5.5.2.1　电镀工艺

电镀工艺主要是为了满足人们防腐和装饰的需要。近年来，随着现代工业和科学技术的发展，人们不断开发出新的电镀工艺技术方法，极大地拓展了这项表面处理技术的应用领域，并使其成为现代表面工程技术的重要组成部分。

电镀的基本原理，是通过电解方法在固体表面获得金属沉积层的过程。其目的在于改变固体材料的表面特性，改善外观，提高其耐腐蚀、抗磨、减摩性能；制成含特定成分和性能特别的金属覆盖层，提供特殊的电、磁、光、热等表面特性和其他物理性能等。目前电镀已经应用在机械、交通、能源、航空、船舶、仪表以及轻工日用品的生产制造中。将待镀工件和直流电源的负极相连，电镀金属和直流电源的正极相连，然后把它们一起放入盛有含欲镀覆的金属离子盐溶液的镀槽中。当在工件和电镀金属之间通入直流电流时，镀液中的金属离子将移向阴极，阴极金属离子失去电荷产生还原反应并沉积在工件表面。作为阳极的电镀金属将逐渐溶解，不断补充镀液中的金属离子，使电镀继续下去。镀层的主要特性及用途主要是防护和装饰。

防护性镀层。电镀金属有锌、镉、锡及其合金，如锌镍、锌铁、锌锡、锌钛、锡镍等，主要适用于钢铁件在大气和其他环境中的防锈及防腐蚀。其作用和涂装相似，但镀层有金属感，而且具有导电性和耐磨性。

装饰性镀层。这类电镀的镀层除了具有较高的防腐性外，表面装饰性也很好，如常在汽车、摩托车、机床、日用品等表面电镀铜镍铬、镍铬、双层镍铬、三层镍铬和镍镀层上镀仿金等。除镀铬层、镀金层和少数贵金属及少量合金层外，最后一层往往是有机覆盖层。防护装饰性镀层在电镀产品中约占30%。常用的金属表面装饰电镀主要有镀铬、镀镍、镀金银。

功能性镀层。这类镀层除了有一定的防腐蚀性和装饰性外，还利用到镀层本身的特殊性质和功能，因此被称为功能性镀层，主要有耐磨和减磨镀层、磁性镀层、导电性镀层、高温抗氧化镀层、修复性镀层等。

非金属材料的电镀。许多非金属材料的应用可以大大减轻设备的自重，这在航空航天业、通信及家电业方面有很大意义。但是，非金属材料本身存在着不耐磨、不导热、易变形以及不抗污染等缺陷，从而限制了它的使用范围。可以采用给非金属材料施加一层金属镀层的方法来满足不同应用场合对产品性能的要求，特别是塑料在各个领域里的应用。目前已能够在各种非金属制品上镀覆导电层、导磁层、焊接层、耐磨层和防护装饰性镀层。非金属材料的电镀与金属的电镀相比，最大的特点是非金属材料系绝缘体，无法直接电镀。给非金属材料制品表面施加导电层的途径主要有涂刷金属或石墨粉、烧渗导电层、涂导电胶以及化学镀等，其中比较好的方法是化学镀法。

常见的非金属电镀产品是塑料电镀产品，非金属材料制品在进行电镀前的主要工序为：机械粗化→化学除油→化学粗化→敏化处理→活化处理→还原处理→化学镀覆。塑料电镀制品具有塑料和金属两者的特性，其密度小，耐腐蚀性能良好，成型简便，具有金属光泽和金属感，还有导电、导磁和焊接等性能。它可以省去复杂的精加工工序，节省金属材料，而且外表美观，同时还提高了塑料件的强度。由于金属镀层对大气等外界因素具有较高的稳定性，因而电镀金属后可防止塑料老化，延长塑料件的使用寿命。

塑料电镀在新型设备、电子、光学仪器以及家用电器等某些零件和外观装饰件中得到广泛应用，也成为工业设计中塑料表面装饰的重要手段之一。目前国内外已广泛对ABS塑料、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚苯乙烯等材料的表面进行电镀。

