電鍍,又稱為電化學沉積或電極沉積,是通過直接電流的方式將金屬鍍層施加於固體底材的一個過程。這一技術的歷史不僅反映了工業發展的進程,也影響著我們日常生活中諸多產品的性能與外觀。本文章將探討電鍍技術的歷史發展及其在現代工業中的應用。
在電鍍過程中,待鍍部件充當陰極(負電極),而電解液則是含有金屬陽離子的溶液,陽極(正電極)通常由該金屬或某種惰性導電材料製成。電流由外部電源提供,使金屬陽離子在陰極還原成金屬,鍍上所需的金屬層。
電鍍技術廣泛應用於工業和裝飾藝術中,改善物體的表面特性—如抗磨損性和耐腐蝕性、潤滑性、反射性及電導率,甚至外觀。
電鍍技術自18世紀初開始發展。意大利化學家路易吉·瓦倫蒂諾·布魯那特利於1805年首次發明了電鍍技術,利用了阿勒桑德羅·伏打的發明:伏打電池。雖然布魯那特利的發明在當時遭到抑制,但電鍍技術也隨著時間發展變得愈加成熟,特別是在19世紀中期俄國的應用中。
到1839年,英國和俄國的科學家獨立地發展出了類似布魯那特利的金屬沉積工藝,並廣泛應用於打印機印刷板的銅電鍍。
隨著技術的進步,許多不同的電鍍方法相繼問世。例如,脈衝電鍍技術利用快速切換的電壓,能在不同的脈衝中改變沉積膜的組成和厚度。這種方法可以提高電鍍膜的質量,並釋放在快速沉積過程中產生的內部應力。
刷式電鍍是一種相似的技術,它允許在局部或整個物件上使用浸泡電鍍溶液的刷子進行鍍層。這種方法具有高效、便攜等優點,非常適合工業上的部分修復。
桶式電鍍是另一種常用技術,尤其適用於處理大量小物品。在這一過程中,物件被放置在桶形的非導電框架中,當桶轉動時,電流流過物件,實現均勻的電鍍效果。
現今,電鍍技術在電子、汽車、航空等多個工業領域中發揮著重要的作用。舉例而言,電路板上的電鍍銅層不僅能提升導電性,還能增強整體強度。相對於許多傳統材料,電鍍產品通常更具備耐腐蝕與耐磨損的特性。
例如,電鍍鎳能顯著提高金屬的耐腐蝕性,同時在外觀上也能提供更光亮的表面。
在進行電鍍過程時,基材的表面清潔度至關重要。任何油污或污染物都會影響鍍層的附著力,因此在電鍍之前,根據 ASTM B322 標準,必須對金屬表面進行徹底清潔。
隨著科技的進步,電鍍技術仍在持續發展。新材料的添加以及新技術的引入將進一步拓展電鍍的應用範圍。然而,一些技術如化學鍍、沉積等技術也成為了替代選擇,提供不同的解決方案。
隨著工業及科技的發展,電鍍技術在未來會朝向什麼樣的方向發展呢?