现代表面工程技术

1、第四章第四章 外表技术概论外表技术概论第一节第一节 外表技术的重要性外表技术的重要性外表技术是直接与各种外表现象或过程外表技术是直接与各种外表现象或过程有关的，能为人类造福或被人们利用的有关的，能为人类造福或被人们利用的技术。技术。外表工程技术日益得到重视外表工程技术日益得到重视 1社会生产、生活的需要-腐蚀损失2-5%2通过外表处理大幅度提高产品质量:耐蚀耐磨3节约贵重材料4实现材料外表复合化，解决单一材料无法解决的问题5良好的节能、节材效果6促进了新兴工业的开展应用实例应用实例汽车轻量化汽车轻量化铝合金铝合金外表耐磨问题突外表耐磨问题突出出外表耐磨涂层外表耐磨涂层 火箭发动机的尾喷管内壁和

2、燃烧室：火箭发动机的尾喷管内壁和燃烧室： 需承受需承受20003300温度和巨大的热焰温度和巨大的热焰流冲击流冲击应用实例应用实例2问题：问题：飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于飞船或者洲际导弹的头部锥体和翼前沿：由于具有音速数倍的速度，并与大气层摩擦，即所谓气动具有音速数倍的速度，并与大气层摩擦，即所谓气动加热，其温度高达加热，其温度高达40005000,绝大多数的金属和绝大多数的金属和合金不能承受如此高的温度。合金不能承受如此高的温度。解决问题的方法：解决问题的方法：依靠各种形式的隔热涂层、防火涂依靠各种形式的隔热涂层、防火涂层和烧蚀涂层。层和烧蚀涂层。隔热防火涂层是热导率低的氧化物

3、：氧化铝、氧化锆、隔热防火涂层是热导率低的氧化物：氧化铝、氧化锆、氧化钍等。氧化钍等。烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。烧蚀涂层：有机材料加石英纤维、陶瓷纤维或碳纤维。应用实例3人造卫星在宇宙中的温度控制人造卫星在宇宙中的温度控制问题：卫星外表受太阳照射的一面温度问题：卫星外表受太阳照射的一面温度可达可达+200，没有被太阳照射的一面温，没有被太阳照射的一面温度可低到度可低到-200应用实例4航天飞机外壳的防热材料和涂层：如美国洛克希航天飞机外壳的防热材料和涂层：如美国洛克希德导弹与航天公司开发了一种德导弹与航天公司开发了一种LI-900全氧化硅绝全氧化硅绝热毡热毡,特性：特性：

4、 重量轻，整个体积的重量轻，整个体积的95%都是空的。都是空的。为防水、耐蚀以及散热，外表加涂了一种碳化硅为防水、耐蚀以及散热，外表加涂了一种碳化硅涂层，该涂层可把涂层，该涂层可把90%的入射热反射掉，而剩下的入射热反射掉，而剩下10%几乎都被氧化硅毡所隔绝。几乎都被氧化硅毡所隔绝。应用实例5在太阳能的利用中，必须利用涂层来吸在太阳能的利用中，必须利用涂层来吸收太阳光谱中所有波段的能量。收太阳光谱中所有波段的能量。如用电子束蒸镀的金属陶瓷层如用电子束蒸镀的金属陶瓷层Co-Al2O3作为太阳能吸热器，使对太阳能的吸收作为太阳能吸热器，使对太阳能的吸收率可达率可达95%外表技术倍受重视的原因外表技

5、术倍受重视的原因材料物理、化学性能及其变化都从外表开始；随着器件的微型化，外表/体相的原子比增大，会出现许多新的特性；材料外表的研究是许多高新技术的理化根底等。世界各兴旺国家均对外表工程世界各兴旺国家均对外表工程高度重视高度重视如美国工程科学院在为美国国会提供的如美国工程科学院在为美国国会提供的2000年前集中力量加强开展的年前集中力量加强开展的9项新科项新科学技术中，有关材料方面的仅有材料外学技术中，有关材料方面的仅有材料外表科学与外表技术的研究。表科学与外表技术的研究。 一、使用外表技术的目的1提高材料抵御环境作用能力:耐蚀性2赋予材料外表某种功能特性。包括光、电、磁、热、声、吸附、别离等

6、等各种物理和化学性能。3实施特定的外表加工来制造构件、零部件和元器件等:电铸、电刷镀外表技术外表技术外表技术主要通过外表涂覆和外表改性技外表技术主要通过外表涂覆和外表改性技术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材术来提高材料抵御环境作用能力和赋予材料外表某种功能特性。料外表某种功能特性。外表涂覆：主要采用各种涂层技术。外表涂覆：主要采用各种涂层技术。外表改性技术：用机械、物理、化学等方外表改性技术：用机械、物理、化学等方法，改变材料外表的形貌、化学成分、相法，改变材料外表的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。外表工程技术的目的和作用外表工程技术

7、的目的和作用外表工程技术的主要目的：通过外表处理使外表工程技术的主要目的：通过外表处理使材料外表按人们希望的性能进行改变。材料外表按人们希望的性能进行改变。外表工程技术是在不改变基体材料的成分、外表工程技术是在不改变基体材料的成分、不削弱基体材料强度的条件下，通过物理手不削弱基体材料强度的条件下，通过物理手段或化学手段赋予材料外表以特殊的性能，段或化学手段赋予材料外表以特殊的性能，从而满足工程技术上对材料提出的要求的技从而满足工程技术上对材料提出的要求的技术。术。外表工程技术的作用就是改善或赋予外表各外表工程技术的作用就是改善或赋予外表各种性能种性能二、与外表现象有关的一些外表二、与外表现象有

8、关的一些外表技术技术 1外表湿润和反湿润技术外表湿润和反湿润技术2外表催化技术外表催化技术3膜技术膜技术4) 外表化学技术外表化学技术第二节 外表技术的分类 按学科特点分为：按学科特点分为： 1) 外表合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、外表合金化：包括喷焊、堆焊、离子注入、激光溶敷、热渗镀等。激光溶敷、热渗镀等。2外表覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、外表覆层与覆膜技术：包括热喷涂、电镀、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、化学转化处理、化学镀、气相沉积、涂装、堆焊、金属染色、热浸镀等。堆焊、金属染色、热浸镀等。3 外表组织转化技术：包括激光、电子束外表组织转化技术：包括激光、电子束热处理技

