀层和基体之间结合强度的途径
(2)活化工序刻蚀后的微坑产生的机械镶嵌。活化工序实质上是一种电化学刻蚀过程。 从微观上看，刻蚀后的基体表面会产生许多均匀分布的子坑，这些坑特别是外表面大的坑， 在电镀时由于镀液的分散能力和均镀能力可以把这些微坑都填补起来，形成“铆钉”，把基 体金属与镀层铆接在一起，使镀层整体十分牢固地镶嵌在基体表面上。
用于表面处理的清洗方法有擦洗、浸泡和漂洗等。这些清洗的能力有限，有时无法清洗 零件上的微细沾污物。超声波清洗能清洗约0.5μm以上微细沾污物。其清洗机理为：在沾污 物邻近处，由于空化气泡消失，出现冲击波，强烈振动的气泡渗透到基体表面与沾污物之间 的细孔、空隙和狭缝，沾污物的薄膜被破坏，沾污物脱离基体表面，达到清洗目的。
电镀过程中，不论是基材、镀层都存在不同程度的吸氢现象，影响镀层结合强度和镀层 本身的强度。
李庆伦等研究了在不同热处理温度下进行除氢处理，结果如下表所示，从中可以看出镀 层的拉伸强度随温度的升高而升高，这是由于镀层中吸附的氢及镀层内应力被除去的缘故。 因此，采用镀后除氢处理是提高镀层结合强度的重要手段。
三、提高电镀镀层与基体结合强度的途径
3.1 镀前处理
影响镀层结合强度的关键工序是零件镀前的表面处理和形成第一层底镀层的工艺条件。 被镀基体表面不清洁和镀液不干净都会降低镀层与基体材料的结合强度，甚至根本沉积不上 镀层。这是由于镀液是由各种无机物和有机物按一定比例配制而成，并在电场作用下沉积而 形成镀层，其结合主要靠电化学作用以及其它结合的作用。当镀液中或表面上的杂质增多时， 会减小沉积金属与基体金属的有效接触面积，在同样的电场作用下，自然使化学键的结合强 度降低，甚至阻碍镀层的生长。因此镀前必须经过严格除油、除锈，使吸附在镀件表面的油 污及氧化膜彻底清除，同时对镀件表面硬化层(如渗碳层、渗氮层等)进行处理，否则会降低 结合强度，甚至出现镀层起皮现象。
温度对镀层结合力的影响
温度对镀层结合力的影响镀层结合力是指涂层和基体之间的结合强度，它对于涂层性能和使用寿命具有重要影响。
温度是影响镀层结合力的重要因素之一，通过调控温度可以改变涂层结合力的特性。
本文将探讨温度对镀层结合力的影响，分析其原理和机制，并探讨如何利用温度调控来提高涂层的结合力。
一、温度对涂层结合力的影响原理1.1温度对涂层的形成过程的影响在涂层的形成过程中，温度是一个至关重要的因素。
在热喷涂、电镀、热浸镀等涂层工艺中，涂层的形成和结合过程往往需要特定的温度条件。
温度的升高可以促进涂层材料的熔化和流动，有利于涂层与基体的结合，从而提高涂层结合力。
1.2温度对材料的结晶和晶粒生长的影响温度的升高会影响材料的结晶和晶粒生长过程。
在涂层结合过程中，基体和涂层材料的晶粒结构和尺寸对结合力有重要影响。
适当的温度条件可以促进晶粒的生长和结晶度的提高，从而增强涂层与基体的结合力。
1.3温度对残余应力的影响在涂层形成过程中或后续的热处理过程中，温度的变化会对涂层和基体产生残余应力。
合理控制温度可以降低残余应力的大小和分布，有利于提高涂层的结合力。
二、温度对不同涂层类型结合力的影响2.1热喷涂涂层热喷涂是一种利用高温喷嘴将涂料熔化喷涂到基体表面形成涂层的工艺。
温度对热喷涂涂层的结合力有着重要影响。
适当的温度可以促进涂层材料的熔化和流动，有利于涂层与基体的结合，从而提高涂层的结合力。
2.2电镀涂层电镀是利用电化学原理在基体表面镀上金属涂层的工艺。
温度对电镀涂层的结合力也起着重要作用。
在电镀过程中，适当的温度条件可以影响镀层材料的结晶和晶粒生长，从而提高涂层的结合力。
2.3热浸镀涂层热浸镀是一种将金属基体浸入熔化的金属合金中，通过表面张力将金属合金涂层均匀地附着在基体表面的工艺。
