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一、塑料的化学镀导电层
在塑料上为了获得装饰和功能性的电镀层，通常先在塑料基体上进行化学镀镍，使它变成导体，然后进行电刷镀。有时利用化学镀镍自身的耐磨损和耐腐蚀功能，就不需要电刷镀。为了塑料一开始有镍离子还原反应，就必须在浸蚀过基体表面首先用氯化亚锡和氯化钯催化，在塑料表面上形成活化中心，使该表面具有催化性质。关于塑料上进行化学镀镍通常的前处理工艺如下：
化学镀前的处理很重要，必须严格、认真的对待。化学镀前处理的根本目的，就是保证使非金属表面与金属镀层有理想的结合力，从而获的高质量的金属镀层。
1、应力的去除：
(1)冰醋酸浸渍法：
在24+-3摄氏度的冰醋酸中，将所镀工件浸入约30S，取出后立即清洗晾干。若其表面有细小致密裂纹处，则有应力。裂纹多，应力大，若再浸2min取出查看，在原有之处裂纹加深，则必有很高的应力。
(2)溶剂浸渍法：
将1:1的甲乙酮和丙酮的混合溶剂，在21+-1摄氏度的温度中，将所镀工件浸入15S，取出查看，判断方法同上。
(3)对存在应力的镀件，可以在体积25%的丙酮中浸泡30min，或在60-75摄氏度之间，加热3h，即可去除应力。
2、化学除油
除油目的，是除去表面上污垢，一般在粗化之间进行，这样可以确保塑料表面能均匀地进行浸蚀。除油溶液组分和工艺如下：
碳酸钠 25g/l
磷酸三钠 25g/l
温度 50-70度
时间 2-10min
3、自来水清洗
4、粗化
化学粗化的实质是一种腐蚀，它使制品表面变得微观毛糙，使该表面成为亲水性，即能被水所湿润，提高镀层与基体的结合力。
5、自来水清洗
6、敏化
所谓敏化，就是使具有一定吸附能力的塑料表面上吸附上一些易氧化物质，而后在活化处理时，吸附的敏化剂被氧化，而活化剂被还原成催化晶核，留在制品表面上，这就给以后的化学镀镍打下了基础。
常用的敏化液如下：
氯化亚锡 10-50g/l
盐酸 30-50ml/l
金属锡条 1根
温度 室温
时间 3-5min
7、蒸溜水清洗
8、活化
活化是借助于用催化活性金属化合物的溶液，对经过敏化的表面进行处理。其质是将吸附有还原剂的制品含有氧化剂的溶液中，这种溶液多为贵金属的水溶液，于是贵金属离子作为氧化剂就被sn2+还原，还原了的贵金属呈胶体状微粒沉积在制品表面上，它具有较强的催化活性。当将此种表面浸入化学镀镍溶液中时，这些颗粒就成为催化中心，使化学的镀覆反应速度加快。在化学镀镍中应用最广泛的活化液是钯盐溶液、组成成份和工艺条件如下：
pdcl2 0.1-1g/l
HCl 5-10ml/l
温度 18-25度
时间 0.5-2min
9、蒸馏水清洗
10、化学镀镍
塑料镀
塑料取材方便，价格比金属便宜，它具有质量轻、化学稳定性好、电绝缘性能优良等优点，所以许多工件用塑料代替金属。目前我国电器工程、汽车工程、化学工程、军事工程等重点工业产品，使用工程塑料达百万吨左右。塑料电镀是在塑料件基体上通过金属化处理，沉积一层薄金属层，在这薄金属层上进行电镀加工的方法。塑料件电镀之后保留了塑料件质轻价廉、生产效率高的优点，又具有金属外观、导电、导热、抗老化性能，因而使用广泛。目前常用的可电镀的塑料是1948年开发出的丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)三种单体共聚而成的，简称ABS塑料。从结构上看丙烯腈与苯乙烯组成AS刚性骨架之中。它是当前应用最广的一种工程塑料，可制造齿轮、泵叶轮、电机仪表外壳、缝纫机零件、小汽车车身等，它的电镀性能特别好。改性聚苯乙烯也有良好的电镀性能。聚丙乙烯塑料简称BB塑料，也是一种可电镀塑料，它是目前所有塑料中最轻的品种之一。可电镀的聚丙乙烯塑料通常是加入1~5%的二氧化钛或滑石粉，这些矿物填料能够在金属中提供催化和成核的活性区。1978年又出现一种含碳黑硫磺的导电聚丙烯塑料，能直接在其表面上镀镍。各国相继进行这方面的研究。塑料电镀目前正处在大力开发和推广应用的阶段。
