在前段時間被爆出的東京奧運會金牌掉皮事件，很顯然，金牌不是純金打造的，這點沒什麼可爭論的，畢竟這點已經是共識，根據國際奧委會的相關規定，每塊金牌至少要包含6克黃金和92.5%的白銀，金牌的制作直徑最少60mm，厚度至少要有3mm，也就是說，金牌是用銀質作為基底，在基底的表面再鍍覆一層金，給金牌鍍金的工藝有電鍍、化學鍍、真空鍍，大傢認為采用瞭哪一種工藝呢？鍍層剝落的原因是什麼？（大傢如果感興趣可以先自行分析，或者從網上尋找一些解釋或答案，或者看完本文，你可能就有自己的答案瞭）

表面金屬鍍膜技術是對基體表面進行裝飾、防護以及獲得某些特殊性能的一種表面工程技術，同時也是一種金屬沉積技術，也是一種表面金屬鍍膜技術。具體分類如下

01 電鍍

電鍍，即水鍍或水電鍍，一般情況下，如果沒有特別說明習慣直接叫做電鍍，電鍍是利用電解的原理將導電體（待鍍工件）鋪上一層金屬鍍層的方法，註意是電解的原理，咋一看，跟陽極氧化的原理很相似，都是陰極發生還原反應，陽極發生氧化反應，隻不過由於電解液的不同反應生成的物質不一樣罷瞭，陽極氧化的原理可查看之前的文章：腐蝕的藝術：陽極氧化的機理。

陽極氧化是在酸性電解液中進行，工件為陽極；而水鍍則相反，是指在含有預鍍金屬的鹽類溶液中，以待鍍工件為陰極，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，通過電解作用，使鍍液中預鍍金屬的陽離子在待鍍工件表面被還原並沉積出來，形成鍍層的一種表面加工方法。

電鍍的原理（以鍍銅為例）：

在電源的作用下，電流通向陽極，陽極板不斷失去電子，失去電子的金屬銅離子擴散到鍍液中（即陽極的溶解過程）；失去的電子在電源電勢的驅動下，向電流反方向運動，通過直流電源富集到陰極上，銅離子在陰極上不斷得到電子而還原成金屬鍍層。

陰極(鍍件)：[Cu2+]+2e→Cu (主反應)

2[H+]+e→H2↑ (副反應)

陽極(鎳板)：Cu －2e→Cu2+ (主反應)

4[OH-]－4e→2H2O+O2↑+4e (副反應)

註意，電鍍是要在通電的情況下進行的，所以，陰極和陽極材料必須要能傳導電，因此，對於塑膠件的電鍍，由於塑膠件是非導電體，不能馬上拿來電鍍，需要進行前處理，其中最重要的一步就是化學鍍。

02 化學鍍

化學鍍是一種自催化鍍，不需要通電，依據氧化還原反應原理，利用強化還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。

化學鍍的原理（以化學鍍鎳為例）：

1、化學鍍鎳溶液加溫後，在催化作用下，次亞磷酸根脫氫形成亞磷酸根，同時析出初生態原子氫：

[H2PO2-]+H2O→[HPO3 2-]+[H+]+2H

2、初生態原子氫被吸附在催化金屬表面上使其活化，使溶液中的鎳陽離子還原，在催化金屬表面上沉積金屬鎳：

[Ni2+]+2H→Ni+2H+

3、催化金屬表面上的初生態原子氫使次亞磷酸根還原成磷；同時，由於催化作用使次亞磷酸根分解，形成亞磷酸；原子態的氫氣還會合成氫氣放出:

[H2PO2-]+H→H2O+[OH-]+P, 2H→H2↑

4、鎳原子和磷原子共沉積，形成鎳磷-合金層：Ni+P→NI-P合金（固溶體或非晶態）

所以，由以上反應可知，除瞭鎳以外，還形成瞭磷，它與鎳一起形成鍍層成分，因而用次亞磷酸鹽反應形成的化學鍍鎳層實際上是含2-15%磷的鎳磷合金。

化學鍍的目的是在塑料制品表面生成一層導電的金屬膜（一般鍍銅或者鍍鎳），給塑料制品電鍍金屬層創造條件。

03 電鍍和化學鍍的區別

實際上，化學鍍的作用遠遠不止於為塑膠件的電鍍做前處理，傳統上，化學鍍同樣可以作為一種表面處理方法應歸屬於電鍍，是電鍍的一個鍍種。但化學鍍不同於常規電鍍，化學鍍與常規電鍍從原理上的區別就是電鍍需要外加的電流和陽極,而化學鍍是依靠在鍍件表面的鍍層所發生的自催化反應。其特點如下：