9、术以及喷丸、辊压等外表加工硬化热处理技术以及喷丸、辊压等外表加工硬化技术。技术。外表技术分类外表技术分类按照作用原理分类：按照作用原理分类：1原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集原子沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料外表上形成覆盖层，团等原子尺度的粒子形态在材料外表上形成覆盖层，如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。如电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。2)颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料颗粒沉积：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料外表上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂敷等。外表上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂敷等。3整体覆盖整体覆盖:涂

10、层涂层4) 外表改性：用机械、物理、化学等方法，改变材外表改性：用机械、物理、化学等方法，改变材料外表的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺料外表的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。陷状态或应力状态。 材料外表工程技术按工艺特点分材料外表工程技术按工艺特点分 电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化电镀、化学镀、热渗镀、热喷涂、堆焊、化学转化膜、涂装、外表着色、气相沉积、学转化膜、涂装、外表着色、气相沉积、“三束三束改性以及外表热处理、形变强化和改性以及外表热处理、形变强化和衬里等衬里等1313类类 外表技术的广义涵义1外表技术的根底和应用理论2外表处理技术：它又包括外表覆盖

11、技术、外表改性技术和复合外表处理技术三局部3外表加工技术4外表分析和测试技术5外表工程技术设计第三节第三节 外表技术的应用外表技术的应用一、一、 外表技术应用的广泛性和重要性外表技术应用的广泛性和重要性2-5%损失损失作用：防护作用：防护(Zn,Ni)、耐磨、耐磨(硬硬Cr,复合镀复合镀层、强化层、强化(复合镀层、修复复合镀层、修复(Fe)、装、装饰饰Cr)等。等。二、二、 外表技术在结构材料以及工程构件和外表技术在结构材料以及工程构件和机械零部件上的应用机械零部件上的应用工具、模具电铸工具、模具电铸三、外表技术在功能材料和元器件上的应用三、外表技术在功能材料和元器件上的应用 光学特性、电学特

12、性、磁学特性、热学光学特性、电学特性、磁学特性、热学特性、化学特性、能量转换特性、化学特性、能量转换(太阳能电池材太阳能电池材料、磁记录材料料、磁记录材料Co,Ni)、双金属、防护、双金属、防护涂层涂层四、外表技术在人类适应、保护和优化环境四、外表技术在人类适应、保护和优化环境方面的一些应用方面的一些应用 抗菌灭菌抗菌灭菌TiO2磷灰石磷灰石, 生物医学材料生物医学材料人工骨人工骨材料外表工程是一门新兴的边缘学科材料外表工程是一门新兴的边缘学科材料外表工程是一门新的边缘学科，它材料外表工程是一门新的边缘学科，它涉及到诸如外表物理学、外表化学、金涉及到诸如外表物理学、外表化学、金属学、陶瓷学、高

13、分子学、传热学、传属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论，而且其本身也质学等多个学科的理论，而且其本身也溶入了诸多学科的新技术。溶入了诸多学科的新技术。思考题1材料外表工程技术为什么能得到社会的重视获得迅速开展？2外表工程技术的目的和作用是什么？3为什么说外表工程是一个多学科的边缘学科？第四章第四章 外表技术外表技术第三节第三节 外表科学的某些根本概外表科学的某些根本概念和理论念和理论 一、一、 固体材料及其外表固体材料及其外表1、固体材料、固体材料固体材料是工程技术中最普遍使用的材料。固体材料是工程技术中最普遍使用的材料。按照材料特性，可将它分为按照材料特性，可将它分为金属材

14、料、金属材料、无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料复合材料复合材料 相的概念相的概念相相:物质存在的某种状态或结构。物质存在的某种状态或结构。相是系统中均匀的、与其他局部有界面分相是系统中均匀的、与其他局部有界面分开的局部。开的局部。均匀的是指这局部的成分和性质从给定范均匀的是指这局部的成分和性质从给定范围或宏观来说是相同的，或是以一种连围或宏观来说是相同的，或是以一种连续的方式变化，也就是没有突然的变化。续的方式变化，也就是没有突然的变化。在一定温度和压力下，含有多个相的系统在一定温度和压力下，含有多个相的系统为复相系。为复相系。两种不同相之间的交界区称为相界面。两种不同

15、相之间的交界区称为相界面。2、材料外表固体材料的界面有三种：固体材料的界面有三种： 外表外表固体材料与气体或液体的分界面固体材料与气体或液体的分界面晶界或亚晶界晶界或亚晶界多晶材料内部成分、多晶材料内部成分、结构相同而取向不同晶粒或亚晶之结构相同而取向不同晶粒或亚晶之间的界面间的界面相界相界固体材料中成分、结构不同的两固体材料中成分、结构不同的两相之间的界面相之间的界面外表技术研究的对象是外表。对于固体材外表技术研究的对象是外表。对于固体材料与气体界面，又有两种不同的对象：料与气体界面，又有两种不同的对象：1清洁外表清洁外表2实际外表实际外表清洁外表清洁外表清洁外表清洁外表经过诸如离子轰击、高

16、温经过诸如离子轰击、高温脱附、超高真空中解理、蒸发薄膜、场脱附、超高真空中解理、蒸发薄膜、场效应蒸发、化学反响、分子束外延等特效应蒸发、化学反响、分子束外延等特殊处理后，保持在殊处理后，保持在106Pa109Pa超高真空下外来沾污少到不能用一般外超高真空下外来沾污少到不能用一般外表分析方法探测的外表表分析方法探测的外表实际外表实际外表实际外表实际外表暴露在未加控制的大气环暴露在未加控制的大气环境中的固体外表，或者经过一定加工处境中的固体外表，或者经过一定加工处理如切割、研磨、抛光、清洗等，理如切割、研磨、抛光、清洗等，保持在常温和常压也可能在低真空或保持在常温和常压也可能在低真空或高温下的外表

