表面工程学05电镀
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现代表面工程技术-电镀和化学镀PPT文档共51页
现代表面工程技术-电镀和 化学镀
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
现代表面工程学导论-电镀
电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制，镀层 材料广泛，成本较低，因而在工业中广泛应用， 是材料表面处理的重护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡 等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐 蚀镀层。 ②防护-装饰性镀层：例如 Cu-Ni-Cr镀层等， 既有装饰性，亦有防护性。 ③装饰性镀层：例如 Au及 Cu—Zn仿金镀层、 黑铬、黑镍镀层等。
电沉积的基本条件
某金属在阴极析出的必要条件： 阴极的电位负于该金属在该溶液中的平 衡电位，并获得一定过电位。 某金属在阴极析出的充分条件： 溶液中其他粒子不会优于该金属在阴极上首 先析出。
例如：金属离子还原电位比氢离子还原电位 更负，则氢在电极 上优先大量析出，金属就 很难沉积出来。
金属还原的可能性
两种或多种金属共沉积的过程比单一金属电沉积 过程复杂得多，研究其共沉积的机理就更困难，因 而当前关于合金电镀的理论尚不完善，共沉积中的 一些现象至今仍难以合理解释。 共沉积时，两种以上金属离子在阴极上还原，会出 现竞争放电现象、电子之间互相影响以及电结晶过 程中合金元素对成核规律的影响等问题。 因此，目前还只能提供一些实验数据的综合和某些 定性解释，定量的理论研究还有待今后发展。
镀层分类
按镀层与基体金属之间的电化学性质分类， 可分为阳极性镀层和阴极性镀层。 凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀 层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌 层。 而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀 层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、 镀锡层等。
镀层分类
按镀层的组合形式分: 单层镀层，如Zn或Cu层； 多层金属镀层，例如 Cu-Sn/Cr ， Cu ／ Ni ／ Cr镀层等； 复合镀层，如 Ni-A2O3，Co-SiC等。 若按镀层成分分类为： 单一金属镀层 合金镀层及复合镀层。
电沉积的基本条件
某金属在阴极析出的必要条件： 阴极的电位负于该金属在该溶液中的平 衡电位，并获得一定过电位。 某金属在阴极析出的充分条件： 溶液中其他粒子不会优于该金属在阴极上首 先析出。
例如：金属离子还原电位比氢离子还原电位 更负，则氢在电极 上优先大量析出，金属就 很难沉积出来。
金属还原的可能性
两种或多种金属共沉积的过程比单一金属电沉积 过程复杂得多，研究其共沉积的机理就更困难，因 而当前关于合金电镀的理论尚不完善，共沉积中的 一些现象至今仍难以合理解释。 共沉积时，两种以上金属离子在阴极上还原，会出 现竞争放电现象、电子之间互相影响以及电结晶过 程中合金元素对成核规律的影响等问题。 因此，目前还只能提供一些实验数据的综合和某些 定性解释，定量的理论研究还有待今后发展。
镀层分类
按镀层与基体金属之间的电化学性质分类， 可分为阳极性镀层和阴极性镀层。 凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀 层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌 层。 而镀层相对于基体金属的电位为正时，镀 层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、 镀锡层等。
镀层分类
按镀层的组合形式分: 单层镀层，如Zn或Cu层； 多层金属镀层，例如 Cu-Sn/Cr ， Cu ／ Ni ／ Cr镀层等； 复合镀层，如 Ni-A2O3，Co-SiC等。 若按镀层成分分类为： 单一金属镀层 合金镀层及复合镀层。
表面处理基础知识(电镀)课件
2021/1/27
表面处理基础知识（电镀）
28
电镀锡
o 镀锡检查项目： 镀前外观 镀后外观 镀层厚度 结合强度 耐腐蚀性 可焊性 镀后包装要求
2021/1/27
表面处理基础知识（电镀）
29
电镀锡
o 镀前表面质量要求： 1、无严重锈蚀、油污、金属屑、油漆油墨层 和氧化皮等。 2、无毛刺、裂纹、划伤、压伤、碰伤缺损等 3、焊接件应无针孔、焊料剩余物和溶渣等。 4、铸件不得有未除尽的砂粒和涂料烧结物。 5、镀前最好向电镀厂提供相应的技术标准允 许的缺陷范围。
纯锡或锡合金的工艺要求和质量要求只适用于一般环 境,其目的主要是保证表面的可焊性. o 简介:
纯锡或锡合金电镀层,其功能目的主要是增加材料 表面的可焊性;电镀层不允许含铅。
2021/1/27
表面处理基础知识（电镀）
26
电镀锡
o 相关术语和定义： o 局部厚度：
在规定区域内进行规定次数厚度测量的算术平均 值既为平均厚度。 o 外购件：
2021/1/27
表面处理基础知识（电镀）
11
电镀锌质量要求