1、化學鍍層表面是極為均勻的

隻要催化基體與溶液接觸到就可以施鍍，幾乎是基體形狀的一個復制，達到仿形的程度，不會像電鍍一樣，出現由於電力線分佈不均勻而引起的鍍層厚度不均的現象。

2、化學鍍金對工件的形狀的要求低

電鍍無法對一 些形狀復雜的工件進行全表面施鍍，但化學鍍可以對任何形狀工件施鍍。特別適用於形狀復雜、深盲孔及精度要求高的細小及大型部件的表面強化處理。

3、化學鍍金對工件材質的適應性高

化學鍍可以對各種材料制成的鍍件進行金屬鍍覆，包括半導體及非導體，如玻璃、陶瓷、塑料等，而電鍍主要適應金屬件，少部分塑膠件需要化學鍍前處理。

4、化學鍍層的結合力高

化學鍍層的結合力要普遍高於電鍍層，不易剝落，甚至比電鍍硬鉻和離子鍍要高。

5、化學鍍層表面硬度高，耐磨性能好

其表面硬度可在Hv0.1=550-1100kg/mm2（相當於HRc =55-72）的范圍內任意控制選擇；處理後的機械部件，耐磨性能好，使用壽命長，一般可提高3-4倍，有的可達8倍以上。

6、化學鍍層耐腐蝕性強

化學鍍鎳層在酸、堿、鹽、氨和海水等介質中都具有很好的耐腐蝕性，其耐腐蝕性勝於不銹鋼。

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雖然化學鍍在很多方面都優於電鍍，但是化學鍍由於存在以下缺點，使得化學鍍無法取代電鍍。

1、電鍍因為有外加的電流，所以鍍速要比化學鍍快得多，同等厚度的鍍層電鍍要比化學鍍提前完成，而化學鍍則必須控制反應速度，不能過快，否則就會產生各種鍍層缺陷。

2、化學鍍與電鍍相比，所用的溶液組成復雜、穩定性較差，且溶液的維護、調整PH和再生都比較麻煩，材料成本費較高。

3、很多化學鍍的工作溫度都在90℃左右，維持這個溫度也要消耗大量能源。

4、化學鍍層的裝飾性不如電鍍，化學鍍目前市場上應用較多的為純鎳磷合金的一種顏色，而電鍍可以實現很多色彩。

所以，電鍍工藝也有其不能為化學鍍所代替的優點，首先是可以沉積的金屬及合金品種遠多於化學鍍，和化學鍍相比，電鍍最大的優勢在於效率高，鍍層生長可以非常迅速。其次是價格比化學鍍低得多，工藝成熟，鍍液簡單易於控制，基於這些優點，使得電鍍工藝在工業上的規模化應用成為可能。

但是電鍍有一個致命的缺點是：目前采用的電鍍很多都是氰化物電鍍，氰化物有劇毒，對人體環境都是一大危害，電鍍產生的廢水廢氣的都是污染環境的；環保問題也成為制約電鍍行業發展的瓶頸。

無論化學鍍還是電鍍，都有優缺點，當某一零件的表面需要金屬鍍層時，該選擇電鍍還是化學鍍？可以從以下幾個方面考慮：

1、首先明確鍍層的主要目的

如果主要為瞭取得較高的耐腐蝕性或耐磨性，那麼化學鍍法通常是更好的選擇，因為由此產生的鍍件往往非常堅硬，孔隙性更小，因此更耐腐蝕，更耐磨；

化學鍍常應用在以下領域：

· 食品服務業：如模具、食品加工機械配件等。

· 石油和天然氣行業：從閥門、球和插頭到桶、管道配件等任何東西。

· 汽車行業：減震器、氣缸、剎車活塞和齒輪等重要汽車零部件。

· 航空航天工業：閥門、活塞、泵、火箭等部件。

· 化工：泵、攪拌葉片、換熱器、過濾機組等

· 塑料和紡織品：模具、模具、機械零件、紡紗機、擠出機等。

如果主要是為瞭裝飾性考慮，那麼采用電鍍更為合適，比如仿金電鍍，應用於各類首飾、獎牌。

2、其實考慮工件的形狀復雜性

針對形狀復雜的工件，使用常規電鍍方法可能難以實現均勻電鍍，那麼化學電鍍可能是更好的選擇。

04 電鍍層的分類

1、按電化學性質分類

所有鍍層都能對機體金屬有一定的保護作用。使基體不受腐蝕，但不同的鍍層對基體金屬保護的作用原理是不同的。根據保護作用的性質，或者說根據鍍層與基體之間的電化學關系，可以將鍍層分為陰極性鍍層和陽極性鍍層。