在热浸镀过程中，温度的升高可以促进熔化金属合金的涂层与基体的结合，提高涂层的结合力。
三、温度对镀层结合力的测试方法3.1剪切试验剪切试验是常用的测试方法之一，它可以通过施加剪切力来评价镀层与基体之间的结合强度。
《材料表面处理技术与工程实训》习题解答
《材料表面处理与工程实训》习题解答第1章材料表面处理的分类思考题1. 材料表面处理全面而确切的含意是什么？表面处理应该是指为满足特定的工程需求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺，它以表面科学为理论基础，利用各种物理的、化学的、物理化学的、电化学的、冶金的以及机械的方法和技术，使材料表面得到我们所期望的成分、组织、性能或绚丽多彩的外观。
2. 举出您比较熟悉的一个产品对材料表面处理技术的需求。
提示：随着材料表面处理技术的发展，基材不再局限于金属材料而是包揽金属、有机、无机、复合等材料领域。
对材料表面性能的要求也从一般的装饰防护拓展到机、电、光、声、热、磁等多种特种功能和综合功能领域。
举出一例。
3. 在您所接触的日常生活用品中，哪一件制品的表面处理您最喜欢，为什么？您能说出它的表面是怎样处理的吗？提示：学习用品、通讯工具、交通工具等。
4. 在您所接触的日常生活用品中，有哪一件您认为如果能在表面处理上作一些改进，大家就会更喜欢它？您对它的改进有具体设想吗？提示：学习用品、通讯工具、交通工具等。
5. 什么是表面改性？什么是表面加工？二者有什么区别？表面改性——用机械、物理和化学的方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。
表面加工——通过物理化学方法使金属表面的形貌发生改变，但不改变金属表面的金相组织和化学成分，如：表面微细加工、抛光、蚀刻、整体包覆。
区别：表面加工不改变金属表面的金相组织和化学成分；表面改性改变金属表面的金相组织和化学成分。
第2章材料表面处理的理论基础思考题1.什么是清洁表面，什么是实际表面，二者具有怎样的研究意义？清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。
这种清洁表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。
在材料实际应用过程中，材料表面是要经过一定加工处理(切割、研磨、抛光等)，材料又在大气环境(也可能在低真空或高温)下使用。
电镀镀层结合力缠绕实验国家标准
电镀镀层结合力缠绕实验国家标准一、摩擦试验法1、摩擦抛光试验在面积＜6cm²的镀层表面上，用一根直径为6mm、末端为光滑半球形的圆钢条作工具摩擦15s，摩擦时所施加的压力只限于擦光而不能削割镀层，随着摩擦的继续进行而出现长大的鼓泡，则说明镀层结合强度差。
本试验适用于检验较薄的镀层。
2、钢球摩擦滚光试验将试样放入一个内部装有直径377的钢球和用皂液作润滑剂的滚筒或振动滚光机内，其转速或振动频率及试验时间视试样的复杂程度而定。
结合不良的镀层经此试验后会起泡。
本试验适用于检验小零件上的薄镀层。
二、切割试验法1、锉刀试验将镀件夹在台钳中，用一种粗齿扁锉锉镀层的边棱。
锉刀与镀层表面大约成45°角，并由基体金属向镀层方向锉，镀层不得揭起或脱落。
本试验只适用于较厚的和较硬的镀层。
2、磨锯试验用砂轮、磨床、钢手锯或锯床对镀件进行磨削或切割。
磨锯方向是从基体金属向镀层的方向，然后检查磨锯断面镀层的结合强度。
本试验对镍、铬等硬、脆镀层特别有效。
3、划线、划格试验用一把刃口为30°锐角的硬质钢划刀在镀层表面上划两条相距为1mm的平行线或1mm²的正方形格子。
观察划线间的镀层是否翘起或剥离。