5.5.2.2　化学镀工艺

化学镀是指在没有外加电流通过的情况下，利用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面形成镀层的一种表面加工方法。化学镀是一个催化还原过程，还原作用仅仅发生在催化剂表面，如果被镀工件本身是反应的催化剂，则化学镀的过程就具有自催化作用。反应生成物本身对反应的催化作用使反应不断继续下去。化学镀又称自催化镀、无电解镀。由于具有耐磨、耐腐蚀、硬度高、焊接性好等性能优点，化学镀在电子、核能、汽车、石油、化学化工、航空航天及机械等工业中得到了广泛应用。化学镀主要的工艺是化学镀镍和化学镀铜。(www.daowen.com)

5.5.2.3　热浸镀技术

热浸镀是将一种整体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其表面形成一层金属保护膜的方法。钢铁是采用热浸镀最广泛的材料，镀层金属主要有锌、锡、铝、铅及其合金。

5.5.2.4　涂料与涂装技术

早期大多以植物油为主要原料，故又称之为油漆；后来合成树脂逐步取代了植物油，因而统称为涂料。涂料由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四部分组成。涂料的性能及特点主要有以下几个方面：对基体有良好的保护作用；用于装饰外观，可赋予材料表面各种色彩；具有特殊性能的涂料都具有独特的作用，涂料选材范围广、工艺简单、适用性强，大部分情况下无须昂贵的涂装设备；涂料工业生产过程比较简单，工艺设备也不复杂；涂料的价格成本较低。用有机涂料通过一定方法涂敷于材料或制件表面，形成涂膜的全部工艺过程称为涂装。涂装用的涂料是涂于材料或制件表面而形成具有保护、装饰或特殊性能，例如绝缘防腐，固体涂膜的一类液体或固体材料的总称。

具体的涂装工艺要根据工件的材质性质、涂装用工具、形状特点、使用要求、涂装时的环境、生产成本等加以合理选用。涂装工艺的一般工序是：涂前表面预处理→涂布→干燥固化。涂前表面预处理主要有以下内容：清除工件表面的各种污垢；对清洗过的金属工件进行各种化学处理，以提高涂层的附着力和耐腐蚀性；若前道切削加工未能消除工件表面的加工缺陷和得到合适的表面粗糙度，则在涂前要用机械方法进行处理。涂布方法主要包括：手工涂布法，刷涂、滚刷涂及刮涂等；浸涂、淋涂法、空气喷涂法；无空气喷涂法。干燥固化过程中，涂料主要靠溶剂蒸发以及熔融、缩合、聚合等物理或化学作用而成膜。

5.5.2.5　热喷涂技术

热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。采用热喷涂技术能使零件表面获得各种不同的性能，如耐磨、耐热、耐腐蚀、抗氧化和润滑等性能，而且在许多材料，例如水泥、塑料、石膏、金属、合金、陶瓷、木材等表面上都能进行喷涂。其喷涂工艺灵活，喷涂层厚度达0.5～5.0 mm，而且对基体材料在组织和性能上的影响小。目前，热喷涂技术已广泛应用于航空航天、石油、化工、国防、冶金、电力等行业。

5.5.2.6　化学转化膜技术

化学转化膜技术就是通过化学或电化学手段使金属表面形成稳定的化合物膜层的方法，其特点是膜层的结合力好，这主要是由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的，因此膜与基体的结合力大。根据形成膜介质的不同，化学转化膜可以分为：磷酸盐膜，金属在磷酸中形成磷化的化合物膜；氧化物膜，在含有氧化剂的溶剂中形成氧化的化合物膜层；铬酸盐膜，在铬酸或铬酸盐溶液中形成钝化的化合物膜层。几乎所有的金属表面均能成膜，工业上以锌、铜、铁、铝、镁为主。

钢铁材料在氧化剂中生成黑、蓝膜层，称为发黑或发蓝。钢铁的化学氧化可以分为高温化学氧化和常温化学氧化。铝及铝合金的阳极氧化是指在适当的电解液中，以金属作为阳极，在外加电流的作用下使其表面生成氧化膜的方法。一般而言，铝制品的阳极氧化工艺流程为：铝工件→机械预处理→上挂具→除油→水洗→碱洗→水洗→中和→水洗→阳极氧化→水洗→着色→离子水洗→封闭→烘干→下挂具。阳极氧化的应用：建筑铝材的防护与装饰；铝合金零件的防护，如果零件的使用条件恶劣，还应涂油漆；装饰和标识设计中要求具有特殊颜色的零件；要求外观光亮并有一定耐磨性的零件，含铜量大于4%的铝合金的防护；形状简单的对接气焊零件。