o 耐腐蚀性: 1、盐雾试验应在电镀24小时后三天以内进行， 每生产批至少检查一件。 2、对彩色钝化膜进行72小时的中性盐雾试验， 距边缘5mm以外的表面不能出现任何白色或黑 色和棕色腐蚀点。 3、对蓝白锌和黑色钝化膜，进行48小时的中性 盐雾试验，距边缘8mm以外表面不能出现任何 白色或黑色和棕色腐蚀点。
o 耐腐蚀性：
按GB/T10125-1997的方法进行8小时的 CASS试验（相当于中性盐雾试验72小时），试 验后边缘以外的表面不能出现基体腐蚀痕迹
2021/1/27
表面处理基础知识（电镀）
《表面工程学》课件
《表面工程学》PPT课件
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
电镀、电刷镀与化学镀
4．基体金属的影响
基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密 切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电 位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不 容易获得结合力良好的镀层。 铸造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且 多孔的，零件内孔易积留预处理的溶液，镀件 表面经过一段时间会出现黑色的斑点。 此外，零件在电镀前的脱脂、除锈是否彻底， 也将严重影响镀层的性能。
14
二、电镀反应
图 6-1 是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
18
主盐浓度的影响
镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的 浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速 度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简 单盐镀液中尤为明显。 主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散 能力有利，但镀液允许的电流密度小。此 时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增 加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。
碱性镀液有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、焦 磷酸盐镀锌等。 中性或弱酸性镀液有氯化物镀锌、硫酸盐 镀锌等； 酸性镀锌有硫酸盐镀锌、氯化物镀锌等。 其中以氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物 镀锌、硫酸盐镀锌最为常用。
33
镀锌层的钝化处理
为了进一步提高镀锌层的防护能力，同时 使其外观更具装饰性，通常要在其表面人 为地形成一层致密的氧化膜，这一过程即 称之为钝化处理(或称铬酸盐处理)。 钝化处理的溶液以六价铬为主要成分，辅 之以其它的无机酸或其盐。改变钝化溶液 的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。
表面工程技术
41
节能节水节材方向发展
01
采用新型的高压 开关电源可以大 幅度提高转换效 率，降低电能消 耗，脉冲电镀电 源是当今最为先 进的电镀电源， 他是电镀电源的 一次革命
02
采用新的水处理 技术回收金属， 节约用水。超导 高梯度场磁分离 技术，具有处理 周期短、处理效 果好等优点，是 未来极具应用价 值的技术
电镀铬应用
色黑，消光性好，用作太 阳能吸收器的表面膜层、 航空和光学仪器零件 用于汽车，自行车， 提高表面硬度和耐 磨性如磨具，轴， 量规等
家电，五金等
黑铬
装饰 铬
硬铬
乳白 铬
松孔 铬
25
复合镀层
耐磨镀层 减磨镀层 耐蚀镀 层 分散强 化合金 镀层
Ni-WC ( 35%vol )
金- 氟化石墨复合 镀层的摩擦系数 为 0.11-0.22 ，是 电镀 Fe-Ni 与
03
镍钴合金
装饰性好，具有 磁性，广泛用于 电铸
04
电镀黑镍
具有很好的消光能力， 主要用于光学仪器及 军工
21
电镀镍的应用
电镀单孔水龙头
镀镍散热器
化工设备、微电子器件用镀镍层作为保护层；一些医
疗器械和家庭日用品用镀镍作为防护-装饰镀层；印刷工业 中铅板表面镀镍，提高金属工件或制品表面耐磨性能。
22
03
从电镀淤泥中回 收金属正在各个 电镀企业中推广 使用
42
节能环保绿色工艺发展的迫切需求
我国已经出台了新的电镀废水废气废物的处理排放标准，由 于废水处理成本的提高，开发新型廉价的材料是废水处理的重点。 国内外许多学者致力于将一些新型、廉价的吸附材料应用于去除
废水中的重金属。
研究表明：用橡胶碎屑、泥煤、玉米渣和木屑等廉价吸附剂 去除电镀废水中的重金属是有效的，并且利用生活中的废弃物，
表面技术概论 电镀
电刷镀设备结构：电源、镀笔、阳极包裹、
阳极：不污染易于加工，高纯石墨、不锈钢等， 形状根据镀件形状调整。阳极包裹多用一层脱脂 棉套纱布。
4.6 非金属电镀
非金属电镀：在非金属表面获得金属电镀层。
节约金属降低成本
提高生产率 减轻重量
非金属电镀前需 要先金属化：物 理涂覆或化学镀 法
