金屬電鍍層作為現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的表面處理技術(shù)，通過在基體金屬表面沉積金屬或合金，賦予材料防腐蝕、耐磨、導(dǎo)電、裝飾等多重功能。其分類方式多樣，那么，金屬電鍍層都有哪些類別？
電鍍是用電化學(xué)方法在固體表面上沉積一薄層金屬或合金的過程。對這個過程的形象說法，就是給金屬或非金屬穿上一件金屬“外衣”，這層金屬“外衣”稱為電鍍層。
對于金屬電鍍層的分類，主要有兩種方法：一是按鍍層的用途分類;二是按鍍層與基體金屬的電化學(xué)關(guān)系分類。
按鍍層用途分類
按鍍層的用途，可將鍍層分為防護性鍍層、防護-裝飾性鍍層和功能性鍍層等類型。
1.防護性鍍層
防護性鍍層可用來防止金屬零件的腐蝕。例如，普通轎車上的機械零件受鍍面積可達5m2左右，這主要是為了防止金屬結(jié)構(gòu)件和緊固件的腐蝕。僅就防止金屬的腐蝕而言，據(jù)粗略估計，全世界鋼產(chǎn)量的1/3就是因為腐蝕而報廢，如果其中的2/3可以回收冶煉，那么也將有1/9無法使用。對金屬零件進行電鍍處理是防腐蝕的有效措施之一。
通常，鍍鋅層、鍍鎘層、鍍錫層及鋅基合金鍍層(Zn-Fe、Zn-Co、Zn-Ni等)屬于此類鍍層。如鋼鐵件在一般大氣條件下用鍍鋅層來保護，在海洋性氣候條件下常用鍍鎘層來保護。對于接觸有機酸的鋼鐵件，如食品容器，則采用鍍錫層來保護，它不僅具有較強的耐蝕性，而且腐蝕產(chǎn)物對人體也無害。
在海洋性氣候條件下，當要求鍍層薄而耐蝕性很強時，可用錫鎘合金來代替鎘鍍層，而對銅合金所制造的航海儀器，則使用銀鎘合金會更好些。
2.防護-裝飾性鍍層
對很多金屬零件，既要求防腐蝕，又要求具有經(jīng)久不變的光澤外觀，這就要求施加防護-裝飾性電鍍。因為單一金屬鍍層很難同時滿足防護與裝飾雙重作用，所以這種鍍層常采用多層電鍍，即首先在基體上鍍上“底”層，而后再鍍上“表”層，有時還要鍍“中間”層。例如：通常的Cu/Ni/Cr多層電鍍即屬于此類。像日常所見的自行車、縫紉機、轎車等的外露部件大部分采用這種組合鍍層。有些合金鍍層可作為這類鍍層使用，如化學(xué)鍍Ni-P合金鍍層，有望作為Cu/Ni/Cr的替代鍍層。除上述鍍層外，彩色電鍍層及仿金電鍍層也屬于此類鍍層。
3.功能性鍍層
為了滿足工業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)技術(shù)上一些特殊力學(xué)性能、物理性能的需要，可施加各種各樣的功能性鍍層，現(xiàn)分述如下：
(1)耐磨和減摩鍍層耐磨鍍層是給零件鍍一層高硬度的金屬，以增加它的耐磨性。在工業(yè)上對許多直軸或曲軸的軸頸、壓印輥的輥面、發(fā)動機的氣缸和活塞環(huán)、沖壓模具的內(nèi)腔、槍和炮管的內(nèi)腔等均鍍硬鉻，使它的硬度高達1000HV左右。另外，對一些儀器的插拔件，既要求具有高的導(dǎo)電能力，又要求耐磨損，常要求鍍硬銀、硬金、鐒等。
減摩鍍層多用于滑動接觸面，在這些接觸面上鍍上韌性金屬(減摩合金)，它能起潤滑作用，從而減少滑動摩擦。這種鍍層多用于軸瓦、軸套上，以延長軸和軸瓦的使用壽命。作為減摩鍍層的有Sn、Pb-Sn合金、Pb-In合金、Pb-Sn-Cu及Pb-Sb-Sn三元合金鍍層等。
(2)熱加工用鍍層不少機械零件為了改善它們的表面物理性能，常常要進行熱處理。但是對一個部件來說，并不是整個表面都需要改變它原來的性質(zhì)，甚至某些部位性能改變后會帶來危害，那就要在熱處理之前，先把不需要改變性能的部位保護起來。在工業(yè)生產(chǎn)中為了防止局部滲碳要電鍍銅，防止局部滲氮要電鍍錫，這是利用碳或氮在這些金屬中難以擴散的特性來實現(xiàn)的。
(3)導(dǎo)電性鍍層在電器、電子及通信設(shè)備中，大量使用提高表面導(dǎo)電性的鍍層。通常鍍銅、鍍銀、鍍金等屬于此類鍍層。同時，若要求耐磨時，就要鍍Ag-Sb合金、Au-Co合金、Au-Sb合金等。另外，在波導(dǎo)元件生產(chǎn)中，大都要鍍以銀、金等鍍層。
(4)磁性鍍層對于錄音帶、磁環(huán)線、磁鼓、磁盤等存儲裝置均需磁性材料。目前多用電鍍和化學(xué)鍍方法來制造磁性材料。在生產(chǎn)中，當電鍍工藝條件改變時，鍍層的磁特性也相應(yīng)變化，故控制電鍍工藝條件，可以獲得滿意的磁特性。常用的磁性合金鍍層有Co-Ni、Ni-Fe、Co-Ni-P、Co-P、Co-W-P、Co-Mn-P、Co-Ni-Re-P等，作為磁光記錄材料的有Gd-Co、Sm-Co、Tb-Fe-Co等合金。