17、高温下的外表二、二、 外表晶体学外表晶体学固体材料通常以固体材料通常以晶态晶态和非晶态形式存在和非晶态形式存在于自然界。于自然界。1、理想外表结构理想外表是一种理论的结构完整的二维点理想外表是一种理论的结构完整的二维点阵平面。阵平面。忽略了忽略了晶体内部周期性势场在晶体外表中断的影晶体内部周期性势场在晶体外表中断的影响响外表上原子的热运动以及出现的缺陷和扩外表上原子的热运动以及出现的缺陷和扩散现象散现象外表外界环境的作用等，因而把晶体的解外表外界环境的作用等，因而把晶体的解理面认为是理想外表。理面认为是理想外表。2、清洁外表结构1清洁外表的一般情况清洁外表的一般情况依热力学的观点，外表附近的原

18、子排列总是趋于能依热力学的观点，外表附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定状态，到达这种稳定态的方式有两量最低的稳定状态，到达这种稳定态的方式有两种：种：自行调整，原子排列情况与材料内部明显不同自行调整，原子排列情况与材料内部明显不同依靠外表成分偏析和外表对外来原子或分子的吸附依靠外表成分偏析和外表对外来原子或分子的吸附两者的相互作用而趋向稳定态两者的相互作用而趋向稳定态外表组分与材料内部不同外表组分与材料内部不同晶体外表的成分和结构都不同于晶体内部，晶体外表的成分和结构都不同于晶体内部，一般大约要经过一般大约要经过46个原子层之后才与体个原子层之后才与体内根本相似，所以晶体外表实际上只有几内根

19、本相似，所以晶体外表实际上只有几个原层子范围。个原层子范围。晶体外表的缺陷：平台、台阶、扭折、外晶体外表的缺陷：平台、台阶、扭折、外表吸附、外表空位、位错。表吸附、外表空位、位错。TLK模型模型单晶外表的单晶外表的TLK模型已被低能电子衍射模型已被低能电子衍射LEED等外表分析结果所证实等外表分析结果所证实外表弛豫外表弛豫晶体的三维周期性在外表处突然中断，外表晶体的三维周期性在外表处突然中断，外表上原子的配位情况发生变化，并且外表原子上原子的配位情况发生变化，并且外表原子附近的电荷分布也有改变，使外表原子所处附近的电荷分布也有改变，使外表原子所处的力场与体内原子不同，因此外表上的原子的力场与体

20、内原子不同，因此外表上的原子会发生相对于正常位置的上下位移以降低体会发生相对于正常位置的上下位移以降低体系的能量。系的能量。外表驰豫的最明显处是外表第一层原子与第外表驰豫的最明显处是外表第一层原子与第二层之间距离的变化，越深入体相，弛豫效二层之间距离的变化，越深入体相，弛豫效应越弱，并且是迅速消失。应越弱，并且是迅速消失。3、实际外表结构、实际外表结构1实际外表的一般情况实际外表的一般情况a外表粗糙度外表粗糙度从宏观看，经过切削、研磨、抛光的固体外从宏观看，经过切削、研磨、抛光的固体外表似乎很平整，然而从微观角度观察会发表似乎很平整，然而从微观角度观察会发现外表有明显的起伏、同时不可能有裂缝、

21、现外表有明显的起伏、同时不可能有裂缝、空洞等。空洞等。2)贝尔比层和剩余应力固体材料经过切削加工后，在几个微米或者固体材料经过切削加工后，在几个微米或者十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧十几个微米的表层中可能发生组织结构的剧烈变化，即造成一定程度的晶格畸变。烈变化，即造成一定程度的晶格畸变。这种晶格的畸变随深度变化，在最外约这种晶格的畸变随深度变化，在最外约5nm-10nm厚度可能会形成一种非晶态层，称为贝厚度可能会形成一种非晶态层，称为贝尔比层。尔比层。其成分为金属和它的氧化物，而性质与体内其成分为金属和它的氧化物，而性质与体内明显不同明显不同贝尔比层具有较高的耐磨性和耐蚀性贝尔比层具有

22、较高的耐磨性和耐蚀性材料经各种加工、处理后普遍存在剩余材料经各种加工、处理后普遍存在剩余应力应力剩余应力按其作用范围分为：剩余应力按其作用范围分为： 宏观内应力和微观内应力两类宏观内应力和微观内应力两类剩余应力剩余应力3 3外表氧化、吸附和沾污外表氧化、吸附和沾污外来原子吸附在外表上形成覆盖层，并外来原子吸附在外表上形成覆盖层，并往往能使外表重构。往往能使外表重构。吸附层原子或分子在晶体外表是有序排吸附层原子或分子在晶体外表是有序排列还是无序排列，与吸附的类型、吸附列还是无序排列，与吸附的类型、吸附热、温度等因素有关。热、温度等因素有关。4 金属的化学处理金属的化学处理化学转化膜技术化学转化膜

23、技术金属的化学处理法是通过化学或电化学手段，使金属的化学处理法是通过化学或电化学手段，使金属外表形成稳定的化合物膜层的方法。金属外表形成稳定的化合物膜层的方法。这种经过化学处理生成的膜层称之为化学转化膜。这种经过化学处理生成的膜层称之为化学转化膜。 化学成膜处理的机理是金属与特定的腐蚀液化学成膜处理的机理是金属与特定的腐蚀液接触而在一定条件下发生化学反响，由于浓差极接触而在一定条件下发生化学反响，由于浓差极化作用和阴极极化作用等，使金属外表生成一层化作用和阴极极化作用等，使金属外表生成一层附着力良好的，能保护金属不易受水和其他腐蚀附着力良好的，能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜。介

24、质影响的化合物膜。 由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反响而成的，因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。成膜的典型反响可用下式表示：式中，M为参加反响的金属或镀层金属；A为介质中的阴离子化学转化膜分类化学转化膜分类l氧化物膜：金属在含有氧化剂的溶液氧化物膜：金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜，其成膜过程叫氧化。中形成的膜，其成膜过程叫氧化。 2磷酸盐膜：金属在磷酸盐溶液中形磷酸盐膜：金属在磷酸盐溶液中形成的膜，其成膜过程称为磷化。成的膜，其成膜过程称为磷化。 3铬酸盐膜：金属在含有铬酸或铬酸铬酸盐膜：金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜，俗称钝化。盐的溶液中形成的膜，俗称

