探索表面处理：从金属到非金属，种类繁多的工艺解析

探索表面处理：从金属到非金属，种类繁多的工艺解析

什么是表面处理？

简单地说，表面处理就是指改变物体的表面，赋予其新的性质。

表面处理的对象可以是金属（如钢材）也可以是非金属（如塑料）。

表面处理类型

•电镀（）

电镀（）

自催化镀（Auto-），一般又称为“化学镀（）”、“化学镀（）”等。

浸镀 ()

• 阳极氧化 ()

•化学转化层（ ）

钢铁变蓝（），俗称“发黑”

钢材磷化（）

铬酸盐处理 ()

金属

油漆，包括手工涂装、静电涂装、电泳涂装等各种涂装。

•热浸

热镀锌（）俗称“铅水”

热浸镀锡（）

•干镀

PVD 物理气相沉积（气相）

阴极溅射

真空电镀 ()

离子镀（Ion）

CVD 化学气相沉积（气相）

什么是电镀？

简单的说，电镀就是指借助外部直流电，通过电解溶液，在金属等导体表面沉积一层金属或合金层的过程。

所谓电解反应，是指“通过施加电流而引起的非自发的氧化还原反应”。

电镀工艺示意图

基本电镀流程图

预处理

电镀前，必须妥善清除表面污染物，如油脂或灰尘。预处理阶段通常包括使用初步碱性除垢、电解脱脂和酸洗以去除氧化皮和铁锈，以及其他表面活化方法。单独的预处理工艺是根据镀件类型和随后的电镀工艺设计的。此外，一些镀件如铝、不锈钢或 ABS 胶需要一些特殊的预处理。

热浸脱脂

•主要利用碱剂与皂化油的皂化作用，去除金属表面的污垢及氧化物，具有润湿、渗透、分散、乳化作用。

常用药剂有：氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸三钠、焦磷酸钠、葡萄糖酸盐、硅酸盐等。但由于环保问题，磷酸盐体系将逐渐被淘汰。主要利用碱度的强弱来适应不同的底物。

所谓表面活性剂，就是乳化剂，又可分为阳离子、阴离子、阴离子和非离子表面活性剂，应具有分散、乳化的作用，使油脂不致浮于处理过的表面，并减少带出物，减少后续洗涤的麻烦。

电解脱脂

•由于电解作用，阴极产生氢气还原金属（不锈钢板），阳极产生氧气氧化污垢（零件）；气体带动搅拌作用，去除污垢，碱溶液的作用是皂化油脂，但阴极可能存在物质会被氢化，电流偏差造成脱脂效果不同，同时产生的气液雾会造成公共污染及爆炸危险，使用时应考虑。

目前脱脂采用热浸脱脂和电解脱脂相结合的方法，电镀质量的50%取决于前处理。

激活

•一般基材活化又称为酸洗、酸中和或蚀刻，视所处理的产品及材质而定。可除去金属表面的氧化物及盐类，使金属表面较易附着后续电镀金属。但需谨慎选择适当的酸及缓蚀剂，避免基材腐蚀过度，造成后续电镀麻烦。

电镀

电镀工艺是在导体表面镀上一层薄薄的金属，以装饰镀件或防止生锈。香港常见的金属电镀包括镍、铜、黄铜、铬、锌、银和金。常见的金属表面处理包括化学镀、阳极氧化和喷漆。

镀铜

主要镀液有氰化物镀液、硫酸镀液和焦磷酸镀液，除氰化物镀液外，其余镀液均为二价铜沉积。氰化物镀液适用于铁、锌合金基体的电镀，配合适当的光亮剂，可得到光滑亮泽的镀层，镀层均匀性好，镀液稳定，已使用多年。但该镀液中含有大量氰化物，毒性大，废水处理费用高，除滚镀、预镀外，已逐渐被取代。

硫酸槽液搭配适当添加剂，填充度、光泽度高，成本低，易管理，废水处理费用低，在线路板、装饰、电铸等领域得到广泛应用。

电路板电镀曾使用焦磷酸电镀液加上适当的添加剂，但其废水处理困难，除锌合金底镀外，已改用硫酸电镀液。

镀镍

主要类型为硫酸镀液，以瓦茨镀液为代表，该镀液成本低，易于管理，广泛应用于各种工业及装饰用途，对于电子零件及电铸要求，氨基磺酸镀液具有应力低、延展性高、封闭性较好及高浓度配方等特点，已部分取代硫酸镀液。

镀镍层的光泽、光滑度主要取决于镍添加剂。

一般镀镍添加剂可分为光亮剂（）、软化剂（）和润湿剂（）。添加次数和添加量取决于基体的粗糙程度、要求的厚度以及所要求的光泽和平整度。镀液应定期分析和补充，以保持镀液中各组分的有效浓度始终处于最佳状态，以维持镀层的质量。

镀金

镀液主要由氰化物镀液组成，有碱性、中性和酸性之分，镀液中除含金离子（俗称金盐）外，还应含有导电盐、平衡导电盐（缓冲盐）、光亮剂，光亮剂亦可用来添加有机物及合金两大类添加剂。

金盐：氰化金钾，为金的沉淀提供补充，所以镀金时，阳极通常为钝化阳极。

导电盐：在电镀溶液中提供导电性。

平衡导电盐：提供电镀液中的酸碱平衡和导电作用。

光泽剂（有机）：提供光泽和光滑度。

光亮剂（合金）：提供颜色变化和硬度。

碱性镀液均匀性好，不易与金属杂质共沉淀；中性镀液能共沉淀，形成合金镀层；酸性镀液也能形成合金镀层，可镀厚，且封孔性能较好，硬度、耐磨性能优良，特别适合电子零件的要求。

后期处理

主要的后处理工序是对镀件进行干燥处理并进行最终检验。在某些情况下，工件电镀后需要进行转化涂层或涂漆，以提供保护层。

膜处理也是可选方案之一，可以保持涂层不变色，抵抗环境污染的侵蚀，但必须小心谨慎，以免后续处理出现困难，很多后处理需要经过盐雾、酸碱、高温等测试，尤其是贵金属产品，要求愈发严格。

打扫

清洗是电镀生产线中耗水量最大的工序，通常每个镀槽后都有一套水洗工序，以防止镀件将残液带入其他工序，造成污染。