(5)抗高溫氧化鍍層當前在許多先進技術(shù)部門中，需使用高熔點的金屬材料制造特殊用途的零件，但這些零件在高溫腐蝕介質(zhì)中容易氧化而損壞。例如，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的內(nèi)腔、噴氣發(fā)動機的轉(zhuǎn)子葉片、電子管及晶體管的管腳與插座等，常需要電鍍鎳、鉻和鉻合金鍍層。在某些情況下，還使用復(fù)合鍍層，如Ni-ZrO?、Ni-Al?O?、Cr-TiO?、Cr-ZrB?等，以及Fe、Ni、Cr擴散鍍層。
(6)修復(fù)性鍍層一些重要機器部件磨損以后，可以采用電鍍法進行修復(fù)，如汽車拖拉機的曲軸、凸輪軸、齒輪、花鍵、紡織機的壓輥、深井泵軸等均可用電鍍硬鉻、鍍鐵(或復(fù)合鍍鐵)加以修復(fù);印染、造紙、膠片行業(yè)的一些機件也可用電鍍銅、電鍍鉻來修復(fù);印刷用的字模或版模則可用電鍍鐵來修復(fù)。
除上述外，為了防止硫酸和鉻酸的腐蝕，常需要電鍍鉛鍍層;為了增加反光能力，常電鍍鉻、銀、高錫青銅鍍層等;為了消光，可電鍍黑鎳或黑鉻鍍層。此類鍍層在實際生產(chǎn)和應(yīng)用中太多太多。
除傳統(tǒng)意義上的電鍍外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電鍍或電沉積方法還可用于制備一些高性能尖端材料薄膜，如超導(dǎo)氧化物薄膜、電致變色氧化物薄膜、金屬化合物半導(dǎo)體薄膜、形狀記憶合金薄膜、梯度材料薄膜等。
按鍍層和基體的電化學(xué)關(guān)系分類
按照鍍層金屬和基體金屬的電化學(xué)關(guān)系，可把鍍層分為兩大類，即陽極鍍層和陰極鍍層。前者如鐵上鍍鋅，后者如鐵上鍍錫。這種分類對鍍層選擇和金屬組件的搭配是十分重要的。
所謂陽極鍍層，就是當鍍層與基體金屬構(gòu)成腐蝕微電池時，鍍層作為陽極而首先溶解。這種鍍層不僅能對基體起機械保護作用，而且還能起電化學(xué)保護作用。就鐵上鍍鋅而言，在通常條件下，由于鋅的標準電極電勢比鐵低(=-0.76V，=-0.44V)，當鍍層表面有缺陷(針孔、劃傷等)而露出基體時，如果有蒸汽凝結(jié)于該處，則鋅、鐵就形成了圖1所示的腐蝕電偶。此時鋅作為陽極而溶解，Zn-2e?=Zn2?，而鐵作為陰極，H+在其上放電而逸出氫氣，從而保護鐵不受腐蝕。因此，我們把這種情況下的鋅鍍層叫作陽極鍍層。為了防止金屬腐蝕應(yīng)盡可能選用陽極鍍層。
圖1陽極鍍層
所謂陰極鍍層就是鍍層與基體構(gòu)成腐蝕微電池時，鍍層為陰極。這種鍍層只能對基體金屬起機械保護作用。例如，在鋼鐵基體上鍍錫，當鍍層有缺陷時，鐵錫就形成了圖2所示的腐蝕電偶，錫的標準電極電勢(
=-0.14V)比鐵高，它作為陰極，因而腐蝕電偶作用的結(jié)果將導(dǎo)致鐵陽極溶解，而氫在錫陰極上析出。這樣一來，鍍層尚存，而其下面的基體卻逐漸被腐蝕，最終鍍層也會脫落下來。因此，陰極鍍層只有當它完整無缺時，才能對基體起機械保護作用，一旦鍍層被損傷以后，它不但保護不了基體，反而加速了基體的腐蝕。
圖2 陰極鍍層
必須指出，金屬的電極電勢是隨介質(zhì)變化而變化的，鍍層究竟屬于陽極鍍層還是陰極鍍層，應(yīng)視介質(zhì)而定。例如，鋅對鐵而言，在一般條件下是典型的陽極鍍層，但在70～80℃的熱水中，鋅的電勢變得比鐵高了，因而變成了陰極鍍層。再如錫對鐵而言，在一般條件下是陰極鍍層，但在有機酸中卻成了陽極鍍層。
值得注意的是，并非所有比基體金屬電勢低的金屬都可以用作防護性鍍層。如果鍍層在所處的介質(zhì)中不穩(wěn)定，它將迅速被介質(zhì)腐蝕，因而失去了對基體的保護作用。鋅在大氣中能成為鋼鐵材料的防護性鍍層，就是由于它既是陽極鍍層，又能形成堿式碳酸鋅[ZnCO?·Zn(OH)?]保護膜，所以很穩(wěn)定。但是在海水中，鋅對鐵而言仍是陽極鍍層，然而，它在氯化物中不穩(wěn)定，從而失去保護作用。因此，航海船舶上的儀器不能單獨用鋅鍍層來防護，而需要用鎘鍍層或代鎘鍍層。
以上便是金屬電鍍層類別？不同的分類具有不同的效果，大家可以根據(jù)自己的需求選擇合適的電鍍工藝。
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