按镀层的用途,可将镀层分为防护性镀层、防护-装饰性镀层和功能性镀层等类型。
1.防护性镀层
防护性镀层可用来防止金属零件的腐蚀。例如,普通轿车上的机械零件受镀面积可达5m2左右,这主要是为了防止金属结构件和紧固件的腐蚀。仅就防止金属的腐蚀而言,据粗略估计,全世界钢产量的1/3就是因为腐蚀而报废,如果其中的2/3可以回收冶炼,那么也将有1/9无法使用。对金属零件进行电镀处理是防腐蚀的有效措施之一。
通常,镀锌层、镀镉层、镀锡层及锌基合金镀层(Zn-Fe、Zn-Co、Zn-Ni等)属于此类镀层。如钢铁件在一般大气条件下用镀锌层来保护,在海洋性气候条件下常用镀镉层来保护。对于接触有机酸的钢铁件,如食品容器,则采用镀锡层来保护,它不仅具有较强的耐蚀性,而且腐蚀产物对人体也无害。
在海洋性气候条件下,当要求镀层薄而耐蚀性很强时,可用锡镉合金来代替镉镀层,而对铜合金所制造的航海仪器,则使用银镉合金会更好些。
2.防护-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光泽外观,这就要求施加防护-装饰性电镀。因为单一金属镀层很难同时满足防护与装饰双重作用,所以这种镀层常采用多层电镀,即首先在基体上镀上“底”层,而后再镀上“表”层,有时还要镀“中间”层。例如:通常的Cu/Ni/Cr多层电镀即属于此类。像日常所见的自行车、缝纫机、轿车等的外露部件大部分采用这种组合镀层。有些合金镀层可作为这类镀层使用,如化学镀Ni-P合金镀层,有望作为Cu/Ni/Cr的替代镀层。除上述镀层外,彩色电镀层及仿金电镀层也属于此类镀层。
3.功能性镀层
为了满足工业生产或科学技术上一些特殊力学性能、物理性能的需要,可施加各种各样的功能性镀层,现分述如下:
(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,以增加它的耐磨性。在工业上对许多直轴或曲轴的轴颈、压印辊的辊面、发动机的气缸和活塞环、冲压模具的内腔、枪和炮管的内腔等均镀硬铬,使它的硬度高达1000HV左右。另外,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、铹等。(www.xing528.com)
减摩镀层多用于滑动接触面,在这些接触面上镀上韧性金属(减摩合金),它能起润滑作用,从而减少滑动摩擦。这种镀层多用于轴瓦、轴套上,以延长轴和轴瓦的使用寿命。作为减摩镀层的有Sn、Pb-Sn合金、Pb-In合金、Pb-Sn-Cu及Pb-Sb-Sn三元合金镀层等。
(2)热加工用镀层 不少机械零件为了改善它们的表面物理性能,常常要进行热处理。但是对一个部件来说,并不是整个表面都需要改变它原来的性质,甚至某些部位性能改变后会带来危害,那就要在热处理之前,先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电镀铜,防止局部渗氮要电镀锡,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、电子及通信设备中,大量使用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。同时,若要求耐磨时,就要镀Ag-Sb合金、Au-Co合金、Au-Sb合金等。另外,在波导元件生产中,大都要镀以银、金等镀层。
(4)磁性镀层 对于录音带、磁环线、磁鼓、磁盘等存储装置均需磁性材料。目前多用电镀和化学镀方法来制造磁性材料。在生产中,当电镀工艺条件改变时,镀层的磁特性也相应变化,故控制电镀工艺条件,可以获得满意的磁特性。常用的磁性合金镀层有Co-Ni、Ni-Fe、Co-Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Mn-P、Co-Ni-Re-P等,作为磁光记录材料的有Gd-Co、Sm-Co、Tb-Fe-Co等合金。
(5)抗高温氧化镀层 当前在许多先进技术部门中,需使用高熔点的金属材料制造特殊用途的零件,但这些零件在高温腐蚀介质中容易氧化而损坏。例如,转子发动机的内腔、喷气发动机的转子叶片、电子管及晶体管的管脚与插座等,常需要电镀镍、铬和铬合金镀层。在某些情况下,还使用复合镀层,如Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2、Cr-ZrB2等,以及Fe、Ni、Cr扩散镀层。
(6)修复性镀层 一些重要机器部件磨损以后,可以采用电镀法进行修复,如汽车拖拉机的曲轴、凸轮轴、齿轮、花键、纺织机的压辊、深井泵轴等均可用电镀硬铬、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电镀铜、电镀铬来修复;印刷用的字模或版模则可用电镀铁来修复。
除上述外,为了防止硫酸和铬酸的腐蚀,常需要电镀铅镀层;为了增加反光能力,常电镀铬、银、高锡青铜镀层等;为了消光,可电镀黑镍或黑铬镀层。此类镀层太多,这里不再一一赘述。
除传统意义上的电镀外,随着科学技术的发展,电镀或电沉积方法还可用于制备一些高性能尖端材料薄膜,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。
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