合金电镀工艺知识大全,合金电镀的分类与特点

合金电镀工艺知识大全|合金电镀的分类与特点合金电镀的基本原理目前，人们对单金属电沉积和电结晶的了解还不多，对两种或两种以上金属的共沉积了解得就更少。

因此，有关合金电镀，人们还只能提供一些实验数据的综合分析和定性的解释，而定量的规律和理论有待于进一步的研究和总结。

事实证明，要实现两种金属的共沉积，应具备以下两个基本条件。

(1)两种金属中至少有一种金属能单独从其盐的水溶液中沉积出来：尽管在大多数情况下，形成合金的两种金属都能单独从其盐的水溶液中沉积出来，但有些不能单独沉积的金属如钨、钼等，可以在铁族金属的诱导下与之共沉积。

(2)要使两种金属共沉积，它们的析出电位要十分接近或相等。

否则电位较正的金属会优先沉积，甚至排斥电位较负金属的析出。

合金及其电镀合金由一种金属跟另一种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。

合金一般由各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得。

根据组成合金是元素数目的多少，有二元合金、三元合金和多元合金之分。

根据合金结构的不同，又可以分成以下三种基本类型。

①共熔混合物当共熔混合物凝固时，各组分分别结晶而成的合金，如铋镉合金。

铋镉合金最低熔化温度是413K，在此温度时，铋镉共熔混合物中含镉40％，含铋60％。

②固溶体各组分形成固溶体的合金。

固溶体是指溶质原子溶入溶剂的晶格中，而仍保持溶剂晶格类型的一种金属晶体。

有的固溶体合金是在溶剂金属的晶格结点上，一部分溶剂原子被溶质原子置换而形成的，例如，铜和金的合金；有的固溶体合金是由溶质原子分布在溶剂晶格的间隙中而形成的。

③金属互化物各组分相互形成化合物的合金。

一般说来，合金的熔点都低于组成它任何一种成分金属的熔点。

例如，用作电源保险丝的伍德合金，熔点只有67ºC，比组成它的四种金属的熔点都低。

合金的硬度一般都比组成它的各成分金属的硬度大。

例如，青铜的硬度比铜、锡大，生铁的硬度比纯度大等。

合金的导电性和导热性都比纯金属差。

有些合金在化学性质方面也有很大的改变。

例如铁很容易生锈，如果在普通钢里加入约15％的铬和约0.5％的镍，就成为耐酸、碱等腐蚀的不锈钢。

我国古代将合金也称为“齐”，主要用来表达含汞的合金，通常叫做汞齐。

例如钠汞齐是钠和汞组成的合金，锌汞齐是锌和汞组成的合金。

汞齐化曾经是电镀预镀的一种方法，现在已经很少采用。

合金是已有金属不能完全满足工业需要而开发出来的新材料。

当然合金的开发还有一个重要的意义，就是以量大低价的金属替代一部分贵重或稀少的金属。

在当代，合金已经是金属应用的主要形式，成为国民经济中不可或缺的重要资源。

除了我们熟知的钢铁合金、铜合金、铝合金、锌合金、镍合金以外，现在已经有更多应用在各种领域特别是高科技领域的新型合金材料，并且进一步发展出复合材料和纳米材料。

这些新材料已经成为后工业化时代的标志。

但是，合金的制取至今仍然主要是依靠冶炼的方法。

所以，当可以从电解液中电沉积出合金时，这是一种重要的创举。

合金电镀不仅在表面装饰中大显身手，而且在功能性表面处理中有更为重要的价值。

合金电镀的文献在1835～1845年间有较多发表，最早得到的合金镀层是贵金属的合金，如金、银的合金，此后是铜合金，如铜锌合金。

在1850～1883年间，美国和英国大约发表了380篇有关电镀的专利，其中有30篇是关于合金电镀的，包括黄铜、青铜以及金基、银基合金等。

到20世纪，合金电镀有了迅速的发展，其中一个重要的进展是1936年出现的光亮镍钴合金，很快在工业上获得应用。

电镀铅锡合金也开始出现。

1950年后，美国的Brenner等人系统地研究了铁族金属（铁、钴、镍）的合金，英国研究了以锡为基础的合金，前苏联则主要研究了含猛、钨、铂、铬与其他金属组成的合金，还有轴承合金和电沉积合金的添加剂等。