塑料电镀：提高表面强度； 具有导电性、导磁性和可焊 性；较高的化学稳定性，防止老化；表面金属光泽，美 观且不易污染；减轻重量。 粗化：机械、化学、溶剂；
4.3 合金电镀
合金电镀在阴极上同时沉积出两种或两种以上金 属，形成结构和性能符合要求的镀层的工艺过程 ，能获得单一金属无法获得镀层。塑料电镀铝合 金，电镀铜合金。
1.合金电镀与热冶金相比的特点
容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金
Sn-Ni
可获得热熔相图没有的合金 如：δ－铜锡合金 容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金 Ni－P 电镀合金与热熔合金相比，硬度高，延展性差
采用化学镀后有效防止氧化
耐磨铬的应用非常广泛，如机械模具、塑料模具 、玻璃模具、化工耐蚀阀门、发动机曲轴、汽缸 活塞和活塞环、光学刻度尺、印刷滚筒、纺织印 花滚筒、造纸滚筒以及工具、量具、切削刃具等 。这些产品经过镀耐磨铬后，可以延长使用寿命 。镀耐磨铬的另一个用途是修复磨损零件和切削 过度的工件，使这些零件重复使用。
铬化合价有２、３、６三种，但２价铬不稳定， 镀铬大多以３价和６价的形式存在，目前国内多 用6价铬溶液。 铬由于脆等原 因，一般不做 阳极，常用铬 酐补充形成铬 酸和重铬酸。
滚镀：尺寸小批量大
连续镀： 薄板、金属丝、带
电镀工艺过程
工件 机械处理 化学处理
电镀
预镀
现代表面工程技术-电镀和化学镀
电镀的电源发展介绍
• 电镀电源经历了四个发展阶段: (1) 直流发电机阶段这种电源耗能大、效率低、噪声 大, 已经被淘汰。 (2) 硅整流阶段是直流发电机的换代产品, 技术十分成 熟, 但效率低, 体积大, 控制不方便。目前, 仍有许多企业使 用这种电镀电源。 (3) 可控硅整流阶段是目前替代硅整流电源的主流电源, 具有效率高、体积小、调控方便等特点。随着核心器件— ——可控硅技术的成熟与发展, 该电源技术日趋成熟, 已获 得广泛应用。 (4) 晶体管开关电源即脉冲电源阶段脉冲电镀电源是 当今最为先进的电镀电源, 它的出现是电镀电源的一次革 命。这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数 稳定, 而且不易受输出电流影响等特点。脉冲电镀电源是 发展的方向, 现已开始在企业中使用。
• • • • • 电镀概念 电镀原理 电源发展介绍 镀层 电镀作用 电镀方式 几种电镀技术 • • • • • • • 化学镀综述 化学镀概念 化学镀特点 仪器与流程 化学镀预处理 化学镀的镀液 化学镀工艺参数的影 响
一、电镀技术
电镀概念
• 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而 起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光 性及增进美观等作用。
电镀的检验
• 镀端子的检验是电镀完成后不可缺少的工 作，只有检验合格的产品才能交给下一工 序使用。通常驻的检验项目为：膜厚 （thickness）,附着力（adhesion）,可焊性 （solderability）,外观（appearance）,包 装（package）.盐雾实（salt spray test）, 对于图纸有特别要求的产品，有孔隙率测 试（30U”）金使用硝酸蒸气法，镀钯镍产 品（使用凝胶电解法）或其它环境测试。
材料表面工程：第三章 电镀与化学镀
⑵ PH值：
影响H（氢）的放电电位，过高过低都不好，→需实测→技术
⑶ 电流密度：电流密度↑→沉积速率↑
电流密度↑↑→会结瘤，烧焦→特别是尖角部位
⑷基体金属 ：基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密切相
关。在某些电解液中，如果基体金属的电位负于镀层金属，若不 用其它镀层过渡，就不容易获得结合力良好的镀层。
注意：防止阳极钝化→ Me2+形成量↓
↘加阳极活化剂→活化阳极
2. 金属的电结晶
Me2+ +2e→ Me 金属在接受电子还原沉积，形成金属镀层。
外电场使阴极产生过电位，否则， Me－2e→Me2+ 氧化，阴极 不沉积反而会溶解。
3. 离子液相传质
金属离子在阴极沉积，消耗阴极附近的Me2+ →失去平衡→离子 液相传质→阳极附近失衡→阳极氧化→放出Me2+ →恢复平衡→如
络和后溶液的平衡电位向负方向移动，有利于电沉积进行。 如：ψZn2+/Zn=－0.736v ψ [Zn(NH3)4]2+ /Zn=－1.26v
但是，关于络和离子的本质与沉积机理至今仍不清楚 白猫黑猫→技术
3. 导电盐→不参加反应，↑溶液导电能力，↓槽端电压。如Na2SO4。 4. 缓冲剂→在弱酸、弱碱溶液中加入，可自行调节PH值，↑溶液稳
耐磨镀层：镍镀层硬度较高，可提高金属工件或制品表面
耐磨性能，如印刷工业中铅板表面镀镍。
铬
镀层 性能
• 装饰性
在经过抛光的制品表面镀铬，可得到略带兰色的银白色，且 具有镜面光泽的镀层，非常悦目。只要温度不超过500℃，铬 镀层能长久保持其光泽的外观。
• 防护性
铬是负电性金属，Cr/Cr3+ 的标准电位为 -0.74 V；但铬具有强 烈的钝化能力，在很多环境中表面能生成稳定而致密的钝化 膜。对潮湿大气，以及许多化学介质有良好耐蚀性。
表面工程 电镀金属
3.1 电镀理论基础
四. 络合离子(4)
• 电镀Cd，Au，Ag和Zn中，所用最重要的络合物
离子是氰化物离子，大多数的氰化络合物被酸分
解会放出剧毒氰化氢，所以镀液必须是碱性的。