25、钝化。 化学转化膜几乎在所有的金属外表都能化学转化膜几乎在所有的金属外表都能生成，目前工业上应用较多的是铁、铝、生成，目前工业上应用较多的是铁、铝、锌。锌。 2. 转化膜形成的根本方式转化膜形成的根本方式使金属外表生成转化膜通常有两种方式：使金属外表生成转化膜通常有两种方式：一种是在处理液中不含重金属离子，而使金一种是在处理液中不含重金属离子，而使金属外表的金属与阴离子反响生成转化膜；属外表的金属与阴离子反响生成转化膜；这种使用的处理剂称为非成膜型处理剂，其这种使用的处理剂称为非成膜型处理剂，其使用实例有磷酸铁、铅酸盐等；使用实例有磷酸铁、铅酸盐等；另一种是在处理液与底材金属之间虽然另一种是在

26、处理液与底材金属之间虽然也发生了某种程度的溶解现象，但主要也发生了某种程度的溶解现象，但主要还是依靠处理液本身含有的重金属离子还是依靠处理液本身含有的重金属离子的成膜作用。的成膜作用。此种使用的处理剂称为成膜型处理剂，其此种使用的处理剂称为成膜型处理剂，其使用实例是磷酸锌、磷酸锰等。使用实例是磷酸锌、磷酸锰等。转化膜的根本用途转化膜的根本用途 防锈防锈防锈用化学转化膜主要用于以下两种情况：防锈用化学转化膜主要用于以下两种情况：对部件有一般的防锈要求，如涂防锈油等，对部件有一般的防锈要求，如涂防锈油等，转化膜作为底层很薄时即可应用转化膜作为底层很薄时即可应用对部件有较高的防锈要求，部件又不受挠对

27、部件有较高的防锈要求，部件又不受挠曲、冲击等外力作用，转化膜要求均匀致曲、冲击等外力作用，转化膜要求均匀致密，且以厚者为佳。密，且以厚者为佳。 耐磨耐磨 耐磨用化学转化膜广泛地应用于金属与金耐磨用化学转化膜广泛地应用于金属与金属面互相摩擦的部位。属面互相摩擦的部位。 外表上的磷酸盐膜层具有很小的摩擦系数，外表上的磷酸盐膜层具有很小的摩擦系数，因此减少了金属面间的摩擦阻力。这种磷酸因此减少了金属面间的摩擦阻力。这种磷酸盐膜层还具有良好的吸油作用，在金属接触盐膜层还具有良好的吸油作用，在金属接触面间产生了一缓冲层，从化学和机械两个方面间产生了一缓冲层，从化学和机械两个方面保持了基体，从而减小磨损。

28、面保持了基体，从而减小磨损。涂装底层涂装底层作为涂装底层的化学膜要求膜层致密、质地作为涂装底层的化学膜要求膜层致密、质地均匀、薄厚适宜、晶粒细小。均匀、薄厚适宜、晶粒细小。 塑性加工塑性加工金属材料外表形成磷酸盐膜后再进行塑性加金属材料外表形成磷酸盐膜后再进行塑性加工，例如进行钢管、钢丝等冷拉伸，是磷酸工，例如进行钢管、钢丝等冷拉伸，是磷酸盐膜层最新的应用领域之一。采用这种方法盐膜层最新的应用领域之一。采用这种方法对钢材进行拉拔时可以减小拉拔力，延长拉对钢材进行拉拔时可以减小拉拔力，延长拉拔模具寿命，减少拉拔次数。该法在挤出工拔模具寿命，减少拉拔次数。该法在挤出工艺、深拉延工艺等各种冷加工方面

29、均有广泛艺、深拉延工艺等各种冷加工方面均有广泛的应用。的应用。绝缘等功能性膜绝缘等功能性膜磷酸盐膜层是电的不良导体，所以很早磷酸盐膜层是电的不良导体，所以很早就用它作为硅钢板绝缘层。就用它作为硅钢板绝缘层。这种绝缘层的特点是占空系数小，耐热这种绝缘层的特点是占空系数小，耐热性良好，而且在冲裁加工时可减少工具性良好，而且在冲裁加工时可减少工具的磨损等。用溶胶一凝胶制得的膜，目的磨损等。用溶胶一凝胶制得的膜，目前大多是功能性的。前大多是功能性的。4 转化膜技术的开展动向 当前，世界上有关金属的化学成膜技术开展非常迅速，每月发表的有关专利文献就达数十篇之多。从目前看，化学成膜技术今后的主要开展动向是

30、： 1化学外表处理技术必须与新的涂装技术的开展相适应，即开发和研制适合于新型涂料和涂装方式的化学处理剂；2开发研制对金属件无需清理即可形成保护转化膜的化学处理剂；3开发研制不产生污染的化学处理剂；4开发研制能简化工艺、缩短流程的化学处理剂；5开发研制应用于大型构件的化学处理剂；6开发具有更致密、保护性能更好的转化膜；7开发具有更高硬度、更耐磨的转化膜；8开发具有特殊功能的转化膜。铝和铝合金的阳极氧化铝合金重量轻，比强度高，导电、导热性比钢铁好得多广泛用于建筑、航空、机械、交通、仪器仪表及日用工业等领域通常铝和铝合金外表存在30-50A的自然氧化膜，在pH为4以下和9以上时不稳定阳极氧化可提高铝

31、合金的耐蚀性、耐磨性、装饰性、或作为电镀、涂层的底层铝阳极化机理氧化膜的生成反响电化学反响和溶解反响化学反响同时发生Al3eAl3+6OH-3H2O+3O2-2Al3+3O2-Al2O3+Q电解液必须具有导电能力和一定溶解氧化膜的能力膜层结构：阻挡层和多孔层组成内部阻挡层为致密无孔且少水的Al2O3外层多孔层由孔隙和孔壁组成，膜组成为Al2O3.Al(OH)x.(SO4)y膜的生长过程通电瞬间，由于氧和铝有很强的亲和力，迅速形成一层致密无孔的阻挡层100-150A)，它具有很高的绝缘电阻氧化铝体积比铝原子体积大故发生膨胀，阻挡层变得凹凸不平，造成电流分布不均匀，凹处电阻小电流大，在电场作用下发