划线时的压力应使划刀一次就能划破镀层，到达基体金属。
本方法适用于薄镀层。
三、形变试验法1、凿子试验将一锐利的凿子，置于镀层突出部位的背面，并给予一猛烈的锤击。
如果结合强度好，即使镀层可能破裂或凿穿，镀层也不与基体分离。
本试验仅适用于厚镀层（大于125μm），不适用于薄的及软的镀层。
2、弯曲试验（1）将试样沿直径等于试样厚度的轴弯曲180°，然后用放大4倍的放大镜，检查弯曲部分，镀层不允许起皮、脱落。
（2）将试样夹在台钳中，反复弯曲或拐折直至基体和镀层一起断裂。
观察断口处镀层的附着情况。
必要时可用小刀挑、撬镀层，镀层不应起皮、脱落。
或用放大4倍的放大镜检查，镀层与基体之间不允许分离。
本方法广泛用于薄片试件。
金属陶瓷表面硬质涂层的制备及其与基体结合强度研究现状
金属陶瓷因既具备金属材料优异的强度、高温导热性和热稳定性，又具备陶瓷材料的耐高温、耐腐蚀等特性而广泛用于制造切削刀具。
金属陶瓷耐磨性和硬度不足的问题限制了其应用范围，在其表面制备硬质涂层可以解决这一问题，但是涂层的结合强度弱,易剥落。
介绍了硬质涂层的制备方法、涂层与基体结合强度的影响因素，阐述了提高硬质涂层结合强度的方法，最后对金属陶瓷表面硬质涂层的制备技术及结合强度的提高进行了展望。
1制备方法1.1 液相沉积法液相沉积法是20世纪80年代由发明的一种制备氧化物涂层的方法，是一种在过饱和溶液中自动分离结晶的工艺；该方法生产流程简单，耗费少，可再生性好，可生产的氧化物涂层种类多。
液相沉积法可从原位上对前驱体覆膜，可在各种气氛中利用加热、照明、掺杂等后处理过程使覆膜功能化。
近年来，利用液相沉积法制备的金属氧化物涂层越来越受到人们重视，目前主要应用于集成电路、金属-氧化物半导体、生物传感器、光催化和抗菌等方面。
应用广泛的电化学沉积技术也属于液相沉积法的一种，通过在强电场影响下使电解质溶液中的正负离子转移，在阴极表层进行氧化还原过程，从而产生镀层。
可选择将导电性较差的有机溶剂、水溶液、熔融盐等作为电解液，对基体表层进行电沉积以制备多种不同形式和聚集态的物质。
在高压电流下产生的大电荷会导致含碳有机溶液极化、电离，所产生的含碳物质会与高压阴极表层发生电化学反应而产生“碳碎片”，经扩张形成薄膜。
电化学沉积技术具有仪器和工艺简单、膜层厚度容易控制的特点。
1.2 气相沉积法1.2.1 化学气相沉积技术化学气相沉积技术是先将化工反应室通入各种气体，在化工反应室的衬底表面上或在含碳气相物质中，利用气态或蒸气态物质在气相或气/固界面上进行物理化学反应而析出固相化合物，并沉积到基体上形成固态沉积物的方法。
化学气体主要包括能够形成薄膜元素的气态化学反应剂和液体反应溶剂的蒸气，以及发生物理化学反应的其他化学气体。
金属陶瓷表面硬质涂层的组成、与基体结合强度和物理性能会受到输送物料、气体特性、基体材料类型、基体表面状况、温度分布等因素的影响。
铝合金光亮化学镀镍工艺研究
0 前言铝及其合金由于其优良性能，已广泛应用于建筑、航天、电器、电子产品及日用品等各个方面，其产量和用途均已成为仅次于钢铁的第二大金属材料。
随着现代科技的发展，对铝合金表面性能的要求越来越高，如耐蚀性、耐磨性和装饰性等等，铝合金表面处理技术正是在这种背景下产生并不断发展的。
为了拓展铝合金的应用范围，目前铝合金的表面处理方法主要有电镀、化学镀、化学氧化、阳极氧化及微弧氧化等，其中化学镀镍的应用比较普遍。
铝合金化学镀镍可以改善其耐蚀性和耐磨性，使其具有钎焊性[1]。
化学镀镍是铝及铝合金理想的表面改性技术之一。
它不仅使其抗蚀性、耐磨性、可焊性和电接触性能提高，而且通过镀覆不同的镍基合金，可赋予铝及铝合金各种新的功能，如磁性能、润滑性能等。
但铝是一种难镀的金属基体。