• 此外，如在上例所言，在氰化镀液中通常含有几 种不同的络合物，但络离子的放电还原反应却不 是在几种络合物离子上都发生，一般来说，沉积
3.1 电镀理论基础
五.影响镀层质量的因素
• 7.基体金属对镀层的影响
• <1>基体金属性质的影响：镀层的结合力与基体金属的化 学性质及晶体结构密切相关。如果基体金属电位负于沉积 金属电位，就难以获得结合良好的镀层，甚至不能沉积。 若材料（如不锈钢、铝等）易于钝化，不采取特殊活化措 施也难以得到高结合力镀层。基体材料与沉积金属其晶体 结构相匹配时，利于结晶初期的外延生长，易得到高结合 力的镀层。
3.1 电镀理论基础
四. 络合离子(3)
络合离子的活度比金属离子单独水化的活度要
低的多，所以其标准电位就会移向一个更负的值， 这个变化可能很大，从而改变了金属在所谓电化序 中的位置，这一点对于后面我们要讲的合金电镀是 非常重要的。
如：在简单盐溶液中，Zn的标准电位比Cu负 1.1V，在氰化镀液中，Zn的标准电位比Cu负约 0.8V，但当氰化物含量升高时，Cu的电位会进一 步变负，而Zn则很少变化，最终Cu的电位变的和 Zn一样甚至比Zn更负，于是就可能镀出Cu-Zn合金。
②吸附在阴极表面上，阻碍金属离子在阴极表面 上放电，或阻碍放电离子的扩散，影响沉积结晶 过程，并提高阴极极化作用。
• 添加剂按其性质不同，有整平、光亮、润湿、消 除内应力等作用，从而改善镀层组织，表面形态， 物理、化学和力学性能。
电镀知识课件
表面处理的种类
涂装(Paint Finishing)，包括各种涂装如手工涂装、静电涂 装、电泳涂装等
热浸镀(Hot dip) 热浸镀锌(Galvanizing),俗称"铅水" 热浸镀锡(Tinning)
•乾式镀法 PVD 物理气相沈积法(Physical Vapor Deposition) 阴极溅射 真空镀(Vacuum Plating) 离子镀(Ion Plating) CVD 化学气相沈积法(Chemical Vapor Deposition)
热浸脱脂
•主要是利用鹼劑和皂化油脂的皂化作作用去除金屬表 面污垢和氧化物，其必需具備濕潤、滲透、分散及乳 化效果。 經常使用的藥劑：氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷 酸鈉、磷酸三鈉、焦磷酸鈉、葡萄糖酸鹽及矽酸鹽等。 但目前因環保問題，磷酸鹽系統將漸被淘汰。其主要 是利用鹼性強弱來適用於不同之底材。 而所謂的界面活性劑就是乳化劑，可分為陽離子性、 陰離子性、陰陽離子性及非離子性等界面活性劑。其 應具有分散、乳化之效果，避免油脂浮於處理表面， 減少帶出，降低後續水洗之困擾。
镀铜
以氰化浴、硫酸浴及焦磷酸浴為主。除氰化浴外皆為 二價銅沉積，氰化浴適合鐵及鋅合金底材電鍍，配合 合適光澤劑，可得平滑光澤之鍍層。鍍層均一性佳， 鍍液安定已應用多年，但鍍液含大量氰化物毒性高， 廢水處理成本高，除滾鍍及預鍍外已逐漸被取代。 硫酸浴配合合適的添加劑，填平及光澤性高、成本低、 管理容易，廢水處理成本低，已大量應用於電路板、 裝飾品、電鑄等領域。 焦磷酸浴配合合適的添加劑.曾用於電路板。但廢水處 理麻煩，除鋅合金底鍍外，以被硫酸浴取代。
《完》2002/6/28
•
要正直地生活，别想入非非！要诚实 地工作 ，才能 前程远 大。。2 0.8.102 0.8.10 Monday , August 10, 2020
表面工程
成大阴极小阳极的不利局面。
2. 锌合金的镀前处理：<1>机械整平：为了除去锌合金压铸件的毛刺、飞边等缺陷，需要进行机械整平（即磨光和抛光）。
①磨光：(尽量少用)用力要均匀，不宜用力过大而损伤表面。
工艺如表4－11：表4－11 磨光工艺磨轮转速1200－1400r/min磨轮直径不大于250mm金刚砂粒度200－300目辅助磨粒黄抛光膏②抛光：应轻抛轻放，先用黄抛光膏粗抛，再用白抛光膏抛亮，在无抛光膏时易倒光。
工艺如表4－12：表4－12 抛光工艺抛光轮转速1400－1800r/min抛光轮直径不大于300mm抛光材料黄，白抛光膏<2>除油：锌合金为两性金属，化学活性较强，因此，不宜用氢氧化钠除油。
操作温度不宜过高，零件不宜长时间浸泡于除油溶液中。
①溶剂除油：用三氯乙烯溶剂浸渍或喷淋，溶器上部四周应装冷凝装置，将挥发的溶剂冷凝回收。
②化学除油：常用来代替溶剂除油，特别是对于没有抛光过的压铸件。
典型工艺如表4－13：表4－13 化学除油工艺配方1配方2三聚磷酸钠25～35g/l磷酸三钠20～30g/l表面活化剂2～3g/l碳酸钠15～20g/l pH值<10.5海鸥洗涤剂适量温度55～60℃温度55～70℃时间3～5min时间3～5min表面活性剂用非离子型，如83－Ⅰ常温去油剂等。
③电化学除油：锌基合金的电化学除油溶液应是弱碱性的，尽量少用氢氧化钠（因锌基合金导电性能较差，加入微量氢氧化钠时，可提高镀层结合力，减少起泡现象）。
一般用阳极除油（因阳极除油过程中零件表面生成的暗膜较阴极除油生成的暗膜容易在弱酸中除去）。
锌基合金电化学除油工艺见表4－14 。
表4－14 锌基合金电化学除油工艺溶液成份(g/l)及工艺条件123<0.5碳酸钠15磷酸钠201530-4020表面活化剂OP-10 0.50.50.05-0.1温度（℃）70-8080-90时间（s）25-451060JA(A/dm2)1.5-33-42-4锌合金除油后，表面有极薄的氧化膜，需要在稀酸中浸蚀，最常用的工艺如表4－15。
