电刷镀溶液的性能与适用范围分析

电刷镀溶液一般都具有金属离子含量高、使用电流密度范围宽、性能稳定、使用过程中不需分析调整等特点。

1.电刷镀铜溶液

常用电刷镀铜溶液的组分及工艺条件见表9-6。

表9-6 电刷镀铜溶液的组分及工艺条件

工艺1、工艺2为高速镀铜工艺。其沉积速度快，主要用于尺寸修复。但不能直接在钢铁件上刷镀，需用镍或碱性铜镀层打底。

工艺3为高堆积铜工艺。其沉积速度也较快，对钢铁件无腐蚀作用，可直接进行镀覆，镀层致密，可得到厚镀层。常用于尺寸修复、填补凹坑及印制电路板的修理等。

工艺4、工艺5为碱性镀铜工艺。镀层与钢铁、铝有良好的结合力，镀层致密。主要用作预镀层，还可用于印制电路板的修理，也可作为防渗碳镀层、改善钎焊性镀层和防黏着磨损镀层等。当镀层厚度达到0.13mm时，应进行退火处理，否则镀层发脆。

2.电刷镀镍溶液

常用电刷镀镍溶液的组分及工艺条件见表9-7。

表9-7 电刷镀镍溶液的组分及工艺条件

特殊镍溶液的酸性强，主要用于合金钢、不锈钢、镍、铬等难熔金属，以及铝、铜等基材的预镀工艺。由于该镀液腐蚀性较强，一般不宜用于铸铁之类质地疏松的基材。镀层厚度为1～2μm。为提高镀层的结合力，可在酸性活化后不水洗直接进行电刷镀特殊镍。在刷镀时，开始可先不通电，用特殊镍溶液擦拭工件2～5s后，再通电进行镀覆，也可提高镀层结合力。

预镀镍溶液的性能与特殊镍溶液相似，用途也基本相同。

低应力镍溶液中含有应力降低剂对氨基苯磺酸，故其镍镀层内应力很小，通常作为组合镀层的中间层使用。因镀层致密，孔隙率小，因此也可作防护性镀层使用。

快速镍溶液的沉积速度快，镀层硬度也较高，在多种基材上均有较好的结合力。其镀层常用作尺寸修复或作耐磨镀层，也用作铸铁和某些铝合金工件的预镀层。

致密快速镍溶液性能、用途与快速镍溶液相似，但所得镍层硬度较高。

半光亮镍溶液可获得结晶细致、硬度较高的半光亮镍镀层，常用作最终刷镀层。

使用光亮镍溶液时，刷镀笔需用腈纶毛绒包套才能得到镜面光亮的镍镀层。该工艺主要用于制作装饰性多层镀的底镀层。

3.电刷镀镍合金溶液

电刷镀镍合金溶液的组分及工艺条件见表9-8。

表9-8 电刷镀镍合金溶液的组分及工艺条件

Ni-W合金溶液所得镀层硬度高，耐磨性好，可作为表面耐磨层使用。但镀层内应力大，当其厚度大于4μm时便会产生裂纹，所以常限制在3μm以下。工艺2所得镀层的硬度比工艺1高，为65HRC，因而耐磨性更好，而且镀层内应力小，氢脆性小，在铝、铬合金、钼、钛等难镀基体上可得到高结合强度的镀层。该工艺主要用于镀覆表面耐磨层。

由Ni-Fe-W-P合金溶液所得镀层的组分（质量分数，%）为：Ni62～64、Fe25～28、W7.0～9.5、P0.5～2.0、S0.5～2.0。镀层硬度与电镀铬层相当，且耐蚀性良好，因此作为耐磨、耐蚀的优良镀层，有很好的应用前景。

Ni-Co-P合金溶液可得到非晶态合金镀层，镀层强度高，耐磨性好，主要作为耐磨镀层使用。

4.电刷镀铬、钴、铁溶液

电刷镀铬、钴、铁溶液的组分及工艺条件见表9-9。

表9-9 电刷镀铬、钴、铁溶液的组分及工艺条件

电刷镀铬溶液使用的是Cr⁶⁺，但它与羧酸反应后便被还原成Cr³⁺。所得铬镀层耐磨性、防黏附性好，硬度比电镀铬层低，沉积速度慢，镀层厚度不能超过25μm。镀层色泽差，不能作为装饰性铬镀层使用，主要用于模具修复。

电刷镀钴溶液的性能和适用范围与半光亮镍相似。因钴价格比镍贵，该工艺很少使用。电刷镀钴主要用来代替装饰铬作为装饰性面层使用。

电刷镀铁成本低，镀层硬度高（达56HRC），耐磨性好。该工艺适于钢铁耐磨件的修复。其中，电刷镀铁工艺1的溶液抗氧化性差，要现用现配。使用时应预热到40～50℃，且开始时先不通电擦拭5～15s，然后再通电刷镀。使用过程中溶液pH值会不断升高，需用盐酸及时调整。由于溶液中的Fe²⁺易被氧化成Fe³⁺，可加少许铁粉还原处理，同时用质量分数为50%的盐酸调pH值至1.0左右，至溶液颜色正常后过滤，再调pH值至规定值。由于溶液含Cl^-较多，不能用石墨阳极，否则会析出有毒的氯气，此时应该用碳钢阳极。工艺2的溶液含有防氧化添加剂，可存放3～6个月。因溶液不含Cl^-，因而可用石墨阳极。