32、生氧化膜的电化学及化学溶解，凹处加深逐渐变成孔穴，继而形成孔隙。铝和铝合金阳极氧化工艺前处理前处理脱脂、碱蚀、出光、化学或电化学抛光脱脂、碱蚀、出光、化学或电化学抛光阳极氧化阳极氧化硫酸法、草酸法、铬酸法、混酸法硫酸法、草酸法、铬酸法、混酸法氧化膜的着色、封闭氧化膜的着色、封闭脱脂配方氢氧化钠8-12g/L，磷酸三钠40-60g/L，硅酸钠25-35g/L，温度60-70oC,时间3-5min目的：除去铝外表的油脂和氧化膜碱蚀配方配方 氢氧化钠氢氧化钠 50-100 g/L ，葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钠 1-5 g/L ， 温度温度40-80oC， 时间时间0.5-3min目的：除去脱脂中残存的自

33、然氧化膜、渗目的：除去脱脂中残存的自然氧化膜、渗入基体外表层的污物、脱脂的剩余液、消入基体外表层的污物、脱脂的剩余液、消除模具痕迹、划伤等缺陷，调整和整平基除模具痕迹、划伤等缺陷，调整和整平基体外表，使其均匀一致，改善覆盖层的结体外表，使其均匀一致，改善覆盖层的结合力。合力。 Al2O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H2O 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2中和出光中和出光配方配方 一般：一般： 30-50%体积比硝酸溶液体积比硝酸溶液 高硅铝合金和铸铝合金：高硅铝合金和铸铝合金：HNO3:HF=1:3目的：碱蚀后，铝外表仍残留有不溶于目的：碱蚀后，铝外表

34、仍残留有不溶于碱的铜、锰、硅、铁等合金元素，俗称碱的铜、锰、硅、铁等合金元素，俗称挂灰，出光的目的是消除挂灰。挂灰，出光的目的是消除挂灰。化学抛光和电化学抛光化学抛光工艺化学抛光工艺 磷酸磷酸 70-80g/L， 硝酸硝酸 3-5g/L， 硝酸铜，硝酸铜， 冰冰醋酸醋酸5-15g/L，温度，温度80-100oC，时间，时间0.5-4min电化学抛光工艺电化学抛光工艺 磷酸磷酸 53g/L， 硫酸硫酸14g/L ， 铬酸铬酸9g/L，温度，温度80oC，电流密度，电流密度16A/dm3， 时间时间1-2min目的：获得光亮平滑的外表，提高装饰效果目的：获得光亮平滑的外表，提高装饰效果机理：酸氧化

35、作用形成氧化膜，同时又被酸溶机理：酸氧化作用形成氧化膜，同时又被酸溶解，达动态平衡。磷酸粘度高，生成的磷酸铝解，达动态平衡。磷酸粘度高，生成的磷酸铝粘膜层在微观凸出处，粘膜层薄，气体搅拌使粘膜层在微观凸出处，粘膜层薄，气体搅拌使溶液更新容易，溶解快；在凹处粘膜层厚，对溶液更新容易，溶解快；在凹处粘膜层厚，对流更新缓慢，溶解慢，从而到达整平的目的。流更新缓慢，溶解慢，从而到达整平的目的。硫酸阳极氧化工艺纯铝氧化纯铝氧化 硫酸硫酸150g/L， 铝离子铝离子5g/L，温度，温度15-25oC，电压电压15-18V， 电流密度电流密度1-1.5A/dm2宽温氧化宽温氧化硫酸硫酸140g/L， 铝离子

36、铝离子5g/L，酒石酸，酒石酸40g/L， 草草酸酸15g/L，温度温度15-45oC，电压，电压15-18V， 电流电流密度密度1-2A/dm2快速氧化快速氧化硫酸硫酸280-320g/L， 铝离子铝离子5g/L，硫酸镍，硫酸镍8-10g/L， 温度温度25-30oC，电压，电压15-18V， 电流密电流密度度2-3A/dm2各成分的作用和工艺参数的影响各成分的作用和工艺参数的影响硫酸浓度：浓度硫酸浓度：浓度100g/L,对氧化膜溶解作用小，对氧化膜溶解作用小，槽电压升高，阻挡层增厚，着色性能降低。浓槽电压升高，阻挡层增厚，着色性能降低。浓度过高，溶解作用大，膜生成率下降，阻挡层度过高，溶解

37、作用大，膜生成率下降，阻挡层和孔隙变薄，硬度、耐磨、耐蚀性降低。和孔隙变薄，硬度、耐磨、耐蚀性降低。酒石酸和草酸：采用低浓度的硫酸，参加酒石酒石酸和草酸：采用低浓度的硫酸，参加酒石酸和草酸，有机二元酸吸附在氧化膜外表，形酸和草酸，有机二元酸吸附在氧化膜外表，形成一层使成一层使H+浓度大为降低的缓冲层，致使膜浓度大为降低的缓冲层，致使膜的溶解速度降低，可扩大温度范围，节省能源，的溶解速度降低，可扩大温度范围，节省能源，同时可提高膜层性能。同时可提高膜层性能。镍离子：提高氧化速度，扩大电流密度和温度镍离子：提高氧化速度，扩大电流密度和温度的上限值。的上限值。Al 3+:新配电解液时需参加新配电解液

38、时需参加1g/L，才能获得正，才能获得正常的氧化膜。可能是硫酸对氧化膜溶解能力太常的氧化膜。可能是硫酸对氧化膜溶解能力太强的缘故。强的缘故。电流密度：升高电流密度就提高了膜层的生成电流密度：升高电流密度就提高了膜层的生成率。密度太高，电流效率降低，溶液温升加快，率。密度太高，电流效率降低，溶液温升加快，氧化膜溶解加快，对于形状复杂的制件，电流氧化膜溶解加快，对于形状复杂的制件，电流密度不均匀会造成膜厚度不均匀。电流密度低密度不均匀会造成膜厚度不均匀。电流密度低于于0.5A/dm2,生产力降低。生产力降低。电压：电压升高，阻挡层增厚，耐蚀性提高，电压：电压升高，阻挡层增厚，耐蚀性提高，但孔隙率降

