電鍍是對(duì)基體表面進(jìn)行裝飾、防護(hù)以及獲得某些特殊性能的一種表面工程技術(shù)。最早公布的關(guān)于電鍍的文獻(xiàn)是1800年由意大利Brug-natelli教授提出的鍍銀工藝,1805年他又提出了鍍金工藝。到1840年,英國(guó)Elkingt。n申請(qǐng)了氰化鍍銀的第一個(gè)專利,并用于工業(yè)生產(chǎn),這是電鍍工業(yè)的開(kāi)始。他提出的鍍銀電解液一直沿用至今。同年,Jaobi獲得了從酸性溶液中電鍍銅的第一個(gè)專利。1843年,酸性硫酸銅鍍銅用于工業(yè)生產(chǎn)。1915年實(shí)現(xiàn)了在鋼帶表面酸性硫酸鹽鍍鋅,1917年P(guān)roctor提出了氰化物鍍鋅,1923—1924年C.G.Fink和C.H.El-drge提出了鍍鉻的工業(yè)方法,從而使電鍍逐步發(fā)展成為完整的電化學(xué)工程體系。
電鍍合金開(kāi)始于l9世紀(jì)40年代的銅鋅合金(黃銅)和貴金屬合金電鍍。由于合金鍍層具有比單金屬鍍層更優(yōu)越的性能,人們對(duì)合金電沉積的研究也越來(lái)越重視,已由最初的獲得裝飾性為目的合金鍍層發(fā)展到裝飾性、防護(hù)性及功能性相結(jié)合的新合金鍍層的研究上。到目前為止,電沉積能得到的合金鍍層大約有250多種,但用于生產(chǎn)的僅有30余種。具代表性a 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的迅速發(fā)展,人們對(duì)自身的生存環(huán)境提出了更高的要求。1989年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署工業(yè)與環(huán)境規(guī)劃中心提出了“清潔生產(chǎn)”的概念,電鍍作為一種重污染行業(yè),急需改變落后的工藝,采用符合“清潔生產(chǎn)”的新工藝。美國(guó)學(xué)者J.B.K。。h。。,提出了逆流清洗技術(shù),大大節(jié)約了水資源,受到了各國(guó)電鍍界和環(huán)境保護(hù)界的普遍重視。在電鍍生產(chǎn)
中研發(fā)各種低毒、無(wú)毒的電鍍工藝,如無(wú)氰電鍍、代六價(jià)鉻電鍍、代鎘電鍍、無(wú)氟及無(wú)鉛電鍍,從源頭上削減了污染嚴(yán)重的電鍍工藝。達(dá)克羅(
Dacromet)與交美特技術(shù)(Geomet)作為表面防腐的新技術(shù)在代替電鍍鋅、熱鍍鋅等方面得到了應(yīng)用,在實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵基體保護(hù)作用的同時(shí),減少了電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的酸、堿、鋅、鉻等重金屬?gòu)U水及各種廢水的排放。
我國(guó)電鍍工業(yè)的發(fā)展是在新中國(guó)成立以后,隨著大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)的開(kāi)展,機(jī)器制造業(yè)迅速發(fā)展起來(lái),大型的汽車和拖拉機(jī)制造廠、飛機(jī)制造廠、電子工廠以及儀器儀表工廠等的相繼建立,一些老企業(yè)也得到了擴(kuò)大改造。在所有新建和改建的機(jī)器制造企業(yè)中,大都有電鍍車間投入生產(chǎn),為電鍍工業(yè)在我國(guó)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
隨著國(guó)家的改革開(kāi)放,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,近二十年來(lái)我國(guó)的電鍍工業(yè)又有了新的發(fā)展。首先,根據(jù)生產(chǎn)中提出的各種各樣的要求,鍍層的品種在不斷增加。在一般的電鍍生產(chǎn)線上,用作鍍層的單金屬不過(guò)二十幾種,加上使用過(guò)和研究過(guò)的合金鍍層,可達(dá)到數(shù)百種。如果再把不溶于水的固體微粒與金屬共沉積而形成的復(fù)合鍍層計(jì)算進(jìn)去,則可鍍的品種將進(jìn)一步增加。
