合金电镀的原理

合金电镀的原理

现代电镀网讯：

合金电镀的来历

我们知道，现在常用的金属都已经可以从镀液中获得，但即使所有的单金属都可以电镀，其数量也是有限的，也就是二十多种左右。但新技术对新材料的需要远远大于现在可以提供的单金属材料，这也就是要开发合金电镀的理由。人类从古代就懂得利用合金获得更好的性能金属材料的技术，但是以传统冶金的方法获得合金，需要在极高的温度下熔炼。而用电镀的方法获得合金就相对简单多了。不仅如此，电镀还可以从镀液中获得用火法冶金法难以得到的合金材料。现在已经确定可以从镀液中获得的合金沉积层多达20多种，还有一些新合金或复合材料的镀液正在研发中，会有一些新的合金或复合镀层产生。并且这些新的合金将不只是满足于镀层的需求，而可以成为一种加工获得合金材料的方法。同时，电镀添加剂在合金镀层的获得中也扮演着非常重要的角色。

合金电镀的特点

合金电镀所获得的合金，与热熔法获得的合金具有不同的金相结构，具有热熔法合金难以实现的特点，主要表现在以下几点：

①可获得热熔法不能得到的新的合金相，如铜锡合金、锡镍合金等等；

②可以获得热熔法不能制取的非晶态合金，如镍磷合金、镍硼合金等；

③可获得在水溶液中难以单独沉积的金属，如镍钨合金、镍钼合金中的钨和钼；

④可获得高熔点金属和低熔点金属间的合金，如锡镍、锌镍等；

⑤电镀合金有比热熔合金更高的硬度及更好的耐磨性。

合金电镀的基本原理是有着相近电沉积电位的不同金属离子同时按比例地在阴极还原并进入金属晶格，形成合金镀层。

从冶金学的角度来看，金属形成合金有三种可能的形式。一是机械混合物。构成合金成分的元素基本保持原来的结构的性质。两种元素只是机械地混合，金属之间并不发生作用；二是形成固溶体，这时可能将两种元素中的一种看作溶剂，另一种看作溶质，将溶质原子溶入溶剂的晶格中，而仍然保持溶质晶格类型的金属晶体，称为固溶体，大多数电镀合金层属于单相固溶体，或以固溶体为基础的多相合金，复合电镀可以类似地看作是固溶体合金；三是金属间化合物，金属间化合物是合金组分之间发生相互作用而生成的一种新相，其晶格类型和性能完全不同于合金组分中的任一元素的类型，一般以分子式表示的类型，它与普通化合物不同，除了离子键和共价键以外，金属键也起着相当的作用，这种化合物具有金属的性质，所以称为金属间化合物，金属间化合物一般具有较为复杂的晶体结构，熔点较高，硬度也高，但是一般也都有很大的脆性，有一部分电镀合金属于金属间化合物，比如银镍镉、铜锡、镍磷、铁锌等。

由于电镀合金是从水溶液中获得镀层的，因此，对于二无合金，至少要有一种是可以从水溶液中沉积更好。有些金属不能单独从水溶液中电沉积，但是在合金状态下，则可以作为合金的组分之一与可沉积金属共沉积。比如钨、钼等，单独不能从水溶液中电沉积，但是与铁、钴、镍等共沉积时，则可以获得合金镀层。为什么会是这样的呢？需要电极过程动力学和电镀工艺学界加以探索。

两种金属共沉积的基本条件是两种金属的电沉积析出电位要相近或相等。据此，可以根据单金属的标准电极电位初步判断哪些金属可以在简单的镀液中共沉积，比如铅(-1.36V)；镍(-0.25V)与钴(-0.27V)；铜(0.34V)与铋(0.32V)等。

但是大部分金属的电位相关都较远，如果不采取相应的措施，是不可能使这些金属共沉积的。

据不完全统计，现在可以获得的具有工业价值的各类镀层已经达到60多种，其中合金镀层就点到40多种，占镀种数量的大部分，如果加上复合电镀，则这个数字就更大了。合金电镀技术极大地丰富和延伸了冶金学里关于合金的概念。很多从冶金方法难以得到的合金，都可以通过电镀的方式来获得，并且已经证明电镀是获得纳米级金属材料的重要加工方法之一。可以利用电镀技术获得的合金镀层为铜锌、铜锡、铜锡锌、锡钴、镍铁、锌镍、锌铁、锌钴、锡锌、镉钛、锌锰、锌铬、锌钛、锡铅、镍钴、镍钯、镍磷、铬镍、铁铬镍、铬

钼、镍钨、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。

如果将复合镀层也作为合金电镀的一个类别，则有更多的镀层可供选择。复合镀层的载体镀层可以是单金属镀层也可以是合金镀层，而单金属镀层加入复合材料，即成为一种类似于固溶体的合金。复合镀层的构成如下所例举：

载体镀层为镍：

氧化铝、氧化铬、氧化铁、二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅、金刚石、碳化硅、碳化钨、碳化钛、氮化钛、氮化硅、聚四氟乙烯、氟化石墨、二硫化钼等。

载体镀层为铜：

氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、碳化硅、碳化钛、氮化硼、聚四氟乙烯、氟化石墨、二硫化钼、硫酸钡、硫酸锶等。

载体镀层为钴：

氧化铝、碳化钨、金刚石等。

载体镀层为铁：

氧化铝、氧化铁、碳化硅、碳化钨、聚四氟乙烯、二硫化钼等。

载体镀层为锌：

二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅、碳化钛等。

载体镀层为锡：

刚玉。

载体镀层为铬：

氧化铝、二氧化铯、二氧化钛、二氧化硅等。

载体镀层为金：

氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等。

载体镀层为银：

氧化铝、二氧化钛，碳化硅、二硫化钼。

载体镀层为镍钴：

氧化铝、碳化硅、氮化硼等。

载体镀层为镍铁：

氧化铝、氧化铁、碳化锌等。

载体镀层为铁锰：

氧化铝、碳化硅、氮化硼等。

载体镀层为锡铅：

二氧化铁。

载体镀层为镍硼：

氧化铝、三氧化名、二氧化钛。

载体镀层为镍磷：

氧化铝、三氧化铬、金刚石、聚乙氟乙酸。

载体镀层为铅锡：

二氧化钛。

载体镀层为镍磷

氧化铬、三氧化铬、金刚石、聚四氟乙烯。

载体镀层为镍硼：

氧化铝、三氧化铬、我做过二氧化铁。

钴朋氧化铝。

载体镀层为