39、低，影响着色性能。电压过高，电但孔隙率降低，影响着色性能。电压过高，电流密度增加，将导致氧化膜烧焦或形成疏松的流密度增加，将导致氧化膜烧焦或形成疏松的膜，且能耗增大。膜，且能耗增大。温度：阳极氧化是放热过程，假设膜电温度：阳极氧化是放热过程，假设膜电阻一定，电流增加阻一定，电流增加2倍，发热增加倍，发热增加4倍、倍、温度升高、膜溶解加剧，膜层带白且疏温度升高、膜溶解加剧，膜层带白且疏松、膜性能变劣、着色性不好。松、膜性能变劣、着色性不好。搅拌搅拌:为保障阳极氧化质量，除强制冷冻为保障阳极氧化质量，除强制冷冻外尚需搅拌电解液，使膜层附近液层的外尚需搅拌电解液，使膜层附近液层的热量迅速散开，防止局

40、部过热，利于得热量迅速散开，防止局部过热，利于得到均匀一致的膜层。到均匀一致的膜层。时间：通常时间：通常30-40分钟，分钟，60分钟后膜增长分钟后膜增长很慢，很慢，90分钟后不再增厚。分钟后不再增厚。氧化膜的着色氧化膜的多孔层具有很高的化学活性氧化膜的多孔层具有很高的化学活性着色可提高产品的装饰性、耐蚀性和功着色可提高产品的装饰性、耐蚀性和功能性能性着色方法着色方法有机染料和无机金属盐浸渍着色法：物有机染料和无机金属盐浸渍着色法：物理、化学吸附理、化学吸附电解发色法：氧化的同时进行着色电解发色法：氧化的同时进行着色电解着色法：氧化后再着色电解着色法：氧化后再着色电解着色法电解着色法硫酸镍硫酸

41、镍25-30g/L，硼酸，硼酸30-35g/L， 硫酸氨硫酸氨25g/L，pH 4.5-5.5, 温度温度20-35oC， 交交流电压流电压10-15V， 时间时间2-10min颜色：浅青铜、青铜、古铜、黑色颜色：浅青铜、青铜、古铜、黑色氧化膜的封闭处理氧化膜具有高孔隙率和吸附性，容易受氧化膜具有高孔隙率和吸附性，容易受到污染和腐蚀介质的侵蚀到污染和腐蚀介质的侵蚀无论着色与否，都必须进行封闭处理无论着色与否，都必须进行封闭处理机理机理 利用氧化膜的水化反响：蒸汽法利用氧化膜的水化反响：蒸汽法利用吸附阻化：无机盐封闭法利用吸附阻化：无机盐封闭法利用有机物屏蔽：浸油、涂漆利用有机物屏蔽：浸油、涂漆

42、沸水或水蒸气封闭法沸水或水蒸气封闭法 Al2O3 + nH2O Al2O3.nH2O 纯水，纯水， pH 6-9, 温度温度90-100oC, 时间时间15-30min无机盐封闭法无机盐封闭法硫酸镍硫酸镍4.2g/L, 硫酸钴硫酸钴 0.7g/L, 醋酸钠醋酸钠4.8g/L, pH 4.5-5.5, 温度温度80-85oC，时间，时间15-20min钢铁的磷化处理原理钢铁在磷化液中发生微电池反响Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2Fe+Me(H2PO4)2MeHPO4+FeHPO4+H2Fe+Me(H2PO4)2MeFe(PO4)2+H2重排Me(H2PO4)2MeHPO4+H3PO4

43、3MeHPO4Me3(PO4)2+H3PO4磷化工艺流程除油除油 温水洗温水洗 冷水洗冷水洗 浸蚀浸蚀 冷水洗冷水洗 外表调整活化外表调整活化 磷化处理磷化处理 冷水洗冷水洗 封闭填充封闭填充 冷水洗冷水洗 热水洗热水洗 枯燥枯燥 浸油或涂装浸油或涂装磷化配方高温工艺：磷酸二氢锰铁盐30-45g/L，硝酸锰15-25g/L，温度95-98，时间15-30min控制：游离酸点6-9，总酸度点40-58，Mn2+8.5-12g/L,Fe2+Fe3+0.5g/L,P2O514-19g/L,NO3-6.5-11g/L总酸度：提高总酸度能加速磷化速度，总酸度：提高总酸度能加速磷化速度，细化膜层。过高那么

44、膜薄，过低速度慢细化膜层。过高那么膜薄，过低速度慢且结晶粗燥且结晶粗燥游离酸：游离酸高，磷化速度慢、膜层游离酸：游离酸高，磷化速度慢、膜层晶粒粗大多孔，耐蚀性降低。游离酸度晶粒粗大多孔，耐蚀性降低。游离酸度低，膜层薄。低，膜层薄。Mn2+: 提高膜硬度、附着力和耐蚀性，提高膜硬度、附着力和耐蚀性，使膜颜色加深，结晶均匀。使膜颜色加深，结晶均匀。Fe2+:高温液中易氧化成高温液中易氧化成Fe3+,继而形成继而形成磷酸铁沉淀，导致游离酸度升高。磷酸铁沉淀，导致游离酸度升高。P2O5:加快磷化速度并使膜层致密。含量加快磷化速度并使膜层致密。含量低，膜不致密且耐蚀性差，甚至不能成低，膜不致密且耐蚀性差

45、，甚至不能成膜。含量过高结晶粗糙，附着力降低，膜。含量过高结晶粗糙，附着力降低，白灰多。白灰多。NO3-:催化剂，加快磷化速度，提高膜层催化剂，加快磷化速度，提高膜层致密性。致密性。杂质：杂质：SO42-, Cl-将降低磷化速度，磷化将降低磷化速度，磷化膜多孔、耐蚀性差，不能超过膜多孔、耐蚀性差，不能超过0.5g/L，Cu2+在钢铁上发生置换，使工件发红，在钢铁上发生置换，使工件发红，耐蚀性降低。耐蚀性降低。磷化后的封闭磷化后的封闭磷化膜多孔，易吸附盐类，需用去离子磷化膜多孔，易吸附盐类，需用去离子水洗水洗封闭配方封闭配方重铬酸钾重铬酸钾 30-50g/L， 碳酸钠碳酸钠 2-4g/L， 温温