因为铝与氧有很强的亲和力，铝表面极易生成氧化膜，即使用化学方法去除，在镀覆其它金属之前又会形成新的氧化膜。
这种氧化膜与镀层的结合力很差。
另外，铝的标准电极电位很负(-1.66V)，在镀液中容易与电位较正的金属离子发生置换反应生成疏松层，影响镀层结合力。
因此，要在铝表面获得结合力强、性能优良的镀镍层，镀前预处理是关键[2]。
目前，国内外解决这一问题的研究可归纳为2种技术途径：直接化学镀镍和浸锌预镀层法。
直接镀是对铝基除油后酸浸蚀，除去表面脏物及氧化膜，新生成的氧化膜在酸性和碱性镀液中去除，并获得置换层的一种工艺。
由其反应机理Al2O3+6H+ =2A13+ +3H2O，2Al+3Ni2+=2Al3++3Ni可知，直接镀可以简化铝基化学镀镍的前处理工艺，提高效率、降低成本，其难点是镀液中络合剂与Ni的摩尔比及pH值较难控制[3]。
迄今为止，研究开发和已经生产验证的工艺方法相对集中于采用浸锌预镀层法。
通过第一次浸锌除去铝基表面氧化膜，并使活性较强的铝表面变成活性相对较弱的锌表面，从而防止铝基表面在除去氧化铝膜后再次生成氧化膜。
第二次浸锌在退除第一次浸锌时所获得的较粗糙、覆盖不完全且含有夹杂物的锌层后进行，以获得更薄、更均匀、更致密的浸锌层。
镀层结合强度的测定
镀层结合强度的测定
(1)热震法镍镀层和铜、镍作底层的组合镀层的结合强度应按GB/T 5270-2005中规定的热震试验进行，加温至250℃，保温放入冷水中骤冷芝到后，不应出现镀层与基体之间的任何形式的分离，如起泡、起皮、脱落现象。
用烧结方法制作的稀土永磁材料本身脆而硬其表面上又电{镀一层较硬的镀层（如镍镀层【科伟泰】电镀设备），于基材为含活泼稀土元素的粉末冶金材料（具有反5270-2005中热震试验方法时，加热温度最高应为250C。
(2)锉刀法将试片夹在台虎钳中，用中号方锉锉镀层的边棱。
与镀层成并由基体金属向镀层方向锉，在5倍放大镜下观察，看是否有起、脱落现象。
(3)画线格试验锌镀层，锡、银、金等面层底层之间的结合力以及黏结Nd-Fe-B永磁材料上镀层，可用刃口磨成30。
锐角的硬质钢），画边长为的正方形格子，观察格子内的覆盖层是否从基体或底镀层上翘起或剥落。
镀层的任何脱落明该镀层结合不良。
画线时，压力应使划次就能划破镀层，到基体金属。
电镀工艺学 镀层结合力
电镀工艺学镀层结合力电镀工艺学是一门研究电镀技术和镀层性能的学科。
在电镀过程中，镀层结合力是一个非常重要的指标。
镀层结合力的好坏直接影响到镀层的质量和使用寿命。
本文将从电镀工艺的角度来探讨镀层结合力的相关知识。
什么是镀层结合力？镀层结合力是指镀层与基体之间的结合强度。
在电镀过程中，镀液中的金属离子通过电解作用被还原在基体上，形成一层金属镀层。
而镀层结合力的好坏决定了镀层能否牢固地附着在基体上。
那么，如何提高镀层结合力呢？首先，合理选择电镀工艺参数。
电镀工艺参数包括电流密度、温度、PH值等，不同的工艺参数会对镀层的结合力产生影响。
一般来说，电流密度越大，镀层结合力越好。
但是，过高的电流密度会导致镀层产生应力，从而影响结合力。
因此，需要根据具体情况选择合适的电流密度。
保证基体表面的清洁度。
基体表面的污染物会影响镀层与基体之间的结合力。
因此，在进行电镀之前，需要对基体进行彻底的清洗，去除表面的油污、氧化物等杂质。
清洗方法包括机械清洗、化学清洗等，根据基体的材质和污染物的性质选择合适的清洗方法。
选择合适的预处理工艺也是提高镀层结合力的关键。
预处理工艺包括活化、酸洗、缓蚀等环节。
活化是指在电镀之前，使用一些活化剂处理基体表面，增加其活性，有利于镀层的结合。
酸洗是指使用酸性溶液对基体表面进行腐蚀，去除表面的氧化物，增加镀层与基体之间的接触面积，提高结合力。