1．塑料镀的前处理与金属化
塑料一般都是非导体，镀前塑料表面必须进行金属化，塑料与金属镀层的结合力是塑料镀的主要性能指标，因此表面金属化是塑料镀的关键步骤。塑料件由于模具及设计不合理，很容易产生应力，在电镀前必须消除内应力，否则会影响塑料与镀层之间的结合强度。塑料应力是否除去，可将制品在25℃条件下，放入冰醋酸液中浸0.5~2分钟，如果发“白”说明该处有应力，应力越大，发“白”现象越严重，需要重新回火。ABS塑料经过60~80℃温度下回火2~4小时，消除了应力，也就防止了镀层起皮鼓泡崩裂现象。塑料制件消除应力后再除油。化学除油液的组成和使用条件列在表35中。
表35 塑料件化学除油工艺规范
成分及工作条件 一号配方 二号配方 三号配方
氢氧化钠(g/L) 50-80 ---- 30-50
碳酸钠(g/L) 10~20 15~20 10~20
磷酸三钠(g/L) 20~30 30~40 20~50
十二烷基硫酸钠(g/L) 3~5 3~5 5~10
温度 (℃) 50~60 40~50 40~55
时间 (分) 5~30 10~30 20~30
除油液中不能含硅酸钠，因为它容易吸附在塑料表面上，影响镀层与塑料基体的结合。目前对ABS塑料制品采用水和丙酮为4：1的混合液作整面剂，在18~25℃温度下浸渍5~10分钟，既可除应力，又能除油。
（1）粗化
粗化是塑料电镀前处理的重要工序之一，粗化又可分机械粗化和化学粗化，机械粗化使塑料表面形成瓶颈扣形空洞。
化学粗化液一般采用硫酸与铬酐组成，铬酸能溶蚀ABS塑料中的B（丁二烯），而不影响AS 刚性骨架，使塑料表面形成细密的凹坑，所镀金属在这些凹坑中沉积而形成无数小按扣，提高了镀层与塑料基体的结合力。显然丁二烯含量太少，B粒子太稀疏，效果不好；当丁二烯含量过多，B粒子太密，粗化后的凹坑彼此联成大坑，效果也不好。因此ABS塑料中丁二烯含量应在18~23%，粗化效果最好。
通过试验证明，含有较高硫酸的粗化液使用寿命长，粗化力较强，对多种塑料都有粗化作用，而含铬酐高的粗化液对ABS塑料效果更好，但对其它塑料效果要差一些。化学粗化液的工艺规范表在表36中。
表36 化学粗化液的工艺规范
材料名称 配方一 配方二 配方三
铬酐（g/L） 380~400 100~140 60~75
硫酸 200 ~220毫升/升 200毫升/升 200~250毫升/升
温度 (℃) 60~65 20~60 20~70
时间（分） 10 30~60 80~120
粗化温度越高，粗化效率越大，镀层金属与塑料的结合力越好。
随着零件的生产，溶液中Cr6+不断变为Cr3+，使三价铬积累，另一方面由于浓酸吸收空气中的水分而使溶液比重减少，导致粗化效率降低。所以零件入槽前要尽可能地控干，防止水分带入。三价铬含量不得大于15g/L，溶液颜色由红棕色变为暗深绿色就不能使用了。
粗化的温度和时间要灵活掌握。对于形状复杂，壁厚的制品，可采用较高温度和较长时间进行粗化，对于形状复杂而壁又很薄的制品只能用较低的温度，防止过滤浸蚀或引起变形。粗化温度与时间应密切配合，温度高时间可短一些，温度低时间可适当延长。制品在新配制粗化液中处理时，应防低粗化温度和缩短粗化时间，当使用一段时间后，可提高温度和延长时间。
配制粗化液时，先将计量的铬酐溶在少量的水中，在不断搅拌下，把计量的硫酸缓收地加入溶解了的铬酐水溶液中。加料顺序不能颠倒，否则影响六价铬含量或烫伤事故。
粗化除了使塑料表面形成大量的瓶颈锁扣形孔洞外，由于强酸强氧化性的粗化液还能塑料表面高分子链断裂成较短的链，表面氧化、磺生成较多的亲水性极性集团，提高塑料表面的亲水性。
