
傳說《電鍍的發(fā)明》
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法國科學(xué)家阿倫·艾杰布里希特在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)里發(fā)明了電鍍技術(shù),并一直使用到今天。
??? 有一天,法國科學(xué)家阿倫在自己的實(shí)驗(yàn)室仿造巴格達(dá)電池。那是一種古老的制造方法,用一些陶瓶,鐵棒和銅管,再加上一些溶液來制作。
??? 阿倫將這些東西放在一只器皿里,然后從新鮮的葡萄里榨出汁液,倒入銅管之中。這時(shí),他看見電壓表的指針在移動(dòng),實(shí)驗(yàn)成功了。
??? 阿倫為自己的實(shí)驗(yàn)成功感到無比興奮,轉(zhuǎn)身去找本子,要記錄下這個(gè)新實(shí)驗(yàn)的全過程。
??? 可能是因?yàn)榕d奮,伸手去取記錄本時(shí),不小心弄翻了放在對(duì)面架子上的一個(gè)小雕像,雕像掉了下來,又恰好掉進(jìn)了一個(gè)盛滿金溶液的盆子里。阿倫吃了一驚,但沒有去拿雕像。因?yàn)檫@金溶液很貴重,必須小心處理才行。他想:先將實(shí)驗(yàn)記錄整理好,再來處理這倒霉的雕像。
??? 很快,阿倫沉湎于實(shí)驗(yàn)的成功之中,從實(shí)驗(yàn)的過程到方法,論證,闡述的十分清楚明了。不知不覺過了幾個(gè)小時(shí)。一切做完以后,他才考慮如何處理雕像上的金粉。
??? 當(dāng)他小心翼翼地找來一把刷子,輕輕地,一遍又一遍地刷時(shí),怪事出現(xiàn)了,這金粉怎么也刷不掉。阿倫頓時(shí)大為驚訝。原來,他放下的兩根導(dǎo)線,無意之中恰好丟進(jìn)了這盆金溶液里,在電解的作用下,金溶液均勻地,牢牢地依附在小雕像的表面上。阿倫以此發(fā)明了電鍍技術(shù)。
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歷史上的電鍍技術(shù)最早發(fā)明于19世紀(jì)初期,由意大利人Luigi V.Brugnatelli在實(shí)驗(yàn)室里實(shí)作成功,但過了約30年后才開始被大量使用在工業(yè)上。電鍍是一種電化學(xué)過程﹐也是一種氧化還原過程。電鍍的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極﹐金屬板作為陽極﹐接直流電源后﹐在零件上沉積出所需的鍍層。電鍍相較于鎏金的優(yōu)勢(shì),除了鍍層較鎏金更為均勻之外,手續(xù)簡(jiǎn)單、適合大量生產(chǎn)也是它的特點(diǎn)之一。而電鍍還有一個(gè)強(qiáng)項(xiàng),就是不像鎏金非“金”不行。
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革命性的技術(shù)—PVD真空鍍膜無論是鎏金或是傳統(tǒng)電鍍, 都免不了會(huì)有工件受到污染、或是過程中產(chǎn)生有毒物質(zhì)污染環(huán)境的問題發(fā)生;而上述的表面鍍層處理, 基本上也只是將鍍件“ 附著” 在被鍍件上面, 僅有美觀和防銹的作用而已。P V D是英文Physical Vapor Deposition的縮寫,中文的意思是“物理氣相沉積”,其定義是指在真空條件下,用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制作技術(shù)。而再細(xì)分的話,P V D可分為三大類: 1.真空蒸著(Vacuum Evaporation)。2.濺射法(Sputtering)。3.離子鍍著(Ion Plating)。PVD真空鍍膜技術(shù)是一種能夠真正做到微米薄膜且零污染的環(huán)保型表面處理方法,它能鍍制成各式薄膜,如金屬膜(Ag、Cu、Al、等)、氮化物膜(TiN、ZrN、CrN、T iAlN)和碳化物膜(T iC、TiCN),以及氧化物膜(如TiO等)。