46、度度80-95oC, 时间时间 5-15min第六章 材料外表处理技术第五节电镀、电刷镀和化学镀 一、一、 电镀的概念及分类电镀的概念及分类电镀是一种用电化学方法在镀件外表上沉积所需形态的金属覆层工艺。电镀原理：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属外表沉积出来，形成镀层的一种外表加工方法。例如Zn2+2eZn(金属离子复原反响Ni2+2eNi电镀的目的：是改善材料的外观，提高材料电镀的目的：是改善材料的外观，提高材料的各种物理化学性能，赋予材料外表特殊的的各种物理化学性能，赋予材料外表特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁

47、、耐蚀性、耐磨性、装饰性、焊接性及电、磁、光学性能等。光学性能等。镀层一般为几微米到几十微米厚。镀层一般为几微米到几十微米厚。电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制，电镀工艺设备较简单，操作条件易于控制，镀层材料广泛，本钱较低，因而在工业中广镀层材料广泛，本钱较低，因而在工业中广泛应用，是材料外表处理的重要方法。泛应用，是材料外表处理的重要方法。镀层按使用性能分类镀层按使用性能分类防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。防护-装饰性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，亦有防护性。装饰性镀层：例如Au及CuZn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。耐磨和

48、减磨镀层:例如硬铬，松孔镀，NiSiC，Ni-石墨，Ni-PTFE复合镀层等。电性能镀层:例如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，又可防氧化，防止增加接触电阻。磁性镀层：例如软磁性能镀层有磁性镀层：例如软磁性能镀层有Ni-Fe，Fe-Co镀层；硬磁性能有镀层；硬磁性能有Co-P，Co-Ni，Co-Ni-P等。等。可焊性镀层：例如可焊性镀层：例如Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等等镀层。可改善可焊性，在电子工业中广泛应镀层。可改善可焊性，在电子工业中广泛应用。用。耐热镀层：例如耐热镀层：例如Ni-W，Ni，Cr镀层，熔点镀层，熔点高，耐高温。高，耐高温。修复用镀层：一些造价较高的易磨损件，或修复用镀层

49、：一些造价较高的易磨损件，或加工超差件，采用电镀修复尺寸，可节约本加工超差件，采用电镀修复尺寸，可节约本钱，延长使用寿命。例如可电镀钱，延长使用寿命。例如可电镀Ni，Cr，Fe层进行修复。层进行修复。镀层按与基体金属之间的电化学性质分类阳极性镀层和阴极性镀层阳极性镀层和阴极性镀层凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀凡镀层相对于基体金属的电位为负时，镀层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层是阳极，称阳极性镀层，如钢上的镀锌层。层。镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层镀层相对于基体金属的电位为正时，镀层呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、呈阴极，称阴极镀层，如钢上的镀镍层、镀锡层等。镀锡层等。镀层

50、按组合形式分类镀层按组合形式分类单层镀层，如单层镀层，如Zn或或Cu层；层；多层金属镀层，例如多层金属镀层，例如Cu-Sn/Cr，CuNiCr镀层等；镀层等；复合镀层，如复合镀层，如 Ni-Al2O3，Co-SiC等。等。 假设按镀层成分分类，可分为：单一金假设按镀层成分分类，可分为：单一金属镀层、合金镀层及复合镀层。属镀层、合金镀层及复合镀层。 如何合理选用镀层首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后首先要了解镀层是否具有所要求的使用性能，然后按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的按照零件的服役条件及使用性能要求，选用适当的镀层，还要按基材的种类和性质，选用相匹配的镀镀层，还要按基

51、材的种类和性质，选用相匹配的镀层。例如阳极性或阴极性镀层，特别是当镀层与不层。例如阳极性或阴极性镀层，特别是当镀层与不同金属零件接触时，更要考虑镀层与接触金属的电同金属零件接触时，更要考虑镀层与接触金属的电极电位差对耐蚀性的影响，或摩擦副是否匹配。极电位差对耐蚀性的影响，或摩擦副是否匹配。另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。例如铝另外要依据零件加工工艺选用适当的镀层。例如铝合金镀镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，假合金镀镍层，镀后常需通过热处理提高结合力，假设是时效强化铝合金，镀后热处理将会造成过时效。设是时效强化铝合金，镀后热处理将会造成过时效。此外，要考虑镀覆工艺的经济性。此外，要考虑

52、镀覆工艺的经济性。二、 电镀的根本原理电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金电镀是指在直流电的作用下，电解液中的金属离子复原，并沉积到零件外表形成有一定属离子复原，并沉积到零件外表形成有一定性能的金属镀层的过程性能的金属镀层的过程电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融电解液主要是水溶液，也有有机溶液和熔融盐。从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电盐。从水溶液和有机溶液中电镀称为湿法电镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀镀，从熔融盐中电镀称为熔融盐电镀非水溶液、熔融盐电镀虽已局部获得工业化非水溶液、熔融盐电镀虽已局部获得工业化应用，但不普遍应用，但不普遍 电沉积的根本条件电沉积的根本条件金属离子以一定的

53、电流密度进行阴极复原时，金属离子以一定的电流密度进行阴极复原时，原那么上，只要电极电位足够负，任何金属原那么上，只要电极电位足够负，任何金属离子都可能在阴极上复原，实现电沉积。离子都可能在阴极上复原，实现电沉积。但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其但由于水溶液中有氢离子、水分子及多种其它离子，使得一些复原电位很负的金属离子它离子，使得一些复原电位很负的金属离子实际上不可能实现沉积过程。实际上不可能实现沉积过程。所以金属离子在水溶液中能否复原，不仅决所以金属离子在水溶液中能否复原，不仅决定于其本身的电化学性质，还决定于金属的定于其本身的电化学性质，还决定于金属的复原电位与氢复原电位的相对大小。