（2）敏化
敏化是经过粗化后的塑料表面，吸收一层容易被还原的物质，以便在下道活化处理时将活性液中的金属离子还原为金属微粒，微粒中化学镀中起催化作用。氯化亚锡是最常用的一种敏化剂，它与塑料基体不发生化学反应，而在塑料表面上形成一层凝状物质，这层胶状物不是在敏论液中形成，而是在漂洗时产生。
为了防止二价锡氧化为四价锡，应在敏化液中放入锡条。敏化液中的二氯化锡和盐酸浓度可在较大范围变动。
敏化液配方和工艺规范列在表37中。
配制敏化液时，先将盐酸溶于蒸馏水，再将氯化亚锡溶于盐酸水溶液中，然后用蒸馏水稀释到要求的体积，。绝对不可将氯化亚锡溶于蒸馏水中后再加盐酸，因为二氯化锡极易水解。二价锡离子极易受空气中氧的作用变为四价锡，可在敏化槽中放入一根金属锡条，防止二价锡变为四价锡。
敏化液配方与工艺规范
材料名称 配方一 配方二 配方三
二氯化锡(g/L) 10~20 30~40 40
盐酸 40毫升/升 60毫升/升 70毫升/升
温度 (℃) 15~30 18~25 18~25
时间 (分) 1~5 5~12 1~3
pH值 ＜1 1~2 1~2
在生产过程中，敏化液中的Sn2+离子浓度将不断降低，因此要定期添加二氯化锡和盐酸。敏化液若白色浑浊沉淀产生，可加盐酸 ，如果加入盐酸也不能使溶液澄清，可进行过滤。敏化液的使用寿命约为两星期左右。敏化过程中，要经常翻动制品，才能保证敏层均匀，制作敏化后要用热水反复清洗，制作表面颜色应比未敏化的表面浅一些。
（3）活化
活化处理是给塑料表面一层很薄而具有催化剂的金属层，以便加速化学镀的过程。常用的活化剂有氯化金、氯化钯和硝酸银，但前二者价格昂贵，故一般采用硝酸银作活化剂。当经过氯化亚锡敏化过的镀件，再浸入硝酸银溶液时，金属银就能在镀件表面产生反应：
塑料表面上沉积的银粒只对铜有催化活性，因此银盐活化的制品，只能化学镀铜。钯盐活化的制品可以化学镀镍，因为钯盐对铜、镍都有催化活性。钯盐溶液的活性与配制方法关系很大。它们的配方和工艺条件分别叙述如下：
①硝酸银型活化液的配制与维护
硝酸银见光易分解，活化液应尽可能避光存放，硝酸银与氨水应为化学纯试剂药品，不可用工业级药品。活化液工艺规范列在表38中。
表38 硝酸银型活化液工艺规范
材料名称 配方一 配方二
硝酸银 (g/L) 2~5 30~90
氨水 6~8毫升/升 20~100毫升/升
温度 （℃） 18~25 18~30
时间 （分） 5~10 0.5~5
配制活化液时，先将硝酸银溶于蒸馏水中，再逐滴缓慢加入氨水，加至产生的沉淀刚刚重新溶解成透明液。再加蒸馏水至规定体积。
制品经敏化处理后，必须认真清洗，不允许残留敏化液于盲孔及夹缝内，否则将把活化液中的银离子还原成金属银的微粒分散在溶液中，使活化液发黑，导致活化液失效。
活化液应经常翻动零件，提高活化效果，促进活化均匀。
②氯化钯型活化液的配制与维护
离子型活化液中除上述的硝酸银型活化液之外，还有氯化钯离子型活化液，前者成本低，后者溶液稳定。活化液均用蒸馏水配制，原材料均为化学纯试剂级药品，钯盐活化液配方的操作条件列在表39中。
影响活化质量的因素与硝酸银型活化液基本相同，敏化液同样不得带入活化液中，否则会使钯离子还原，使溶液浑浊。
胶态钯活化液是把敏化、活化两道工序并在一起进行，由于胶体钯溶液稳定，使用寿命长、催化性能好，对大面积和形状复杂的塑料件得到好的结合力。工业中已得到广泛使用。
其工艺规范列在表39中。
表39 氯化钯离子型活化液工艺规范
材料名称 配方一 配方二 配方三
氯化钯（g/L） 0.5~1 0.25~0.5 0.2~0.5
盐酸 5~10毫升/升 0.25~1毫升/升 3~10毫升/升
硼酸(g/L) --- -- 20
温度（℃） 15~25 15~30 15~40