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電鍍金鍍層耐蝕性強(qiáng),導(dǎo)電性好,易于焊接,耐高溫,并具有一定的耐磨性(如摻有少量其他元素的硬金),有良好的抗變色能力,同時(shí)金合金鍍層有多種色調(diào),在銀上鍍金可防止變色。并且鍍層的延展性好,易拋光,故常用作裝飾性鍍層,如鍍首飾、鐘表零件、藝術(shù)品等;也廣泛應(yīng)用于精密儀器儀表、印刷板、集成電路、電子管殼、電接點(diǎn)等要求電參數(shù)性能長(zhǎng)期穩(wěn)定的零件電鍍。但由于金的價(jià)格昂貴,應(yīng)用受到一定限制。
??純銀鍍白金首飾
電鍍金始于1838年英國人發(fā)明的氰化物鍍金,主要用于裝飾。20世紀(jì)40年代電子工業(yè)發(fā)展,金價(jià)暴漲,大都采用鍍薄金。為了進(jìn)一步節(jié)約金,20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了刷鍍金(即選擇性鍍金),20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了脈沖鍍金和鐳射鍍金。1950年發(fā)現(xiàn)氰化金鉀在有機(jī)酸存在下的穩(wěn)定性,進(jìn)而出現(xiàn)了中性和弱酸性鍍金液;20世紀(jì)60年代后期無氰鍍金也得到了應(yīng)用,尤其是以亞硫酸鹽鍍金應(yīng)用最廣。
目前,常用的鍍金溶液可分為堿性氰化物、酸性微氰、中性微氰和非氰化物4類。鍍金液多為專利配方,添加劑由專業(yè)公司供應(yīng)。
金鍍層主要鍍?cè)阪囧儗由?,鎳鍍?低應(yīng)力鎳、半光亮鎳、光亮鎳、化學(xué)鎳)3~8.9μm,作為金和銅、鐵之間的阻擋層,主要作用是防止金與銅、鐵之間相互擴(kuò)散。底鍍層的亮度和整平情況對(duì)改善薄金層亮度有明顯作用。金也可鍍?cè)阢~、黃銅等基體上,但長(zhǎng)期使用后銅會(huì)擴(kuò)散到金鍍層,失去金鍍層的作用。對(duì)鋼、銅、銀及其合金基體而言,金鍍層為陰極性鍍層。鍍層的孔隙影響其防護(hù)性能。
根據(jù)預(yù)鍍零件基體材料的不同,鍍金工藝過程也稍有差異。在銅和銅合金上需要鍍上→層光亮鎳→閃鍍金→鍍金;在鐵及鐵合金基體上需要鍍氰化銅→光亮鍍鎳→閃鍍金→鍍金或鍍暗鎳→光亮鍍鎳→閃鍍金→鍍金;在不銹鋼上鍍金需要進(jìn)行活化處理,迅速水洗后再閃鍍金;對(duì)于鎳或高鎳合金上鍍金需要用閃鍍鎳后迅速水洗再閃鍍金。閃鍍金的目的是使鍍金與基體的結(jié)合良好,常采用酸性溶液,用蒸餾水清洗后再鍍金。閃鍍金對(duì)厚度超過5μm的鍍金層尤為重要。
化學(xué)鍍金與電鍍金的區(qū)別
化學(xué)鍍金的優(yōu)點(diǎn)是要鍍的部分不需要電器連接,鍍層均勻,更適合于表面貼裝。缺點(diǎn)是溶液較難維護(hù),打底用的化學(xué)鎳要定期洗槽,以洗去槽表面沉上的鎳,這樣造成生產(chǎn)的不連續(xù)。運(yùn)行成本也較高?;瘜W(xué)鍍金層的硬度和耐磨性比電鍍硬金差,能達(dá)到的厚度有限,不適合某些表面貼裝的焊接方法。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn),也有用化學(xué)鍍鎳鈀金來代替化學(xué)鎳金,以適合表面貼裝的各種焊接方法。
電鍍金的優(yōu)缺點(diǎn)正相反。電鍍金(硬金)的硬度和耐磨性比化學(xué)鍍金好,溶液容易維護(hù),不需要洗槽,能適合表面貼裝的各種焊接方法。其缺點(diǎn)主要是,厚度不均勻,要鍍的部分需要電氣連接。
化學(xué)金和電鍍金各有用途,主要取決于為哪些客戶服務(wù)。