缓蚀是指在电镀过程中，加入一些缓蚀剂，抑制镀液中的杂质对镀层结合力的影响。
在电镀过程中，还需要注意镀层的均匀性。
镀层的均匀性对镀层结合力有重要影响。
如果镀层厚度不均匀，一些地方过厚，一些地方过薄，会导致镀层的应力不均匀，从而影响结合力。
因此，在电镀过程中，需要采取一些措施，如调整电流密度分布、提高搅拌效果等，保证镀层的均匀性。
镀层的组成也会影响结合力。
合金镀层通常具有较好的结合力。
通过添加一些合金元素，可以提高镀层的结合力。
例如，将镀液中添加一定量的锡或铅，可以形成锡合金镀层或铅合金镀层，这些合金镀层的结合力较好。
镀层的结合力
镀层的结合力镀层结合力是指镀层与基体金属或中间镀层的结合强度，即单位表面积的镀层从基体金属或中间镀层上剥离所需要的力。
镀层结合力不好，多数原因是镀前处理不良所致。
此外，镀液成分和工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数悬殊，均对镀层结合力有明显影响。
GB／T 5270--200X((金属基体上的覆盖层(电沉积层和化学沉积层)附着强度试验方法》规定了测试方法。
评定镀层与基体金属结合力的方法很多，但大多为定性方法，定量测试方法由于诸多困难，仅在试验研究中应用。
通常用于车间检验的定性测量方法，是以镀层金属和基体金属的物理-力学性能的不同为基础，即当试样经受不均匀变形、热应力或外力的直接作用后，检查镀层是否有结合不良现象。
具体方法可根据镀种和镀件选定。
(一)定性检测方法1．弯曲试验弯曲试验是在外力作用下使试样弯曲或拐折，由于镀层与基体金属(或中间镀层)受力程度不同，两者间产生分力，当该分力大于其结合强度时，镀层即从基体(或中间镀层)上剥落。
任何剥离、碎裂、片状剥落的迹象均认为是结合力不好。
此法适用于薄型零件、线材、弹簧等产品的镀层结合力试验。
弯曲试验通常有以下几种： (1)将试样沿一直径等于试样厚度的轴，反复弯曲l800，直至试样断裂，镀层不起皮、不脱落为合格。
(2)将试样沿一直径等于试样厚度的轴，弯曲l800，然后放大四倍检查弯曲部分，镀层不起皮、不脱落为合格。
(3)将试样固定在台钳中，反复弯曲试样，直至基体断裂，镀层不起皮、不脱落，或放大四倍检查，镀层与基体不分离均为合格。
(4)直径为1mm以下的线材，将其绕在直径为线材直径3倍的轴上；直径为1mm以上的线材，绕在直径与线材相同的金属轴上，均绕成l0个～l5个紧密靠近的线圈，镀层不起皮、不脱落为合格。
2．锉刀、戈q痕试验锉刀法是将镀件夹在台钳上，用一种粗齿扁锉锉其锯断面，锉动的方向是从基体金属向镀层，锉刀与镀层表面大约成450角。
结合力好的镀层，试验中不应出现剥离。
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提高镀层与基体结合强度的途径
前言
镀层的结合力是指镀层与基体金属或中间镀层的结合强度，即单位表面积的镀层从基体金属或中间镀层上剥离时所需要的力。
镀层结合力不好，多数是因为镀前处理不当所致。
此外，镀液成分和工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数悬殊，均会对镀层结合力有明显影响。
通过对镀层与基体结合机理的探讨，提出了提高基体金属与镀层结合力的方法。
1 镀层的形成
镀液中的金属离子在阴极上获得电子被还原为金属原子，并均匀覆盖在作为阴极的零部件表面(界面)，形成镀层。
其过程一般分为三个步骤：
(1)金属的水化离子由溶液内部移动到阴极界面处，即液相中物质的传递步骤。
(2)金属水化离子脱水，并与阴极上的电子反应还原成金属原子。
实际上是电子在阴极上与金属离子间的跃迁，完成了电子从阴极界面向电解液界面的转移，使脱水的离子获得电子，形成失水的吸附原子，即电子跃迁。