时间（分） 3~15 2~5 1~5
表40 胶态钯活化液工艺规范
材料名称 配方一 配方二 配方三 配方四 配方五
氯化钯(g/L) 1 0.2~0.3 0.5~1 0.2~0.5
盐酸 100毫升/升 200毫升/升 200毫升/升 300毫升/升 10毫升/升
氯化亚锡(s/L) 2.53 75 10~20 50 8~24
锡酸钠(s/L) --- --- 7 --- ---
氯化钠（s/L） --- --- --- --- 180
水 --- 200毫升/升 --- 800毫升/升 500毫升/升
温度（℃） 15~40 15~40 20~40 50~60 20~40
时间（分） 3~5 3~5 5~10 5~10 1~3
配方1的配制方法是：将75克氯化亚锡加入到200毫升盐酸中搅拌溶解，再加7克锡酸钠溶解后，即可得白色乳的B液待用。在另一容器中把1克氯化钯溶于100毫升盐酸和200毫升蒸馏水中，加热溶解后，在30~2℃和不断搅拌下，加入准确称量2.53克的固体氯化亚锡。从加入氯化亚锡开始计时，搅拌12分钟，立即倒入配好的B液中，激烈搅拌，得到棕褐色的胶体钯活化溶液，将此液在50~55℃的水浴中保温3小时，保温后用蒸馏水稀释至一升即可使用。
配方2、3是不含锡酸钠的活化液，配制时先将氯化钯溶解在盐酸溶液中，在30~2℃和不断搅拌下加入氯化亚锡至完全溶解，持续搅拌12分钟，便配成胶体溶液。在40~50℃的水浴中保温3小时，加蒸馏水稀释至1升即可使用。
配方4是用氯化钠代替盐酸，配制时先将氯化钯溶入少量盐酸的水溶液中，加入到氯化钠溶液中，在不断搅拌下加入氯化亚锡，加蒸馏水至1升，最后在40℃下保温3小时。
胶体钯活化溶液中的二价锡离子在空气中容易氧化，因此存放时应放在有水封盖的容器中。活化液在使用过程中会逐渐变稀，从溶液的颜色变浅就可看出，需要补加成分。可加入水浴保温后并未稀释的新活化液，补充量为原配制量的10~20%左右。
胶体钯活性液中要经常保持亚锡离子的含量和酸度，氯化亚锡含量不得低于配方中的规定量，氯化钯的含量也不得低于0.1克/升，否则溶液失效。
经过粗化后的塑料制品表面凹坑中带有少量六价铬，在进入胶体钯溶液前，必须把六价铬除尽，如果六价铬带入胶体钯溶液中，就会将二价锡氧化，影响溶液的稳定性。当六价铬的含量超过0.15克/升时，活化液失效。
塑料制作上的清洗水不能带入胶体钯活化液中，所以必须用含氯化亚锡10克/升、盐酸100毫升/升的室温溶液预浸1~3分种，预浸后直接入槽。
（4）还原或解胶
为了除尽塑料制品表面的催化剂（Ag+或Pd2+），防止它们带入化学镀溶液中引起溶液分解，先进行还原或解胶，可提高表面的催化活性，从而加快化学镀的沉积速度。
零件经离子型活化液处理并清洗后，要进行还原处理。对于硝酸银活化的还原处理是在甲醛（37%）100毫升/升溶液中，室温下浸10~30秒；氯化钯活化的还原处理是在磷酸钠10~30克/升的溶液中，室温下浸10~30秒。
零件经胶体活化后，其表面吸附的是胶态钯颗粒，它本身并没有催化活性，必须把胶粒周围的二价锡水解胶层除去，露出金属钯粒子在化学镀时起催化作用，为此要进行解胶处理。解胶一般是在盐酸 (d=1.19) 80~120克/升的溶液中，于35~45℃下浸1~3分钟。
2．化学镀
塑料表面有了适当的催化膜之后，就可进行化学镀。化学镀是利用化学还原的方法，在制作的催化膜上沉积一层金属，使原来不导电的塑料表面沉积一层金属（铜或镍）导电层，便于随后进行的各种电镀。化学镀的种类很多，除了化学镀铜或镀镍外，还有化学镀银和化学镀贵金属等。
（1）化学镀铜
化学镀铜大多数为自催化镀，经过银盐或钯盐催化过的塑料制品，进入化学镀铜槽后，加速了铜的还原，使塑料制品上得到结晶均匀细致的铜层。化学镀铜通常用甲醛作还原剂，但，由于甲醛在碱性条件下（pH=11~13）才不足够的还原性，因此二价铜离子的溶液中必须使用络合剂。化学镀铜的配方和工艺规范列在表41中。