在合金电镀方面，前苏联做了大量研究和开发工作，其次是美国和日本，德国、英国和法国在这方面也做了一些工作。

我国的电镀工作者也比较重视合金镀层的开发，在取代稀贵金属和装饰性合金电镀方面有不少建树，比如早期的铜锡合金代镍，还有三元合金仿金、枪色、代络等，都获得了广泛的应用。

现在利用电沉积的方法已经可以获得的合金多达几百种，其中已经在工业中应用的合金镀层见下表：利用电镀技术可以获得的合金镀层和复合镀层可获得的合金镀层铜锌、铜锡、铜锡锌、锡钴、锡镍、镍铁、锌铁、锌钴、锡锌、镉钛、锌猛、锌铬、锌钛、镉锡、锌镉、锡铅、镍钴、镍钯、镍磷、铬镍、铁铬镍、铬钼、镍钨、银铜、银钯、银镉、银锌、银锑、银铅、金钴、金镍、金银、金铜、金锡、金铋、金锡钴、金锡铜、金锡镍、金银锌、金银镉、金银铜、金铜镉银备注这里只列举了主要的二元合金和少数三元合金，四元及四元以上的合金镀层并未列出合金往往改变了原来单一的某些性质，或使某些性能得到了加强，特别是力学性能，这对电镀是很重要的。

电镀加工需要针对不同的用途，选用符合产品的力学性能要求的工艺，包括机械强度、延展性、耐蚀性、热性能等。

而有些性能只有利用合金才能实现。

这时采用合金电镀就是必要的了。

合金电镀的特点－1－制取火法冶金不能制取合金采用电镀的方法获得合金与火法冶金法相比，有着很多的优点。

最重要的就是采用电镀法可以制得用冶金法难以得到的合金，特别是可以获得熔练法无法制取的非晶态合金，比如镍磷合金、镍硼合金。

由于非晶态合金的原子排列是无序的，没有晶粒间歇、晶格错位等微观结构缺陷，也不会出现偏析等现象，因而是各向同性的均匀合金。

这种特征使其在化学性能、物理性能和力学性能上都与晶态合金有不同的特点。

－2－制取含有难以单独电沉积元素的合金采用电镀合金法，也可以让单独不可能电沉积的金属或元素变成为可以与合金成分共沉积的金属。

比如前面已经提到镍磷合金、镍硼合金中的磷、硼、单独是不可能电沉积出来的。

还有镍钨合金、镍钼合金中的钨、钼等，类似的还有铼、硼、单独是不可能电沉积出来的。

还有镍钨合金、镍钼合金中的钨、钼等，类似的还有铼、钛、晒、砷、铋等。

这些难以单独电镀出来的元素，都可以通过合金电镀获得相应的合金镀层。

－3－获得高熔点金属与低熔点金属的合金一些熔点相差很大的金属，难以用热熔法制取合金，但是用电镀的方法可以很容易获得。

比如锡镍合金、锌镍合金等。

－4－获得金相图上没有的合金相由于电结晶的原理不同于热熔法，并且可以通过改变电沉积工艺参数来获得不同的微观结构，因此，电镀出来的合金可以是合金金相图上没有的新相，如铜锡合金、锡镍合金等。