從化學的角度看，金屬的活潑程度是不一樣的，並且是以能不能從酸中置換出氫離子或其他金屬離子來判斷其活潑性的，這種活潑性順序就是金屬的電化序，也是判斷鍍層極性的重要根據。

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1）陽極性鍍層：鍍層金屬的活潑性比基體金屬的強。在使用條件下，鍍層遇有腐蝕介質時，鍍層先腐蝕而基體不受腐蝕，具有犧牲鍍層保護基體的特點，這種鍍層就是陽極性鍍層。典型的如鋼鐵上的鍍鋅。

2）陰極性鍍層：金屬基體的活潑性比金屬鍍層的強。在使用條件下，隻有鍍層完整的將基體包覆起來，才能起到保護基體的作用。如果鍍層不完整或有孔隙、破損，當發生腐蝕的時候，基體會受到腐蝕而破壞，鍍層反而不發生腐蝕，並且因此而使基體腐蝕速度更快，這種鍍層就是陰極性鍍層。比如鋼鐵上的鍍銅、鍍鎳等。由於陰極性鍍層隻有完整和具有一定的厚度且孔隙率要盡可能低，這樣才對基體有保護作用，因此從防護的角度考慮應該盡量采用陽極性鍍層，對陽極性鍍層，鍍層的厚度對防護能力有決定性影響。

需要註意的是：金屬的電極電勢隨介質與工作條件的不同而發生變化，因而鍍層究竟是陽極性鍍層，還是陰極性鍍層，要看鍍層所處的介質和環境來確定。如對鐵而言，在一般條件下鋅是典型的陽極性鍍層，但在70~80℃的熱水中鋅的電極電勢卻變得比鐵高，因而成瞭陰極性鍍層。再如錫對鐵來說，在一般條件下是陰極性鍍層，但在有機酸的介質中卻變成陽極性鍍層。在一般條件下,鎘對鋼鐵為陰極性鍍層，在海洋性和高溫大氣中為陽極性鍍層。金屬鉻在空氣中容易鈍化生成鈍化膜，因而改變瞭鉻的電位，因此鉻對鐵就成瞭陰極性鍍層。

2、按用途分類

(1)防護性鍍層：主要作用是保護基體金屬免受腐蝕，不規定對產品的裝飾要求。

(2)防護-裝飾性鍍層：除保護基體金屬外，還使零件美觀。

(3)功能性鍍層：除具有一定的保護作用外，主要用於特殊的工作目的。

(1)防護性鍍層

防止基體金屬在大氣或其他環境中發生腐蝕的鍍層叫防護性鍍層。如鋼鐵件上的鋅、鎘、錫等鍍層以及鋅基合金鍍層(鋅-鐵、鋅-鈷、鋅-鎳等)屬於此類鍍層。對於鋼鐵件，

1）在一般大氣條件下，采用鍍鋅進行防護。此鍍層用途廣泛，約占電鍍生產量的50%以上。

2）在潮濕和海洋性大氣中，可用鍍鎘層保護；考慮到鎘對環境污染的嚴重性，近年來多采用鋅基合金鍍層取代鍍鎘層。

3）在食品加工行業，錫鍍層對有機酸有很好的耐蝕性，它不僅防銹力強，且產生的腐蝕化合物對人體無害。

(2) 防護-裝飾性鍍層

既能防止基體金屬發生腐蝕又具有美觀的鍍層稱為防護裝飾性鍍層。如鋼鐵件上的銅/鎳/鉻鍍層，鎳-鐵/鉻鍍層，銅-錫/鉻等。它要求鍍層既能防腐蝕，又具有裝飾性。這類鍍層往往是先鍍“底層”，再鍍“表層”，有時還有“中間層”。之所以如此，是因為很難找到一種單一的金屬鍍層能夠同時滿足防護與裝飾的雙重要求。一些鍍層金屬雖然防腐蝕能力很強，但在使用環境下它不能持久保持光澤。另外一些鍍層金屬雖然防腐蝕能力較差，但它能賦予制品外表經久不變的光澤，且不易磨損。因此，利用多層電鍍彼此間的長處對其進行搭配使用，彌補相互的缺陷，從而得到既耐腐蝕又美觀耐磨的多層防護-裝飾性鍍層。