配制溶液时，将硫酸铜、洒石酸钾钠、氢氧化钠、碳酸钠分别用适量蒸馏水溶解。硫酸铜溶液与洒石酸钾钠溶液相混，再加入氢氧化钠和碳酸钠溶液。加水至规定体积。甲醛在使用前加入，如发现甲醛中有白色胶状物，是甲醛发生了聚合，应过滤后再使用。
表41 化学镀铜工艺规范
材料名称 配 方
甲醛（ HCHO）（37%） 13毫升/升
氢氧化钠（NaOH） 7
碳酸钠（Na2CO3） 3.2~6
氯化镍（NiSO4.6H2O） 1
pH值 11~13
温度（℃） 室温
时间（分） 20~60
溶液中的硫酸铜是提供铜离子的主盐。氢氧化钠提高溶液的pH值，使用甲醛还原剂能在碱性条件下反应。洒石酸钾钠是络合剂，防止产生氢氧化铜沉淀，改善镀层质量，甲醛是还原剂。氯化镍是加速化学沉铜反应并使镍与铜共沉积。碳酸钠能显著增加沉积速度，还能稳定pH值。
化学镀铜液稳定性差的原因是反应中生成一价铜的化合物Cu2O，以及生成金属铜粒子，无规则地分散在溶液中，成为溶液自然分解的催化中心，使溶液不稳定。另外甲醛的歧化反应引起甲醛的自发消耗，生成的甲醛会使Cu2+的还原被阻止在Cu+状态。形成的Cu2O在碱性溶液中发生歧化反应形成铜粉，使溶液失效。为此化学镀铜液一般是在每班使用后倒入贮槽，待分解澄清之后，过滤，加硫酸铜、氯化镍、调整pH值，最后加入甲醛后再使用。如果要连续使用必采用连续过滤，或采用加有稳定剂的化学镀铜液。
化学镀铜的稳定剂，主要选用与Cu+络合能力强的络合剂，使Cu+形成稳定的可溶络合物防止生成Cu2O，如2-巯基苯骈噻唑、a,d-联吡啶等。加入甲醇或乙醇可阻滞甲醛歧化反应的发生。为提高溶液的稳定性，除加入稳定剂之外，还需注意以下几点：
①保持溶液清洁、防止敏化、活化液带入，及时清除槽壁上的镀层。
②溶液不使用时，用稀硫酸将溶液的pH值降至9~10，使用前再用氢氧化钠溶液调至正常
值。③补加药品时，配成溶液在搅拌下加入。
④用压缩空气搅拌，一方面可以抑制Cu2O的形成，另一方面可排除镀件表面所产生的气泡。
介绍目前国内高稳定化学镀铜配方，列在表42中。
表42化 高稳定化学镀铜工艺规范
材料名称 配方一 配方二
硫酸铜（CuSO4·5H2O） 15 10~15
乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA) 45 30~45
甲醛（HCHO） 15毫升/升 5~8毫升/升
氢氧化钠（NaOH） 14 20
亚铁氰化钾(K4Fe(CN)6·3H2O) 0.1
a,a`联吡啶 0.01 0.1
氰化钾（KCN） 0.001
pH值 12~12.5 13.5
温度（℃） 55~60 25~35
（2）化学镀镍
在塑料上沉积化学镀镍层作电镀的导电层，其质量明显超过化学镀铜层。化学镀镍是以次亚磷酸钠为还原剂，可采用酸性（pH=5~7）或碱性（pH=8.5~9.0）溶液，酸性溶液比较稳定，沉积速度快，镀层含磷量高，碱性溶液的镀层含磷量低，对杂质比较敏感，用氨水调pH值，氨易发挥而需经常调整。化学镀镍的配方和操作条件列在表43中。
表43 化学镀镍液工艺规范
组成与操作条件 含量（克/升）
硫酸镍（NiSO4·7H2O） 20~30
氯化胺（NH4CL） 25~35
柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O） 10~15
次磷酸钠（NaH2PO2·H2O） 20~30
pH值 8.5~9.5
温度（℃） 30~35
时间（分） 5~10
配方中的硫酸镍是提供镍离子的主盐、柠檬酸钠是络合剂，防止产生反氧化镍沉淀，氯化铵是缓冲剂，用以保持溶液一定的pH值，次亚磷酸钠是还原剂，把镍离子还原为金属镍。