其次,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,需要在其上鍍覆金屬層的基體材料品種也越來(lái)越多。除了通常在鋼鐵和銅等基體材料上電鍍外,還實(shí)現(xiàn)了在輕金屬(鋁、鎂及其合金)及鋅基合金壓鑄件上的電鍍。而且還發(fā)展了在非金屬材料上的電鍍,除了常見(jiàn)的在塑料上的電鍍外,還可以將金屬層鍍?cè)诓AА⑻沾伞⑹嘁约袄w維等上面。
此外,在廣大電鍍科技工作者的努力下,電鍍工藝方面也有非常大的改進(jìn)。電鍍添加劑的開(kāi)發(fā),對(duì)電鍍工藝的發(fā)展起著非常重要的作用。向鍍液中加入具有光亮、潤(rùn)濕、整平、導(dǎo)電、緩沖等作用的各種添加劑,對(duì)改善鍍液性能和鍍層質(zhì)量可產(chǎn)生重要的影響。特別是通過(guò)光亮劑的作用,可在鍍槽中直接獲得光亮鍍層(光亮鎳、光亮銅等),省掉了拋光工序,不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量,還可節(jié)約貴重金屬材料、棉布、動(dòng)力及勞力,改善工人的勞動(dòng)條件,提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,并有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。為了解決環(huán)境污染問(wèn)題,近年來(lái)向鍍液無(wú)毒和低毒化方面的發(fā)展中,也取得了相當(dāng)大的成績(jī),一些新的工藝配方已投入使用。對(duì)高速電鍍與脈沖電鍍等新工藝的開(kāi)發(fā),也取得了可喜的成果。
在高速流動(dòng)的電解液中,縮小兩極間的距離,有可能使金屬的沉積速度提高幾十倍或成百倍,這就是高速電鍍。高速電鍍對(duì)于一些特殊的鍍件,例如金屬線材或帶材,有著突出的優(yōu)越性。有時(shí)在鍍液流速并非特別快的條件下,雖然夠不上高速電鍍,但也能使電鍍速度提高好幾倍,同樣有很大的實(shí)際意義,
脈沖電鍍是使用能產(chǎn)生脈沖電流的電源,在一定頻率和一定寬度的脈沖電流下進(jìn)行電鍍。與一般直流電鍍相比,脈沖電鍍可明顯提高鍍層質(zhì)量。例如,可降低鍍層的孔隙率,提高鍍層與基體的結(jié)合力,改善鍍層在基體表面上的分布狀況,提高鍍層的耐磨性和其他一些物理機(jī)械性能等。當(dāng)前脈沖電鍍主要用于貴金屬電鍍(特別是鍍金),可以改善鍍層性能,減薄鍍層的厚度,達(dá)到節(jié)約貴重金屬材料的目的。此外,脈沖陽(yáng)極氧化也已進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用階段。
近年來(lái),電鍍生產(chǎn)設(shè)備方面的革新速度相當(dāng)快,已由簡(jiǎn)單的手工操作迅速地發(fā)展到機(jī)械化,并形成了各式各樣的自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線。對(duì)一些工藝參數(shù)采用微機(jī)控制的電鍍生產(chǎn)線也已經(jīng)在生產(chǎn)使用。另外,一些輔處性設(shè)備,如過(guò)濾機(jī)、無(wú)有空氣壓縮機(jī)、添加劑自動(dòng)加料機(jī)、清洗機(jī)及干燥機(jī)等也都有不小的發(fā)展和變化。
通常所說(shuō)的電鍍,都是在水溶液中進(jìn)行的。但是,為了使那些在水溶液中不可能沉積的較活潑金屬(如鋁、鎂等)能夠形成鍍層,也在探索著在非水電解質(zhì)中電鍍的途徑,如從AlCl3—LialH4—二乙醚電解質(zhì)中電鍍鋁。
總之,盡管電鍍工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了一百六十多年,但它依然生機(jī)勃勃,有關(guān)金屬沉積的新事物不斷出現(xiàn),對(duì)這樣一門即成熟而又年輕的科學(xué),廣大電鍍科技工作者理應(yīng)大有作為。










