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镀层的分类

放大字体  缩小字体发布日期:2012-08-08  浏览次数:973
核心提示: 目前,金属镀层通常按镀层的用途或镀层与基体金属的电化学关系分类。

目前,金属镀层通常按镀层的用途或镀层与基体金属的电化学关系分类。

按镀层的用途可把镀层分为三大类,即防护性镀层、防护一装饰性镀层和功能性镀层。(1)防护性镀层

此类镀层主要用于金属零件的防腐蚀。镀锌层、镀镉层、镀锡层以及锌基合金(Zn—Fe、Zn—C0、Zn—Ni)镀层均属于此类镀层。黑色金属零件在一般大气条件下常用镀锌层来保护,在海洋性气候条件下常用镀镉层来保护;当要求镀层薄而抗蚀能力强时,可用锡镉合金来代替镉镀层;铜合金制造的航海仪器,可使用银镉合金保护;对于接触有机酸的黑色金属零件,如食品容器,则用镀锡层来保护,它不仅防蚀能力强,而且腐蚀产物对人体无害。

(2)防护一装饰性镀层

对很多金属零件,既要求防腐蚀,又要求具有经久不变的外观,这就要求施加防护一装饰性镀层。这种镀层常采用多层电镀,即首先在基体上镀“底”层,而后再镀“表”层,有时还要镀“中间”层。例如,通常的Cu-Ni—Cr多层电镀等就是典型的防护一装饰性镀层,常用于自行车、缝纫机、小轿车的外露部件等。目前正流行的花色电镀、黑色电镀及仿金镀层也属于此类镀层。

(3)功能性镀层

为了满足光、电、磁、热、耐磨性等特殊物理性能的需要而沉积的镀层称为功能性镀层,目前品种较多。

①耐磨和减摩镀层耐磨镀层是给零件镀一层高硬度的金属以增加它的抗磨耗能力。如镀硬铬,硬度可达到l000~1200HV,用于直轴或曲轴的轴颈、压印辊面、冲压模具的内腔、枪和炮管的内腔等。对一些仪器的插拔件,既要求具有高的导电能力,又要求耐磨损,常要求镀硬银、硬金、铑等。

减摩镀层多用于滑动接触面,起润滑作用,减少滑动摩擦系数,延长零件的使用寿命。作为减摩镀层的金属有锡、铅锡合金、铅铟合金、铅锡铜及铅锑锡三元合金等。

②热加工用镀层用于改善机械零件等的表面物理性能,常常要进行热处理。但对一个部件而言,只需局部改变原来的性能,就需在热处理之前,先把不需要改变性能的部位保护起来。如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来实现的。

③导电性镀层在电器、无线电及通信设备中,为提高制件表面的导电性,大量使用该类镀层,常用的有镀铜、镀银、镀金等。若同时要求耐磨,则可镀银锑合金、金钴合金、金锑合金等。

④磁性镀层录音机、电子计算机等设备中,所用的录音带、磁环线、磁鼓、磁盘等存储装置均需磁性材料,常用的有钴镍、镍铁、钴镍磷等磁性合金镀层;作为磁光记录材料,有钐钴等。生产中,当电镀工艺条件改变时,镀层的磁特性也相应变化,故应严格控制施工条件。

⑤修复性镀层重要机器零件磨损以后,可以采用电镀法进行修复,如汽车和拖拉机的曲轴、凸轮轴、齿轮、花键、纺织机的压辊、深井泵轴等可用电镀硬铬、镀铁(或复合镀铁)加以修复;印染、造纸、胶片行业的一些机件也可用镀铜、镀铬来修复;印刷用的字模或版模则可用镀铁来修复。

除上述外,随着科技的发展,电镀或电沉积还可用于制备纳米材料、高性能材料薄膜,如超导氧化物薄膜、电致变色氧化物薄膜、金属化合物半导体薄膜、形状记忆合金薄膜、梯度材料薄膜等。电镀在功能材料领域的用途非常广泛。

按照基体金属与镀层的电化学关系,镀层可分为阳极镀层和阴极镀层两大类,如铁上镀锌就是常用的阳极镀层,而铁上镀锡是阴极镀层。

所谓阳极镀层就是当镀层与基体金属构成腐蚀微电池时,镀层为阳极,首先溶解,这种镀层不仅能对基体起机械保护作用,还起电化学保护作用。就铁上镀锌而言,在通常情况下,由于锌的标准电位比铁负,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,则锌铁就形成了腐蚀电偶。此时锌作为阳极而溶解,铁作为阴极,H+在其上放电而逸出氢气,从而保护铁不受腐蚀。因此,把这种情况下的锌镀层叫做阳极镀层。为了防止金属腐蚀,应尽可能选用阳极镀层,并保证镀层有一定的厚度。

阴极镀层是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,铁锡形成腐蚀电偶,但锡的标准电极电位比铁正,它是阴极,因而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。这样一来,镀层尚存,而其下面的基体却逐渐被腐蚀,最终镀层也会脱落下来。因此,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,一旦镀层被损伤,不但保护不了基体,反而加速了基体的腐蚀,所以阴极性镀层要尽量减少孔隙率。

由于金属的电极电位随介质而发生变化,因此镀层究竟属于阳极镀层还是阴极镀层,需视介质而定。例如,锌镀层对钢铁基体来讲,在一般条件下是典型的阳极镀层,但在70~80℃的热水中,锌的电位变得比铁正,因而变成了阴极镀层;锡对铁而言,在一般条件下是阴极镀层,但在有机酸中却成为阳极镀层。

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,因为镀层在所处的介质中如果不稳定,将迅速被介质腐蚀,失去对基体的保护作用。如锌在大气中能成为黑色金属的防护性镀层,就是由于它既是阳极镀层,又能形成碱式碳酸锌保护膜,所以很稳定。但在海水中,尽管锌对铁仍是阳极镀层,但在氯化物中不稳定,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,而用镉镀层或代镉镀层较好。

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