配制溶液时，用3/5体积的水将硫酸镍、氯化铵和柠檬酸钠溶解，在另一容器中用1/5体积的水将次亚磷酸钠溶解，然后将两种溶液混合均匀，使用前用氨水调pH值至8.5~9.5，并加水至规定体积即可使用。
硫酸镍与次亚磷酸钠是化学镀镍的主要消耗成分，要经常补充。硫酸镍配成浓溶液存放，补充时加入，次亚磷酸钠应在使用前用水溶解后加入。先补硫酸镍，后补次亚磷酸钠，补加时要激烈搅拌，补加之后再调整pH值。化学镀镍液在使用过程中pH会不断降低，调节pH值时应使溶液适当冷却再用氨水调节。为保证溶液的稳定性，应定期或连续过滤。溶液使用完毕后应过滤，降温后保存，若长期不用时应把pH值调低后保存。槽壁和挂具上会逐渐沉积的镍层应及时清除，否则会加速溶液的自然分解。
3，电镀作业
经过化学镀之后，塑料表面获得金属导电层，即可进行类似金属电镀的方法加工。电镀之前，将经化学镀后的零件放在50~60℃的烘箱或60℃的气流中烘干。可提高沉积层与塑料的结合力。电镀时塑料零件的密度小，为防止它在密度大的镀液中浮起，零件应在挂具上卡紧，挂具也应在导电杆上固定牢固，或悬挂重物。塑料易变形，因此装夹零件的部位要选避厚处，夹力也不宜过大。为了避免在导电层上留下指印，装挂架时应戴手套。ABS塑料电镀的流程见下：
零件→ 除应力→ 除油→温水清洗 （50~60℃）→流动冷水清洗→化学粗化 → 流动冷水清洗 → 预浸 → 胶体钯活化→ 流动冷水洗 →解胶 →流动泠水洗→ 化学镀镍→流动冷水洗→电镀
化学镀之后的电镀，以先镀铜为宜，因铜的热膨胀系数比较接近ABS塑料，所以有铜层的零件在室外条件下的使用寿命更长。镀铜不能采用氰化镀液，氰化物会浸蚀化学镀层，可以酸性光亮镀铜或焦磷酸镀铜，塑料化学镀后的电镀与普通金属零件的电镀没有很大区别，只是在接点的数目和接触面积要足够，以免烧焦接点处的化学镀层。除了通过化学镀得到导电层之外，目前还有采用在塑料表面上涂导电涂料后进行电镀。
五、电刷镀
电刷镀又名快速电镀、金属涂镀、快速笔涂电镀和无槽电镀，它是一项发展起来的修复机械零件的新工艺。有不需要电镀槽、镀液少、沉积速度快等优点。从电化学原理上来讲，电刷镀与有槽电镀完全相同，但它具有自身的特点，如沉积速度快，要求有很大的阴极电流密度，通常100~300安/平方分米，普通有槽电镀的阴极电流密度一般很少超过10安/平方分米。有槽电镀的添加剂不适用于电刷镀。表面处理好的工件与直流电源相连，镀笔与正极相连，在镀笔的棉花包套中浸满金属电镀溶液，工作在操作过程中不停地旋转，即与镀笔间保持着相对运动。当把直流电源的输出电压调到一定的工作电压后，将镀笔的棉花套部分与工件接触，就可以发现在工件上有金属层析出，随时间的延长，金属镀层逐渐增厚。电刷镀就是把固定形状的电镀槽改变为棉花包套，从而摆脱了庞大的电镀槽，具有设备简单操作方便的优点。对大型机械不解体现场修理或野外抢修更有突出的实用价值。
电刷镀用的电镀液量少，对于贵金属的局部修复更有实际意义。镀液用量少，清洗水也少 ，对环境污染小。除了维修之外，刷镀还可对建筑物、雕刻艺术品、塑像等进行装饰，刷镀的沉积速度是槽镀的10~20倍，耗电量却是几千分之一。但刷镀不适于大面积加工和大批量零件的电镀。
1．表面预处理
电刷镀工艺所得到的金属镀层与基体金属间有较好的结合力，其主要原因这一是采用了好的预处理过程。电净和活化处理是两个重要的环节，电净液只有一种，活化液多种，要根据不同的基体材料采用不同的活化液。
（1）电净
电净就是在通电的情况下进行净洗，也就是电化学除油。电净液中含氢氧化钠和碳酸钠，它们对油脂起皂化作用。还含有较多的磷酸钠，磷酸钠是一种具有轻度发泡能力的乳化剂起乳化作用。
电净液配方如下：
氢氧化钠（化学纯） 25克/升
碳酸钠（化学纯） 22克/升
磷酸三钠（化学纯） 50克/升
