材料表面热处理常用方法及特点

表面处理的常用方法及特点

摘要：表面处理方法分类简要描述及特点

关键字：表面处理

一、电镀

定义：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金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。

特点：电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。

此外，依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下：

1、镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。（铜容易氧化，氧化后，铜绿不再导电，所以镀铜产品一定要做铜保护）

2、镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力，(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。（注意，现在许多电子产品，比如DIN头，N头，不再使用镍打底，主要是由于镍有磁性，会影响到电性能里面的无源互调）

3、镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(金最稳定，也最贵。)

4、镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金。

5、镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。

6、镀银：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(银性能最好，容易氧化，氧化后也导电)

电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。除了导电体以外，电镀亦可用于经过特殊处理的塑胶上。电镀的过程基本如下：1、把镀上去的金属接在阳极2、要被电镀的物件接在阴极3、阴阳极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连4、通以直流电的电源后，阳极的金属会氧化（失去电子），溶液中的正离子则在阴极还原（得到电子）成原子并积聚在阴极表层。

电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系，电流越小，被电镀的物件便会越美观；反之则会出现一些不平整的形状。

电镀的主要用途包括防止金属氧化(如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。

二、化学镀

真空镀膜化学镀、热浸镀、真空镀膜的特

定义：化学镀(Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的1种镀覆方法。

特点：1、化学镀不用外加电源，利用还原剂将镀液中的金属离子还原并沉积在有催化性的工件表面形成镀层。2、化学镀层厚度均匀且不受工件形状复杂程度的影响，无明显边缘效应。镀层精粒细、致密、孔缝少、外观光亮、耐蚀性好。

化学镀有镍、铜、银、钯、金、铂、钴等金属或合金及复合镀层。其中，常用的是化学镀镍和化学镀铜，不仅可以使金属，而且可以使经特殊镀前处理的非金属（如塑料、玻璃、陶瓷等）直接获得镀层。1、化学镀镍特点：化学镀层是含磷3%~15%的镍磷合金层。硬度和耐磨性较好。当磷含量＞8%时具有优异的抗蚀性和抗氧化性。化学镀镍层与其他镀层结合较好，具有较高的热稳定性。能进行锡镀或铜镀用作其他镀层的底层；钢铁零件的中温保护层；磨损件的尺寸修复镀层；铜与钢铁制件防护装饰等。在是石油（如管道）、电子（如印刷电路、磁屏蔽罩）和汽车等工业上有广泛应用

2、化学镀铜：化学镀铜层一般很薄（0.5~1μm），外观呈红铜色，具有优良的导电性和焊接性，主要用于非金属材料的表面金属化，特别是印刷电路的孔金属化。在电子工业中应用广泛，例如通孔的双面或多层印刷电路板制作。使塑料波导，腔件或其他塑料件金属化后进

行电镀等

三、热浸镀

定义：热浸镀简称热镀。热镀是把被镀件浸入到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。镀层金属的熔点必须比被镀金属的熔点低得多，故热镀层金属都采用低熔点金属及其合金，如锡（231.9℃）铅（327.4℃）锌（419.5℃）铝(658.7℃) 及其合金，钢是最常用的基体金属。热浸镀可以单槽进行，也可以连续自动化生产。一般只适于形状简单的板材、带材、管材、丝材等热浸镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝

热浸镀工艺：预镀件前处理热浸镀后处理制品

根据热浸镀的前处理方法不同，热浸镀工艺可以分为熔剂法和保护气体还原法。

( 1 )熔剂法是利用熔剂的化学作用对己经除油、除锈的钢材在浸入镀液前保护其表面不再氧化并对其进一步活化，保证镀液与洁净的钢基体表面浸润，并通过化学反应和扩散形成合金层。该法设备简单、成本低、操作简便易学、生产灵活，可进行批量生产也可进行单件浸镀，可根据产品批量随时调控连续浸镀或间断浸镀，且浸镀产品范围广，适应多种品种规格的产品。因此，在我国极具推广价值，有必要进行深入研究。

( 2 ) 保护气体还原法又称森吉米尔法，是现代带钢连续热浸镀采用的最普遍和最广泛的一种工艺。该法生产速度快、效率高、镀层结合力好、无污染等优点。另外，还原型生产线高温辐射加热的温度高，退

火时间长，可以生产加工良好的产品；但设备比较复杂，投资大，技术难度大，适合单一产品的批量生产。由于我国多数热浸镀厂家资金相对薄弱，工艺水平达不到该法的要求，因而极大地限制保护气体还原法在我国的发展。

四、真空镀膜

定义：真空镀膜一种由物理方法产生薄膜材料的技术。在真空室内材料的原子从加热源离析出来打到被镀物体的表面上。此项技术最先用于生产光学镜片，如航海望远镜镜片等。后延伸到其他功能薄膜，唱片镀铝、装饰镀膜和材料表面改性等。如手表外壳镀仿金色，机械刀具镀膜，改变加工红硬性。包括真空蒸镀、阴极溅射镀和离子镀。

特点：通过真空镀膜技术的应用,使塑料表面金属化,将有机材料和无机材料结合起来,大提高了它的物理、化学性能.其优点主要表现在：1、改善美观,表面光滑,金属光泽彩色化,装饰性大大提高；2、改善表面硬度,原塑胶表面比金属软而易受损害,通过真空镀膜,硬度及耐磨性大大增加； 3、提高耐候性,一般塑料在室外老化很快,主要原因是紫外线照射所致,而镀铝后,铝对紫外线反射最强,因此,耐候性大大提高；

4、减少吸水率,镀膜次数愈多,针孔愈少,吸水率降低,制品不易变形,提高耐热性；

5、使塑料表面有导电性；

6、容易清洗,不吸尘。

1、真空蒸镀

基体可以是金属或非金属。涂层有铝、银、锌、镍和铬等金属及ZiQ2、SiO2 等高熔点化合物。膜层平滑光亮，反射性好。耐蚀性优于电镀层，但覆盖能力不如电镀层。