－5－可以有更好的合金性能用电镀法获得的有些合金比一般热熔法获得的合金有更好的力学性能，比如更高的硬度、更好的耐磨性等。

比如镍钴合金、镍磷合金等。

－6－开发新合金和复合镀层采用电沉积法获得合金的工艺除了在传统电镀领域有广泛应用，在其他许多领域都可以加以利用。

特别是其制取特殊合金和可以制取复合镀层的技术，在新材料的获得、新型传感器制造、新型生物材料等方面都可能用到新型合金技术。

复合材料是极有应用价值的现代新材料，采用电镀法获得复合材料已经是成熟的技术。

以合金镀层为载体的复合电镀大大扩展了复合电镀的选择性，因为合金镀层的组合化单金属电镀要多得多。

正是电镀法制取合金镀层有以上这些特点，使得合金电镀在现代制造中有着越来越多的应用，并且有着广阔的发展前景。

合金电镀的分类合金电镀的分类与单金属电镀的分类基本相同，即可以按应用领域和镀液组成而有两种分类方法。

根据应用分类－1－防护性合金镀层主要是用来提高制件的抗腐蚀性能，特别是对于钢铁基体上阳极镀层的合金，比如锌镍、锌铁、锌钴、锡锌和镉钛等合金镀层。

这些镀层在钢铁制件上有电化学保护作用，在汽车等高耐蚀要求的场合有广泛应用。

－2－装饰性合金镀层合金镀层在装饰性电镀中的应用主要是替代贵重金属，比如以铜锌合金代仿金镀层、以铜锡合金代镍镀层、以锡钴锌代铬镀层、以铜锡锌代银镀层等。

还有一些新开发出来的装饰性镀层，利用合金镀的发色原理，获得枪色、黑色等各种特殊色调的装饰镀层。

这些合金镀层不仅装饰性能良好，而且也有比单一金属更好的物理或化学性能，从而成为电镀中重要的一类镀层。

－3－功能性合金镀层与以上两类合金镀层相比，功能性合金镀层有着更为广泛的应用。

因为现代制造涉及的产品种类繁多，对产品功能的要求也五花八门，除了从结构上加以保证，很多功能需要电镀层加以支持。

其中有相当多的功能性镀层是以合金镀层的形式应用的。

功能性合金镀层可以有如下几类。

①可焊合金电子工业产品对制件的可焊性有较高要求，而不少产品的可焊性是由表面可焊性镀层提供的，这种可焊性镀层与焊料有着基本相同的合金组成，如铅锡合金镀、也有改进的可焊合金，比如无铅的锡铋、锡铜、锡铈合金等。

②高耐蚀合金高耐蚀合金除了前面在防护性镀层中提到的阳极镀层外，还有许多种合金可以提供耐蚀性能，比如仿不锈钢合金，如镍铬合金或以镍基为主的镍合金等，可以提供比单金属镀层更为良好的抗蚀性能。

③耐磨合金在各种高速动配合的制作中，耐磨性能是很重要的指标。

采用耐磨性镀层可以节省高硬度合金材料。

铬基合金。

镍基合金都有很高的硬度和耐磨性能。

比如铬镍合金、铬钼合金、铬钨合金和镍磷合金、镍硼合金等，都有良好的耐磨性能。

④减摩合金有些合金具有良好的润滑和减摩性能，可以用于轴瓦镀层、比如铅锡、铅铟、铅银、铜锡、银铼、铜锡铅等，可以在许多需要减摩的场合使用。

⑤电磁性能合金功能性镀层应用最大的领域是电子产品领域。

电性能和磁性能镀层在现代电子产品中有广泛的应用。

比如钴镍、镍铁等磁性合金在计算机和记录设备中用作记忆元件镀层。

其他如钴铁、钴铬、钴钨、镍铁钴和镍钴磷等都具有良好磁性能。

⑥特殊功能合金广义的特殊功能合金包括各种仿单金属镀层或替代镀层，比如仿金镀层、仿银镀层、代金镀层、代银镀层、代镍镀层、代铬镀层等，还有色彩镀层，比如枪色镀层、青铜色镀层等。

而狭义的特殊功能合金则是根据产品需要而开发的专用于某种功能需要的镀层，比如轴瓦合金（铅铟、银铼）、电接点合金（镍钯）等。

还有从有机溶液中获得铝合金，从复合镀液中获得合金复合镀层等，也都可以归于特殊功能合金的范围。

采用电镀法获得合金还有一个重要的技术优势就是可以制造梯度合金。

所谓梯度合金是指合金中两种或以上金属之间的比例不是一成不变的，而是随着厚度的变化而发生成分比例的变化，出现递增或递减的分布，这种梯度合金的优点是可以在表面体现出一种特性而在本体上又具有另一种特性，从而满足一种镀层符合多种性能要求的设计。

合金电镀工艺有哪些？合金电镀根据镀液组成不同而有不同的电镀工艺。

因此可以根据工艺将合金电镀分为以下几类。

－1－简单盐合金电镀工艺因为电位相近或借助添加剂的作用就可以在简单盐镀液中获得合金镀层，简单盐合金电镀的镀液有成分简单、容易维护、电流效率高等优点。

但是也存在分散能力和覆盖能力差等缺点。

常用的简单盐合金镀液有氯化物镀液、硫酸盐镀液、氟硼酸盐镀液等。