此液pH为13，在电流作用下有强的去油污能力，适用于大多数基体金属的净化处理。操作时工件正极，电净时间尽可能短，电净工作电压为4~20伏，钢材最少需要12伏，铜与黄铜件需要8~12伏。如果工件表面有严重锈蚀和油污，先用机械和化学除油除漆后再进行电镀。
（2）活化
活化是彻底清除待镀工件表面氧化膜和碳斑，使基体表面活化，露出新鲜金相组织结构，确保镀层与基体有良好结合力。活化液的组成与基体金属材料不同而有区别。现在介绍常用的几种活化液。
1号活化液为无色透明的水溶液，pH为0.4左右。适用于不锈钢、高碳钢和高合金钢等金属 的活化，工件电压为6~20伏，工件可接正极也可接负极，其配方为：
硫酸（化学纯） 80.6克/升
硫酸铵（化学纯） 110.9克/升
2号活化液为无色透明的水溶液，pH为0.3左右，适用于铝和铝合金表面活化，对钢铁腐蚀快，可用于除金属毛刺。活化时工件电压为8~20伏，工件接正极，其配方如下：
盐酸（化学纯） 25.0克/升
氯化钠（化学纯） 140.1克/升
3号活化液为淡绿色透明水溶液，pH为4左右，一般不单独使用，常用于去除经1号或2号活化液后的高碳钢和铸铁表面残留的石墨。因为这种疏松状石墨，用一般溶液或机械方法很难除去，如果不去除，将大大降低镀层与基体金属的结合强度。活化时工作电压为15~20伏，工件接正极，其配方如下：
柠檬酸三钠（化学纯） 141.1克/升
柠檬酸（化学纯） 94克/升
氯化镍（化学纯） 3克/升
4号活化液是无色透明水溶液，pH为0.2左右，用于其它活化液活化后仍难以镀上的基体表面活化，也常用于去除金属毛刺或剥蚀镀层。活化工作电压为8~20伏，工件接正极，其配方如下：
硫酸（化学纯） 116.5克/升
硫酸铵（化学纯) 118.8克/升
4号活化液与1号活化液组成相同，仅仅提高了硫酸浓度，增加了对基体的浸蚀能力。为无色透明的水溶液，pH为1左右，活化工作电压为6~16伏，工件接正极，处理时间为30
秒到2分钟，不必用水洗直接镀铬，其配方如下：
硫酸铵（化学纯） 100克/升
硫酸（化学纯） 87.5克/升
磷酸（化学纯） 5.3克/升
氟硅酸（化学纯） 5.0克/升
上述净化液与活化液可循环使用，不会因贮存时间长而变质，但不可将使用过的旧液倒回新液中，应分开贮存。一旦电净和活化液效果差时，用自来水稀释后排放，不污染环境。
2．刷镀
工件经表面处理后就可刷镀，但机械零部件的种类、规格、形状都极其复杂，其磨损情况也各不相同，根据实际情况选择镀层与工艺。酸性镀液不能直接镀在组织疏松的铸铁上，否则会有残留液对基体腐蚀。造成零件在使用中镀层脱落。高速酸性镀铜液不应直接沉积在钢铁零件表面上，否则会因为铜与铁的置换反应结合强度降低。锌、锡等金属表面上不能用酸性镀液直接起镀，否则将造成严重腐蚀。金属表面活化后，应选择一种合适的镀液先镀一层金属作打底层，然后再镀尺寸镀层。
特殊镍体打底层，其基体金属为不锈钢、各类碳钢、铬、镍、高溶点合金以及受冲击振动和强烈磨损的零部件，因为特殊镍与基体有良好的结合力，广泛作为起镀层。镀液含硫酸镍390~400克/升，pH为1的深绿色透明镀液。
碱性铜作打底层，其基体金属为铸铁、锌、铝等难镀材料，此镀层十分致密，镀层厚度达0.01毫米就具有良好的防渗碳和防渗氮能力。镀液含硫酸铜与乙二醇、柠檬酸和蓝色溶液，pH为10左右。
中性镍作打底层，对难镀的基体金属如铸铁、磨光的铝，若不用碱性铜打底，就用中性镍打底，它也是镀黑镍的打底层，溶液的pH为8。既保证镀层与基体金属的结合力，又保证基体金属不被腐蚀。它作打底层镀液也是尺寸层镀液。与酸性铜交替沉积形成厚的镀层，它深镀能力好，对有锐内角和盲孔的零件上刷镀效果好。
表44 几种刷镀铜配方
类型 克/升
高速铜—1 高速铜—2 高堆积铜 碱铜1 碱铜2
名 称