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• 例如，在铁上镀锌，在通常条件下，由于锌的标准电位比 铁低，当镀层有缺陷（针孔、划伤等）而露出基体时，如果有 水蒸气凝结于该处，则锌铁就形成腐蚀电偶。此时锌作为阳极 溶解，而铁作为阴极得到保护。
• 为了防止金属腐蚀应尽可能选用阳极镀层。
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表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
➢分级： 一级 δ ＞25 μm 二级 δ 15～20 μm 三级 δ 8～10 μm
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表面工程学05电镀
• 5.2 常用单金属电镀
一、镀锌
➢镀锌溶液和镀层性能比较：
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表面工程学05电镀
一、镀锌
• 5.2 常用单金属电镀
➢镀锌层的后处理：防护能力、装饰 钝化___彩色、白色、黑色、草绿色 去氢___加热防止轻脆
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表面工程学05电镀
二、镀铜
• 5.2 常用单金属电镀
1、铜的性能
分子量：63.5
密 度：ρ8.9g/cm3
熔 点：Tm1083℃ 导电性：良好（导热性、塑性良好）
防护性：阴极防护（只有机械保护作用）
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表面工程学05电镀
二、镀铜
• 5.2 常用单金属电镀
2、应用
•2）热加工用镀层 • 在热处理之前，把不需要改变性能的部位保护起来。在工 业生产中，为了防止局部渗碳要镀铜，防止局部渗氮要镀锡， 这是利用碳或氮在这些金属中难以扩散的特性实现的。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按照镀层的用途）：
•3. 功能性镀层（1~5）
• 5.1 电镀基本原理与工艺
镀前处理
↓
电镀
↓
镀后处理
抛光打磨、脱脂、除油、除锈 [Cu、Zn、Ni、Cr、Au、Ag…] 钝化；浸膜
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五、表面工程技术的预处理
• 5.1 电镀基本原理与工艺
• 1、机械清理
• 借助机械力除去材料表面的腐蚀产物、油 污及其它各种杂物，以获得清洁表面的过程。
• 绝大多数金属都能进行电化学抛光，只要选用不 同成分的电解液即可。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
•3、化学浸蚀、抛光和电化学抛光
• 化学抛光：
• 零件在合适的化学介质中，利用化学介质对金属
表面尖峰区域溶解速度比凹谷区域溶解速度快得多的 特点，实现材料表面的抛光。
子管及晶体管管脚与插座等，常需要镀镍、铬和铬合金镀层。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
• 镀层分为阳极镀层和阴极镀层。这种分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对镀层选择和金 属组件的搭配十分重要。
1.阳极镀层
• 镀层与基体金属构成腐蚀微电池时，镀层为阳极首先溶解。 这种镀层不仅能起机械防护作用，而且能起电化学保护作用。
• 并非所有比基体金属电位负的金属都可以用作防护性镀层。若 镀层在介质中迅速被腐蚀，也失去了对基体的保护作用。
• 锌在大气中能成为黑色金属的防护性镀层，因它既是阳极镀层， 又能形成稳定的碱式碳酸锌保护层。在海水中，锌对铁而言仍是阳 极镀层，然而锌在氯化物中不稳定，从而失去保护作用。所以，航 海船舶上的仪器不能单独用锌镀层来防护，而用镉层较好。
• 阴极镀层只有当它完整无缺时，才能对基体起机械保护作 用，一旦镀层被损坏，反而会加速基体的腐蚀。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
•注意事项：
• 金属的电位随介质而发生变化，镀层究竟属于阳极镀层还是阴 极镀层，需视介质而定。
• 如：锌对铁而言，一般条件下是阳极镀层，但在70～80℃的热 水中，锌的电位比铁正，而变成了阴极镀层；锡对铁而言，在一般 条件下是阴极镀层，但在有机酸中却成了阳极镀层。【看使用环境】
第5章 电镀
§5.1 电镀的基本原理与工艺 §5.2 常用单金属电镀 §5.3 合金电镀 §5.4 复合电镀 §5.5 非金属电镀 §5.6 电铸成形技术
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单金属电镀：
• 5.2 常用单金属电镀
镀液中只含有一种金属离子；
镀后形成单一金属镀层。
常用单金属电镀： 锌、铜、镍、铬、锡和镉等。
功能： 机件表面防腐； 装饰功能； 改善可焊性。
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一、镀锌
• 5.2 常用单金属电镀
➢银白色两性金属 Tm420℃ VZn2+/Zn＝－0.76V ➢易形成致密氧化物 ZnO 提高稳定性
➢属于阳极保护，除机械保护还有电化学保护
➢应用：机械、五金、电子、仪器仪表、轻工
