电镀,又称为电化学沉积或电极沉积,是通过直接电流的方式将金属镀层施加于固体底材的一个过程。这一技术的历史不仅反映了工业发展的进程,也影响着我们日常生活中诸多产品的性能与外观。本文章将探讨电镀技术的历史发展及其在现代工业中的应用。
在电镀过程中,待镀部件充当阴极(负电极),而电解液则是含有金属阳离子的溶液,阳极(正电极)通常由该金属或某种惰性导电材料制成。电流由外部电源提供,使金属阳离子在阴极还原成金属,镀上所需的金属层。
电镀技术广泛应用于工业和装饰艺术中,改善物体的表面特性—如抗磨损性和耐腐蚀性、润滑性、反射性及电导率,甚至外观。
电镀技术自18世纪初开始发展。意大利化学家路易吉·瓦伦蒂诺·布鲁那特利于1805年首次发明了电镀技术,利用了阿勒桑德罗·伏打的发明:伏打电池。虽然布鲁那特利的发明在当时遭到抑制,但电镀技术也随着时间发展变得愈加成熟,特别是在19世纪中期俄国的应用中。
到1839年,英国和俄国的科学家独立地发展出了类似布鲁那特利的金属沉积工艺,并广泛应用于打印机印刷板的铜电镀。
随着技术的进步,许多不同的电镀方法相继问世。例如,脉冲电镀技术利用快速切换的电压,能在不同的脉冲中改变沉积膜的组成和厚度。这种方法可以提高电镀膜的质量,并释放在快速沉积过程中产生的内部应力。
刷式电镀是一种相似的技术,它允许在局部或整个物件上使用浸泡电镀溶液的刷子进行镀层。这种方法具有高效、便携等优点,非常适合工业上的部分修复。
桶式电镀是另一种常用技术,尤其适用于处理大量小物品。在这一过程中,物件被放置在桶形的非导电框架中,当桶转动时,电流流过物件,实现均匀的电镀效果。
现今,电镀技术在电子、汽车、航空等多个工业领域中发挥着重要的作用。举例而言,电路板上的电镀铜层不仅能提升导电性,还能增强整体强度。相对于许多传统材料,电镀产品通常更具备耐腐蚀与耐磨损的特性。
例如,电镀镍能显著提高金属的耐腐蚀性,同时在外观上也能提供更光亮的表面。
在进行电镀过程时,基材的表面清洁度至关重要。任何油污或污染物都会影响镀层的附着力,因此在电镀之前,根据 ASTM B322 标准,必须对金属表面进行彻底清洁。
随着科技的进步,电镀技术仍在持续发展。新材料的添加以及新技术的引入将进一步拓展电镀的应用范围。然而,一些技术如化学镀、沉积等技术也成为了替代选择,提供不同的解决方案。
随着工业及科技的发展,电镀技术在未来会朝向什么样的方向发展呢?