54、复原电位与氢复原电位的相对大小。假设金属离子复原电位比氢离子复原电位更假设金属离子复原电位比氢离子复原电位更负，那么电极上大量析氢，金属沉积极少。负，那么电极上大量析氢，金属沉积极少。 金属复原的可能性金属复原的可能性 金属离子复原析出的可能性是获得镀层的首要金属离子复原析出的可能性是获得镀层的首要条件，而要获得质量优良的镀层，还要有合理的镀条件，而要获得质量优良的镀层，还要有合理的镀液组成和合理的工艺控制液组成和合理的工艺控制 三、电镀溶液及工艺控制 1、镀液构成：主盐主盐+络合剂络合剂+导电盐导电盐+缓冲剂缓冲剂+阳极活化剂阳极活化剂+镀镀液稳定剂液稳定剂+特殊添加剂特殊添加剂1. 主盐：

55、沉积金属的盐类，有单盐，主盐：沉积金属的盐类，有单盐，如硫酸铜、硫酸镍等；有络盐，如锌酸如硫酸铜、硫酸镍等；有络盐，如锌酸钠、氰锌酸钠等。钠、氰锌酸钠等。2. 络合剂：配合剂与沉积金属离子形成络合剂：配合剂与沉积金属离子形成络合物，改变镀液的电化学性质和金属络合物，改变镀液的电化学性质和金属离离子沉积的电极过程，对镀层质量有很子沉积的电极过程，对镀层质量有很大影响，是镀液的重要成分。常用络合大影响，是镀液的重要成分。常用络合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。石酸盐、氨三乙酸、柠檬酸等。3. 导电盐：其作用是提高镀液的导电能力，导电盐

56、：其作用是提高镀液的导电能力，降低槽端电压提高工艺电流密度降低槽端电压提高工艺电流密度.例如镀镍例如镀镍液中加人液中加人Na2SO4。导电盐不参加电极反。导电盐不参加电极反响，酸或碱类也可作为导电物质。响，酸或碱类也可作为导电物质。4. 缓冲剂。在弱酸或弱碱性镀液中，缓冲剂。在弱酸或弱碱性镀液中，pH值值是重要的工艺参量。加人缓冲剂，使镀液是重要的工艺参量。加人缓冲剂，使镀液具有自行调节具有自行调节pH值能力，以便在施镀过程值能力，以便在施镀过程中保持中保持pH值稳定。缓冲剂要有足够量才有值稳定。缓冲剂要有足够量才有较好的效果，一般加人较好的效果，一般加人3040gL，例如，例如氯化钾镀锌溶液

57、中的硼酸。氯化钾镀锌溶液中的硼酸。5. 阳极活化剂。在电镀过程中金属离子被不断消耗，阳极活化剂。在电镀过程中金属离子被不断消耗，多数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的阴极析多数镀液依靠可溶性阳极来补充，使金属的阴极析出量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平衡。加人出量与阳极溶解量相等，保持镀液成分平衡。加人活性剂能维持阳极活性状态，不会发生钝化，保持活性剂能维持阳极活性状态，不会发生钝化，保持正常溶解反响。例如镀镍液中必须加人正常溶解反响。例如镀镍液中必须加人Cl-，以防止，以防止镍阳极钝化。镍阳极钝化。6. 镀液稳定剂。许多金属盐容易发生水解，而许多镀液稳定剂。许多金属盐容易发生水解，而许多金属

58、的氢氧化物是不溶性的。生成金属的氢氧化物金属的氢氧化物是不溶性的。生成金属的氢氧化物沉淀，使溶液中的金属离子大量减少，电镀过程电沉淀，使溶液中的金属离子大量减少，电镀过程电流无法增大，镀层容易烧焦。流无法增大，镀层容易烧焦。7. 特殊添加剂。为改善镀液性能和提高镀层质量，特殊添加剂。为改善镀液性能和提高镀层质量，常需加人某种特殊添加剂。其参加量较少，一般只常需加人某种特殊添加剂。其参加量较少，一般只有几克每升，但效果显著。有几克每升，但效果显著。特殊添加剂光亮剂光亮剂可提高镀层的光亮度。可提高镀层的光亮度。晶粒细化剂晶粒细化剂能改变镀层的结晶状况，细化晶能改变镀层的结晶状况，细化晶粒，使镀层致

59、密。例如锌酸盐镀锌液中，添加环粒，使镀层致密。例如锌酸盐镀锌液中，添加环氧氯丙烷与胺类的缩合物之类的添加剂，镀层就氧氯丙烷与胺类的缩合物之类的添加剂，镀层就可从海绵状变为致密而光亮。可从海绵状变为致密而光亮。整平剂整平剂可改善镀液微观分散能力，使基体显可改善镀液微观分散能力，使基体显微粗糙外表变平整。微粗糙外表变平整。润湿剂润湿剂可以降低金属与溶液的界面张力，使可以降低金属与溶液的界面张力，使镀层与基体更好地附着，减少针孔。镀层与基体更好地附着，减少针孔。应力消除剂应力消除剂可降低镀层应力。可降低镀层应力。镀层硬化剂镀层硬化剂可提高镀层硬度。可提高镀层硬度。掩蔽剂掩蔽剂可消除微量杂质的影响。可

60、消除微量杂质的影响。2、 金属的电镀过程 当直流电通过两电极及两极间含金属离子的电解液时，金属离子在阴极上复原沉积成镀层，而阳极氧化将金属转移为离子。Cu2+(溶液内部)Cu2+阴极外表Cu2+阴极外表+2e-Cu(金属) 电镀槽中电化学反响示意图 金属沉积过程金属沉积过程1传质步骤：液相中的反响粒子金属水传质步骤：液相中的反响粒子金属水化离子或配合离子向阴极外表传递的步骤，化离子或配合离子向阴极外表传递的步骤，有电迁移、扩散及对流三种不同方式。有电迁移、扩散及对流三种不同方式。2前置化学步骤：研究说明，直接参加阴前置化学步骤：研究说明，直接参加阴极电化学复原反响的金属离子往往不是金属极电化学