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五、表面工程技术的预处理
• 4、除油去锈综合处理
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
• 5、其它表面预处理工艺 • 局部保护工艺：
• 零件的非喷砂表面，可采用机械夹具、胶带、
纸带等进行保护； • 零件局部涂覆涂层时，非涂覆面可采用不同形状 和规格的纸胶带、塑料、橡胶塞等进行保护； • 局部电镀或氧化时，非镀覆面可采用涂装、涂蜡 或包扎过氯乙烯塑料布等进行绝缘保护。
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二、电镀溶液的基本组成
• 5.1 电镀基本原理与工艺
•①主盐：析出的金属易溶于水的盐类； 〔CuSO4、NiSO4等〕
•②络盐：与析出的金属离子形成络盐(提高效率)；
•③导电盐：提高镀液导电性的盐；
•④缓冲剂：保持溶液PH值在要求范围内 (Na2CO3)；
•⑤阳极溶解剂：阴离子Cl（NaCl等）；
• 通常的镀锌层、镀镉层和镀锡层属于此类组成，如黑色金 属零件在一般大气条件下用镀锌层保护；
• 在海洋性气候条件下常用镀镉层或镀锡层保护。
• 对接触有机酸的黑色金属，如食品容器则镀锡层保护，它 不仅防蚀能力强，而且腐蚀产物对人体无害。
• 在海洋性气候条件下，当要求镀层薄而抗蚀能力强时，可 用锡镉合金代替镉镀层，而对铜合金制造的航海仪器，则用银 镉合金更好。
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
•2. 阴极镀层
• 镀层与基体构成腐蚀微电池时，镀层为阴极。这种镀层只 能对基体金属起机械保护作用。
• 例如，在钢铁基体上镀锡，当镀层有缺陷时，铁锡就形成 了腐蚀电偶，锡的标准电位（-0.14V）比铁（-0.44）正，它是 阴极，因此腐蚀电偶作用的结果将导致铁阳极溶解，而氢在锡 阴极上析出。结果是镀层尚存，而其下的基体却逐渐被腐蚀， 最终镀层也会脱落。【镀铜的CO2气体保护焊丝也如此】
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
•3、化学浸蚀、抛光和电化学抛光
• 电化学抛光：工件为阳极，浸于抛光介质并通
直流电进行电解，表面波峰部分电流密度较大，溶解 较快；波谷部分由于受到钝化膜或添加剂的保护而溶 解很少或不溶解，因此,零件表面得以整平，产生光 泽效果。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
• 5、其它表面预处理工艺 • 在涂装技术中，对热固性塑料、ABS、聚 苯乙烯、聚丙烯酸等塑料品种而言。只要用溶 剂或清洗剂去除污物、油垢、脱膜剂等杂质， 就可以得到附着性能很好的涂膜；
•
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•3）导电性镀层 在电器、无线电及通讯设备中，为了提高表面导电性的镀层。
通常镀铜、镀银、镀金等属于此类镀层。
•4) 磁性镀层 录音机及计算机设备中所用录音带、磁鼓、磁盘等存储装置
均需磁性材料。常用磁性合金镀层有钴镍、镍铁、钴镍磷等。
•5) 抗高温氧化镀层 高熔点金属材料制造特殊用途零件，如转子发动机内腔、电
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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三、电镀的实施方式
•3、刷镀 涂镀、 局部镀、 选择性电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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三、电镀的实施方式 •4、连续电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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四、电镀工艺过程
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按照镀层的用途）：
•2. 防护-装饰性镀层 • 对很多金属零件既要求防腐蚀，有要求具有经久不变的光 泽外观，这就要求施加防护-装饰性镀层。
• 这种镀层常采用多层电镀，即首先在基体上镀上“底”层， 再镀上“表”层，有时还要镀“中间”层，如常用铜镍铬多层 电镀，如日常所见的自行车、缝纫机、小轿车的外露部件等。
原成金属原子；
•(4)新相生成___生成新相，如生成金属或合金。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀液：水溶液；有机溶剂；熔盐
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电镀的分类（按照镀层的用途）：
• 5.1 电镀基本原理与工艺
1.防护性镀层
• 将金属零件进行电镀，是防腐蚀的有效方法之一。
• 特点：浸蚀速度快，生产效率高，不受工 件形状限制，浸蚀彻底，易于实现机械化、自
动化生产。
• 常用浸蚀剂：盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、 柠檬酸、酒石酸等。