(3)金属原子排列成一定构型的金属晶体，即生成新相步骤。
结晶又分形核和生长两个过程。
形核和生长的速率决定了晶粒尺寸大小，若形核速率大于生长速率，则生成的晶粒数量多，尺寸小；反之晶粒数量少，尺寸大。
2 结合机理
2.1 电化学行为产生的结合
电解液中金属离子经过电化学作用还原为金属原子，继而形成镀层。
与基体牢固地结合在一起，这就是电化学行为产生的镀层与基体的结合。
电化学结合又分为金属键结合与固溶体结合。
2.1.1 金属键结合
镀层金属与基体金属的原子间存在着强烈的相互作用，这种作用力称为化学键。
在金属晶体中的原子与自由电子之间通过强烈的静电吸引力结合在一起所形成的化学键称为金属键。
金属键合的强度取决于两种界面的晶体结构和晶面性质，而镀层结合强度则主要取决于键合的强度。
2.1.2 固溶体结合
所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相。
在镀层与基体两种金属的界面之间，固溶体仍能保持与基体金属相同的晶体结构，但由于合金中少量组元原子的溶入，会引起晶格畸变和晶格常数的变化。
固溶体根据溶人原子所处的位置可形成间隙固溶体和置换固溶体。
影响固溶体类型的基本元素是原子的尺寸、晶格的点阵形式和晶格常数、元素的电化学性质等。
2.2 机械镶嵌产生的结合
利用基体材料表面粗糙度造成的镶嵌作用来实现镀层金属与基体的结合，称为机械镶嵌作用产生的结合，简称机械结合，主要有：
(1) 由于基体材料表面加工痕迹形成的许多较小间距的微小峰谷或活化工序刻蚀后的微坑凹凸不平，两者之间形成相互交错咬合。
在单纯机械结合情况下，薄膜的结合力一般都较低。
(2) 物理接触产生的结合。
由于范德华力或镀层与基体金属间原子(或分子)的扩散而结合在一起，虽然这种引力的数值较小，一般只有0.1-0.5eV，但仍会造成很强的薄膜结合力。
3 提高镀层与基体结合强度的途径
3.1 前处理
影响镀层结合强度的关键是零件前处理和形成打底层的工艺条件。
被镀基体表面不清洁和镀液不干净都会降低镀层与基体材料的结合强度，甚至根本沉积不上镀层。
当镀液中或表面上的杂质增多时，会减小沉积金属与基体金属的有效接触面积，在同样的电场作用下，自然使化学键的结合强度降低，甚至阻碍镀层的生长。
因此，镀前必须经过严格除油、除锈，彻底清除吸附在镀件表面的油污及氧化膜，同时对镀件表面硬化层(如渗碳层、渗氮层等)进行处理，否则会降低结合强度，甚至出现镀层起皮现象。
用于前处理的清洗方法有擦洗、浸泡和漂洗等。
这些清洗的能力有限，有时无法清洗零件上的微细沾污物。
超声波清洗能清洗约0.5μm以上微细沾污物。
其清洗机理为：在沾污物邻近处，由于空化气泡消失，出现冲击波，强烈振动的气泡渗透到基体表面与沾污物之间的细孔、空隙和狭缝，使它的薄膜被破坏，从而脱离基体表面，达到清洗目的。
3.2 工艺参数的影响
3.2.1 pH值
镀液pH值对镀层结合强度的影响是十分显著的。
这是因为酸度过大(pH值为0.5时)，镀液中氢离子浓度增大，进入镀层中的氢增多，使镀层的脆性增大、塑性降低。
3.2.2 温度
镀液温度升高将导致结合强度下降。
这是由于温度的提高，加快了金属离子由于热运动而产生的扩散速率，降低了浓差极化，加快了金属离子脱水过程，增强了金属离子和阴极表面的活性，降低了电极极化作用，使生长的镀层结晶粗大而松软，镀层的结合强度降低。
3.2.3 电流密度
电流密度对结合强度有较大影响。
因为过低的电流密度会使阴极极化值低，造成镀层生长困难；同时，会降低金属离子在基体表面的成核概率，吸附原子的扩散速率下降，镀层生长缓慢且不均匀。