此外还有以氯化亚铁（400～500g/L）为主盐的电刷镀溶液，其pH值为0.5～1.0。初始在5～6V下电刷镀6～9min，然后在10～12V下进行正常电刷镀。镀笔运动速度为10～15m/min。为防止Fe²⁺被氧化，应加入抗坏血酸或硫代硫酸钠、对苯二酚、铁粉等还原剂。在储存过程中，镀液应装满塑料容器，将容器封闭，尽量减少镀液与空气的接触。该镀液也不能用石墨阳极，应使用碳钢阳极。

5.电刷镀金、铟溶液(www.xing528.com)

电刷镀金、铟溶液的组分及工艺条件见表9-10。所得金镀层结晶细致，孔隙率小，适用于电子产品的局部镀金，也适用于文物、古建筑物的修复。

铟镀层主要用作减摩镀层。由于铟很软，电刷镀时镀笔的压力不能过大，同时应使用最柔软的厚棉垫作镀笔的包覆层，否则会划伤镀层。

6.电刷镀锌、镉、锡溶液

电刷镀锌、镉、锡溶液的组分及工艺条件见表9-11。

表9-10 电刷镀金、铟溶液的组分及工艺条件

表9-11 电刷镀锌、镉、锡溶液的组分及工艺条件

①为胺类与环氧氯丙烷的缩合物。

电刷镀锌溶液用于对锌镀层的修复，也适于大型工件的电刷镀锌。

电刷镀镉溶液属于低氢脆刷镀工艺。在高强度钢上刷镀时，不会对基材产生氢脆。

电刷镀锡溶液用于锡镀层的修复，可获得具有钎焊性或渗氮的锡镀层。由于镀液的腐蚀性强，因而不适于组织疏松的铸铁类基材的电刷镀。

7.电刷镀复合镀层溶液

与复合电镀一样，向电刷镀溶液中加入适当的固体微粒，在一定的电刷镀条件下可获得刷镀复合镀层。电刷镀除应满足复合电镀的基本条件外，还应在刷镀过程中，使固体微粒能穿过镀笔的阳极包套参与电沉积过程。

电刷镀复合镀层的基本溶液可以是一般的刷镀溶液，如向快速镀镍溶液中加入粒度小于1μm的SiO₂15～40g/L，便可获得SiO₂质量分数0.6%～1.8%的Ni-SiO₂复合镀层。又如向碱性镀铜溶液中加入粒度7～10μm的Al₂O₃30～50g/L，可得到Al₂O₃质量分数1.3%～1.8%的Cu-Al₂O₃复合镀层。

另外，也有一些专门配制的复合电刷镀溶液，见表9-12。

表9-12 复合电刷镀溶液的组分及工艺条件

电刷镀复合镀层的应用场合与复合电镀层相同，在此不再叙述。

8.摩擦喷镀溶液

原则上电刷镀溶液都可作为喷镀液使用，但当使用不锈钢阳极时，对不锈钢有浸蚀作用的电刷镀液（如特殊镍）便不能作为摩擦喷镀液使用。现将一些适合不锈钢阳极的刷镀液用作摩擦喷镀液时，使用的特殊工艺条件列于表9-13中，其他工艺条件与刷镀时的工艺条件基本相同，只是阴极、阳极相对运动速度取上限值即可。

表9-13 摩擦喷镀的工艺条件

9.电刷镀液的使用与保管

（1）耗电系数 耗电系数的物理意义是：在1dm²面积上沉积1μm厚度镀层所消耗的电量。它是用来控制镀层厚度的一个重要参数，其经验数值通过试验测得。生产厂在出售镀液时都给出该镀液的耗电系数（C值）。使用者根据C值、镀覆面积和镀层厚度，可以计算出所需要的通电量。在考虑各种损耗后再增加10%～20%，由此获得的电量数预先设置到刷镀电源中，从而达到对镀层厚度自动控制的目的。

应该指出，在电刷镀过程中，随着镀液的消耗，其C值也将由小变大，前面各表中以及生产厂家给出的C值都是平均值；同时C值还与刷镀时的温度、镀笔与零件接触情况等有关。因此，在计算用电量时要灵活考虑这些因素的影响。

（2）镀液用量估算 为节约镀液，防止镀液产生污染，需对镀液用量进行估算。对于无电量计的电源设备，由此可粗略预测镀层厚度。其计算公式为

式中，L是镀液用量（L）；S是镀覆面积（dm²）；δ是镀层厚度（μm）；ρ是镀覆金属相对密度（g/cm³）；c_Me是镀液中金属离子浓度（g/L）；K是镀液损耗系数（经验值，常取1.5～2）。

（3）镀液的保管 镀液储存、保管时应注意以下问题：

1）使用后，未被污染的镀液仍可回收使用。若已被污染，应过滤除去机械杂质，用活性炭处理除去油污（应注意有机添加剂也会被除去），严重污染的镀液应废弃。

2）有些镀液久置或存放温度过低会有结晶析出，使用前应加热溶解。

3）某些镀液（如含柠檬酸及其盐的镀液）久置后表面会出现絮状漂浮物，使用前过滤除去，镀液性能不受影响。

4）大多数镀液均可长期存放。易氧化的镀液（如镀铁镀液、酸性锡镀液）应注满塑料桶，拧紧桶盖放在阴凉处，以减缓氧化速度。这类镀液存放期一般不超过6个月。