• 为了防止金属腐蚀应尽可能选用阳极镀层。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
➢分级： 一级 δ ＞25 μm 二级 δ 15～20 μm 三级 δ 8～10 μm
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• 5.2 常用单金属电镀
一、镀锌
➢镀锌溶液和镀层性能比较：
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一、镀锌
• 5.2 常用单金属电镀
➢镀锌层的后处理：防护能力、装饰 钝化___彩色、白色、黑色、草绿色 去氢___加热防止轻脆
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二、镀铜
• 5.2 常用单金属电镀
1、铜的性能
分子量：63.5
密 度：ρ8.9g/cm3
熔 点：Tm1083℃ 导电性：良好（导热性、塑性良好）
防护性：阴极防护（只有机械保护作用）
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二、镀铜
• 5.2 常用单金属电镀
2、应用
•2）热加工用镀层 • 在热处理之前，把不需要改变性能的部位保护起来。在工 业生产中，为了防止局部渗碳要镀铜，防止局部渗氮要镀锡， 这是利用碳或氮在这些金属中难以扩散的特性实现的。
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表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按照镀层的用途）：
•3. 功能性镀层（1~5）
• 5.1 电镀基本原理与工艺
镀前处理
↓
电镀
↓
镀后处理
抛光打磨、脱脂、除油、除锈 [Cu、Zn、Ni、Cr、Au、Ag…] 钝化；浸膜
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表面工程学05电镀
五、表面工程技术的预处理
• 5.1 电镀基本原理与工艺
• 1、机械清理
• 借助机械力除去材料表面的腐蚀产物、油 污及其它各种杂物，以获得清洁表面的过程。
• 绝大多数金属都能进行电化学抛光，只要选用不 同成分的电解液即可。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
•3、化学浸蚀、抛光和电化学抛光
• 化学抛光：
• 零件在合适的化学介质中，利用化学介质对金属
表面尖峰区域溶解速度比凹谷区域溶解速度快得多的 特点，实现材料表面的抛光。
子管及晶体管管脚与插座等，常需要镀镍、铬和铬合金镀层。
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表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
• 镀层分为阳极镀层和阴极镀层。这种分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对镀层选择和金 属组件的搭配十分重要。
1.阳极镀层
• 镀层与基体金属构成腐蚀微电池时，镀层为阳极首先溶解。 这种镀层不仅能起机械防护作用，而且能起电化学保护作用。
• 并非所有比基体金属电位负的金属都可以用作防护性镀层。若 镀层在介质中迅速被腐蚀，也失去了对基体的保护作用。
• 锌在大气中能成为黑色金属的防护性镀层，因它既是阳极镀层， 又能形成稳定的碱式碳酸锌保护层。在海水中，锌对铁而言仍是阳 极镀层，然而锌在氯化物中不稳定，从而失去保护作用。所以，航 海船舶上的仪器不能单独用锌镀层来防护，而用镉层较好。
• 阴极镀层只有当它完整无缺时，才能对基体起机械保护作 用，一旦镀层被损坏，反而会加速基体的腐蚀。
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表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
•注意事项：
• 金属的电位随介质而发生变化，镀层究竟属于阳极镀层还是阴 极镀层，需视介质而定。
• 如：锌对铁而言，一般条件下是阳极镀层，但在70～80℃的热 水中，锌的电位比铁正，而变成了阴极镀层；锡对铁而言，在一般 条件下是阴极镀层，但在有机酸中却成了阳极镀层。【看使用环境】
第5章 电镀
§5.1 电镀的基本原理与工艺 §5.2 常用单金属电镀 §5.3 合金电镀 §5.4 复合电镀 §5.5 非金属电镀 §5.6 电铸成形技术
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表面工程学05电镀
单金属电镀：
• 5.2 常用单金属电镀
镀液中只含有一种金属离子；
镀后形成单一金属镀层。
常用单金属电镀： 锌、铜、镍、铬、锡和镉等。
功能： 机件表面防腐； 装饰功能； 改善可焊性。
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表面工程学05电镀
一、镀锌
• 5.2 常用单金属电镀
➢银白色两性金属 Tm420℃ VZn2+/Zn＝－0.76V ➢易形成致密氧化物 ZnO 提高稳定性
➢属于阳极保护，除机械保护还有电化学保护
➢应用：机械、五金、电子、仪器仪表、轻工