但是当电流密度过大时，阴极极化过电位大，将提高金属离子的放电速率；而吸附金属原子在表面的扩散速率相对滞后，不利于吸附金属原子的扩散，使镀层晶粒粗大，从而降低镀层的结合强度。
冯绍彬等在研究铁基体上焦磷酸盐电镀铜时发现，对焦磷酸盐体系每一种给定组成的电解液而言，均对应存在一个可保证镀层具有良好结合强度的临界起始电流密度(JKC)，而且 JKC 随着主盐浓度的增加以及温度的升高而增大，但随配位剂浓度的增加而下降。
3.3 镀液组成及基体与预镀金属
从本质上说，结合强度的大小是由沉积金属原子与基体金属原子之间的互相作用力所决定的。
沉积金属与基体金属的本质是决定结合强度的主要因素。
按照Hothersall观点：当一种金属在另一种金属的清洁表面上沉积时，如果沉积物沿基体的结构进行生长，或者沉积原子进入基体金属的晶格，并形
成合金，结合强度一般比较好。
外延生长是镀层金属原子沿基体金属晶格生长的一种方式，一般发生在镀层形成和生长的初始阶段，然后恢复到沉积金属的晶体结构。
外延生长的程度取决于基体金属与沉积金属的晶格类型与晶格常数。
基体金属与沉积金属的晶体结构相匹配、晶格类型相同，或晶格常数相差不大(≤15％)时，利于结晶初期外延生长，易得到高结合力的镀层。
3.4 电源波形
在考虑镀层与基体结合力问题时，人们往往只注意前处理和镀液成分的研究，而忽略了电源波形对镀层结合力的影响。
吴向清等对此做了一些定性研
究。
试验条件为：镀铬液CrO
3 250g/L，H
2
SO
4
25g/L，60℃，50A/dm2，基体
材料为ZL105，镀铬层厚度为120～150μm，电源波形对镀层结合力的影响，如表 1 所示。
表 1 电源波形对镀层结合力的影响
电源镀层外观及结合力
单相半波硅整流器镀层灰色，部分开裂剥落
三相全波整流器镀层颜色正常，结合良好
蓄电池镀层颜色正常，结合良好
可控硅相控整流器镀层粗糙灰色，部分开裂剥落
三相全波整流，其中一相断开镀层灰色，部分开裂剥落
直流发电机(四绕组) 镀层颜色正常，结合良好
直流发电机,其中一绕组整镀层灰色，部分开裂剥落
流子与碳刷接触
3.5 镀层厚度
厚度对结合强度的影响主要是通过对预镀金属及基体热膨胀系数和预镀金
属层内应力反映出来。
在温度变化较大的情况下，膨胀系数差异大的金属间容易形成较大应力。
因此，选择合适的金属镀层厚度能最大限度削弱由于膨胀系数不匹配而造成的影响。
宋博等通过研究发现随着镀层厚度的增加，结合强度明显下降。
3.6 后处理
电镀过程中，不论是基材、镀层都存在不同程度的吸氢现象，影响镀层结合强度和镀层本身的强度。
李庆伦等研究了在不同热处理温度下进行除氢处理，结果如表 2 所示。
表 2 后处理对镀层结合力的影响
镀层厚度热处理温度/ 拉伸强度／
/nm 保温1.5h N·mm-2
Al 室温 432.4 镀层剪断
A2 100℃ 646.3 镀层剪断
B1 室温 354.8 镀层拉断
B2 150℃ 622.3 镀层剪断
C1 室温 372.7 镀层剥离
C2 200℃ 826.6 镀层剪断
从表 2 可以看出：镀层的拉伸强度随温度的升高而升高。
这是由于镀层中吸附的氢及镀层内应力被除去的缘故。
因此，采用镀后除氢处理是提高镀层
结合强度的重要手段。
4 结论
(1) 镀层与基体的结合强度主要取决于电化学结合；其次，才是机械结合和物理结合。
这三种结合的共同作用，才形成镀层的结合机理。
(2) 镀层与基体金属的结合很大程度上依靠前处理，使基体表面清洁，出现微坑、微沟等微观凹凸不平而产生机械结合。
(3) 影响镀层结合的因素很多，适当的参数控制对提高镀层金属与基体的结合力是非常重要的。
(4)镀后热处理有利于促进界面上原子间的扩散，降低镀层内应力和除氢，从而提高镀层与基体的结合力。