以水龍頭產品為例，水龍頭電鍍需要實現的兩個目的是:

一是外觀美觀，電鍍會讓龍頭呈現光亮的外觀視覺效果以及金屬般的質感；

二是防腐蝕，為瞭讓龍頭基材不被水、空氣等腐蝕，進而影響水質健康。

為瞭達到這個效果，常用的三層鍍層：銅/鎳/鉻鍍層，先鍍銅作為底層，增強電鍍的附著力，再鍍鎳作為中間層，鎳層(包括半光鎳和全光鎳)起到瞭抗腐蝕的作用。而由於鎳本身材質硬度不高且顏色偏暗，因此，會在鎳層上再鍍一層鉻層，起到硬化表面同時提高亮度的作用。

(3) 修復性鍍層

可使局部磨損的工件局部或整體加厚或恢復尺寸的鍍層叫修復性鍍層。一些主要的機械零部件，如火車、汽車。石油化工等機械上的大軸、曲軸、齒輪等都可以進行電鍍修復，以延長使用壽命，深井泵軸等可用電鍍硬鉻、鍍鐵加以修復。

(4) 功能性鍍層

功能性鍍層是利用鍍層金屬的各種機械、物理、化學性能來滿足各類場合的需要，根據鍍層的性能，又可將它們分為以下主要的幾類。

1）耐磨和減摩鍍層，靠提高制品的表面硬度來增加其抗磨損能力，在工業上多采用鍍硬鉻，如各種軸和曲軸的軸頸、印花輥的輥面、發動機的汽缸內壁和活塞環、沖壓模具的內腔等;以鉛-錫合金、鉛-錫-銅合金等作減摩鍍層，用於滑動接觸面，起潤滑作用，從而減少滑動摩擦。

2）抗高溫氧化鍍層，對可能在高溫下被氧化(高溫腐蝕)的零部件表面鍍高溫抗氧化層，以提高零部件表面的抗高溫氧化能力。如噴氣發動機轉子、葉片等高熔點的金屬材料制作的某些特殊用途的工件需鍍鎳、鍍鉻。鍍鉑-鍺合金;在某些情況下，還使用復合鍍層，如鎳-氧化鍺。鎳-氧化鋁等來提高金屬材料的抗高溫氧化性能。

3）磁性鍍層，在電子計算機設備中的磁環、磁鼓、磁盤、磁膜磁儲存部件，均需使用磁性材料。常用的磁性合金鍍層有鈷-鎳、鎳-鐵、鎳-磷-鈷等。目前多采用電鍍和化學鍍方法來制備磁性材料，以滿足這方面的要求。通過改變電鍍工藝參數，還可以調整鍍層的磁性能參數。

4）可焊性鍍層，一些電子元器件組裝時，需要進行釬焊。為瞭改善它們的焊接性能，通常鍍的錫、銀或錫-鉛合金。金等都屬於此類鍍層。若同時要求耐磨，可鍍以銀-銻合金。金-鈷合金、金-銻合金等。

5）其他功能鍍層，在生產實踐中應用的其他功能鍍層還有很多。如為瞭增強鋼絲與橡膠熱壓時的貼合性，可以在鋼絲上鍍黃銅(銅-鋅合金) ;為提高表面導電性能的鍍層，可鍍銅或鍍銀，既要求導電性能好，同時還要具有一定的耐磨性時，則應鍍以金或銀合金;為瞭抵抗硫酸及鉻酸的腐蝕，可以鍍鉛。為防止局部滲碳需鍍銅，防止局部滲氮則應鍍錫;為瞭增加反光能力，可以鍍鉻、銀或高錫青銅;為瞭消光或吸收光能轉變為熱能，可鍍黑鎳、黑鉻等。

3.按鍍層的組合形式分類

可分為簡單結構、多層組合結構。復合鍍層等三類。

(1) 簡單結構

隻鍍單層鍍層，也稱單金屬電鍍。用一層金屬來滿足使用要求。

(2) 多層組合結構

多層鍍層可由不同金屬鍍層組成，如銅/鎳/鉻三層結構;也可由相同金屬組成，如高耐蝕性的雙層鎳和三層鎳等。

(3) 復合鍍層

是以金屬為基，非金屬或金屬微粒為分散相，組成彌散結構的鍍層，即復合鍍層，具有高耐磨，高耐蝕性。利用復合鍍技術，改善材料表面結構或狀態，提高材料的使用功能，擴大材料的應用范圍，獲得具有一定功能的鍍層，乃是電鍍的發展趨勢