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五、表面工程技术的预处理
• 4、除油去锈综合处理
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
• 5、其它表面预处理工艺 • 局部保护工艺：
• 零件的非喷砂表面，可采用机械夹具、胶带、
纸带等进行保护； • 零件局部涂覆涂层时，非涂覆面可采用不同形状 和规格的纸胶带、塑料、橡胶塞等进行保护； • 局部电镀或氧化时，非镀覆面可采用涂装、涂蜡 或包扎过氯乙烯塑料布等进行绝缘保护。
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二、电镀溶液的基本组成
• 5.1 电镀基本原理与工艺
•①主盐：析出的金属易溶于水的盐类； 〔CuSO4、NiSO4等〕
•②络盐：与析出的金属离子形成络盐(提高效率)；
•③导电盐：提高镀液导电性的盐；
•④缓冲剂：保持溶液PH值在要求范围内 (Na2CO3)；
•⑤阳极溶解剂：阴离子Cl（NaCl等）；
• 通常的镀锌层、镀镉层和镀锡层属于此类组成，如黑色金 属零件在一般大气条件下用镀锌层保护；
• 在海洋性气候条件下常用镀镉层或镀锡层保护。
• 对接触有机酸的黑色金属，如食品容器则镀锡层保护，它 不仅防蚀能力强，而且腐蚀产物对人体无害。
• 在海洋性气候条件下，当要求镀层薄而抗蚀能力强时，可 用锡镉合金代替镉镀层，而对铜合金制造的航海仪器，则用银 镉合金更好。
电镀的分类（按基体与镀层的关系）：
•2. 阴极镀层
• 镀层与基体构成腐蚀微电池时，镀层为阴极。这种镀层只 能对基体金属起机械保护作用。
• 例如，在钢铁基体上镀锡，当镀层有缺陷时，铁锡就形成 了腐蚀电偶，锡的标准电位（-0.14V）比铁（-0.44）正，它是 阴极，因此腐蚀电偶作用的结果将导致铁阳极溶解，而氢在锡 阴极上析出。结果是镀层尚存，而其下的基体却逐渐被腐蚀， 最终镀层也会脱落。【镀铜的CO2气体保护焊丝也如此】
表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
•3、化学浸蚀、抛光和电化学抛光
• 电化学抛光：工件为阳极，浸于抛光介质并通
直流电进行电解，表面波峰部分电流密度较大，溶解 较快；波谷部分由于受到钝化膜或添加剂的保护而溶 解很少或不溶解，因此,零件表面得以整平，产生光 泽效果。
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表面工程学05电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
五、表面工程技术的预处理
• 5、其它表面预处理工艺 • 在涂装技术中，对热固性塑料、ABS、聚 苯乙烯、聚丙烯酸等塑料品种而言。只要用溶 剂或清洗剂去除污物、油垢、脱膜剂等杂质， 就可以得到附着性能很好的涂膜；
•
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•3）导电性镀层 在电器、无线电及通讯设备中，为了提高表面导电性的镀层。
通常镀铜、镀银、镀金等属于此类镀层。
•4) 磁性镀层 录音机及计算机设备中所用录音带、磁鼓、磁盘等存储装置
均需磁性材料。常用磁性合金镀层有钴镍、镍铁、钴镍磷等。
•5) 抗高温氧化镀层 高熔点金属材料制造特殊用途零件，如转子发动机内腔、电
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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三、电镀的实施方式
•3、刷镀 涂镀、 局部镀、 选择性电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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三、电镀的实施方式 •4、连续电镀
• 5.1 电镀基本原理与工艺
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四、电镀工艺过程
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀的分类（按照镀层的用途）：
•2. 防护-装饰性镀层 • 对很多金属零件既要求防腐蚀，有要求具有经久不变的光 泽外观，这就要求施加防护-装饰性镀层。
• 这种镀层常采用多层电镀，即首先在基体上镀上“底”层， 再镀上“表”层，有时还要镀“中间”层，如常用铜镍铬多层 电镀，如日常所见的自行车、缝纫机、小轿车的外露部件等。
原成金属原子；
•(4)新相生成___生成新相，如生成金属或合金。
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• 5.1 电镀基本原理与工艺
电镀液：水溶液；有机溶剂；熔盐
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电镀的分类（按照镀层的用途）：
• 5.1 电镀基本原理与工艺
1.防护性镀层
• 将金属零件进行电镀，是防腐蚀的有效方法之一。
• 特点：浸蚀速度快，生产效率高，不受工 件形状限制，浸蚀彻底，易于实现机械化、自
动化生产。
• 常用浸蚀剂：盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、 柠檬酸、酒石酸等。