05 塑膠件的電鍍

1、塑膠件的選材

塑料的種類很多，理論上塑料都可以電鍍，隻是難易而已。但是有的塑料與金屬鍍層的結合力很差，沒有實用價值；有些塑料與金屬鍍層的某些物理性質如膨脹系數相差過大，在高溫差環境中難以保證其使用性能。目前常用電鍍塑料為電鍍級ABS，或者含有ABS成分的，比如PC+ABS。其他的如PP、PA、PSF、PC、PTFE等也有成功電鍍的方法，但難度較大。

為什麼ABS適合電鍍？

ABS是由丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三種單體聚合而成的。其中(B)成分在聚合體中保持極細微的球狀結構，經粗化後，ABS中（B）的成分表面部分溶解，在表面形成蜂窩狀的結構，然後經處理後在這個蜂窩狀的結構裡面沉一層鈀的復合體，再將這個復合體還原成鈀金屬，鈀是一種具有催化活性金屬，之後經過化學沉鎳或沉銅的工藝，經鈀的催化作用，他們發生氧化反原反應，在ABS表面形成一種鎳合金或是銅合金層，然後塑料就完成瞭由不導電到導電的轉變。

所以，(B)成分在粗化中易於溶解而使塑料表面粗化並獲得良好的結合力，因而隨著(B)成分含量的不同，ABS塑料的可鍍性也有所差別，無論是進口的還是國產的ABS，均應選用“電鍍級”的，即含B成分(丁二烯)為15%～25%的ABS材料。非電鍍級ABS中含B成分較低，這樣對粗化工藝控制要求嚴些，否則，不易獲得結合力好的鍍層。

2、塑膠件的設計

在不影響外觀和使用的前提下，塑膠件設計時應盡量滿足如下要求。

(1) 電鍍層不會掩蓋註塑件的缺陷，相反會放大缺陷，所以，需要電鍍的塑膠件應避免縮水等缺陷。

(2) 避免盲孔，否則殘留在盲孔內的處理液不易清洗幹凈，會造成下道工序污染，從而影響電鍍質量。

(3) 電鍍工藝有銳邊變厚的現象。電鍍中的銳邊會引起尖端放電，造成邊角鍍層隆起。因此應盡量采用圓角過渡，圓角半徑至少0.3 mm 以上。

(4) 塑件上盡量減少凹槽和突出部位。因為在電鍍時深凹部位易露塑，而突出部位易鍍焦。凹槽深度不宜超過槽寬的1/3，底部應呈圓弧。有格柵時，孔寬應等於梁寬，並小於厚度的1/2。

(5) 鍍件上應設計有足夠的裝掛位置，與掛具的接觸面應比金屬件大2～3倍。

(6) 塑件的設計要使制件在沉陷時易於脫模，否則強行脫模時會拉傷或扭傷鍍件表面，或造成塑件內應力而影響鍍層結合力。

(7) 當需要滾花時，滾花方向應與脫模方向一致且成直線式．滾花條紋與條紋的距離應盡量大一些。

(8) 塑件盡量不要用金屬鑲嵌件，否則在鍍前處理時嵌件易被腐蝕。

3、塑膠件電鍍的效果

(1) 高光電鍍

高光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，註射出的塑件采用光鉻處理後得到的效果。

(2) 亞光電鍍

亞光電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，註射出的塑件采用亞鉻處理後得到的效果。

(3) 珍珠鉻

珍珠鉻電鍍的效果的實現通常要求模具表面良好拋光，註射出的塑件采用珍珠鉻處理後得到的效果。

光鉻與珍珠鉻的區別：

(4) 蝕紋電鍍

蝕紋電鍍的效果的實現通常要求模具表面處理出不同效果的蝕紋方式後，註射出的塑件采用光鉻處理後得到的效果。

(5) 混合電鍍

在模具處理上既有拋光的部分又有蝕紋的部分，註射出的塑件電鍍後出項高光和蝕紋電鍍的混合效果，突出某些局部的特征。

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(6) 局部電鍍

通過采用不同的方式使得成品件的表面局部沒有電鍍的效果，與有電鍍的部分形成反差，形成獨特的設計風格。

(7) 彩色電鍍

通過采用不同的電鍍溶液，在電鍍後塑件表面沉積的金屬會反射出不同的光澤，形成獨特的效果。

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