硫酸铜(CuSO4·5H2O) --- --- 40 250 250
硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O) --- --- --- --- 430
甲基磺酸铜(Cu(CH3SO3)2) --- 460 --- --- 320
乙二胺((NH2CH2)2) --- --- 180毫升/升 135毫升/升 250毫升/升
氯化钠(NaCL) --- --- --- --- 1
氨三乙酸(N(CH2COOH)3) --- --- --- --- 150
硝酸铵(NH4NO3) --- --- --- --- 50
硫酸钠 --- --- --- --- 20
pH 1 ~1.5 1.5~2.5 8.9~9.5 9.2~9.8 7~8
工件电压(伏) 6~16 6~16 8~14 8~14 8~14
相对运动速度（米/分） 10~15 10~15 6~12 6~14 6~14
工件经刷镀打底层后，可根据实际情况和要求，选择适当的镀液刷尺寸镀层。尺寸层镀液种类繁多，有快速酸铜、快速镍、高堆积碱铜、黑镍、碱性锌、碱性锡、酸性锡……等,各种刷镀液均可向上海有机化学研究所、北京装甲兵技术学院，铁道部戚墅机车车辆研究所购买。部分刷镀液的配方列在表４４、４５中。
表４５ 几种刷镀镍溶液配方和工艺条件
克/升
名 称
特殊镍 低应力镍 快速镍 光亮镍
硫酸镍(NiSO4·7H2O) 390~400 360 250~280 200~220
氯化镍(NiCL2·6H2O) 14~25
盐酸(HCL,d=1.19) 20~22
乙酸(CH3COOH,37%) 68~70毫升／升 30毫升/升 --- 70~80毫升/升
乙酸钠(NaC2H3O2·3H2O) 20
对氨基苯磺酸(NH2C6H4SO3H) 0.1
氨水(NH3·H2O,25%) 100毫升/升
柠檬酸铵((NH4)3C6H5O7) 56
乙酸铵(NH4C2H3O2) 23
草酸铵((NH4)2C2O4·H2O) 0.1
十二烷基硫酸钠 0.01
pH值 1 3 7.5 2
工作电压(伏) 10~18 10~16 8~14 4~10
相对运动速度(米/分) 5~10 6~10 6~12 10~14
由于刷镀的沉积速度快，又采用不溶性阳极，沉积层所需的金属离子全部由镀液供给，所以镀液中含金属离子浓度高才能满足工艺需要。刷镀一般均为手工操作，因而镀液的酸碱性不能太强，镀液应无毒、不燃、不爆，才能保证操作者的安全，同时也便于运输和贮存。
3．刷镀设备及注意事项
（1）电源
有专门用作刷镀的直流电源，也可用能无级调节电压的硅整流器，而可控硅整流器不能用于刷镀。专门用作刷镀的直流电源输出电压能无级调节；具有直流平外特性,即随着负载电流的增大，电源电压下降很小；还带有安培小时计以便于控制镀层厚度；为满足电净、活化和电镀的不同需要，装有输出极转换装置和过载保护装置。
（2）镀笔
由导电柄和阳极组成。导电柄上用锁紧螺母和O型密圈把阳极压接在柄体端部。阳极一般用石墨制作，石墨必须纯度高，致密而均匀，平时作电刷用的石墨和炼钢用的石墨因纯度不够和质地疏松而不能作刷镀的阳极。为保证导电良好，阳极与导电柄连接装配时用导电胶进行粘接。导电胶的配方如下：环氧树脂：乙二胺：银粉（200~300目）为1：0.3：3（质量比）。镀笔组装完毕后，应检查从电缆到阳极之间的电阻，其电阻值应小于1.5Ω，每次使用前均应检验。阳极表面先用滤纸包住，可防止石墨颗粒进入溶液，再用脱脂棉或涤纶棉垫包裹，它起着储存溶液、防止阳极与镀件接触（否则会产生电弧而烧伤镀件表面），最后用白色涤棉布或涤纶包套将裹着棉垫的阳极包住。棉套厚度与零件直径的关系可参见表46。
表46 棉套厚度与零件直径关系
零件直径（毫米） 棉套厚度（毫米）
￠20~50 5
￠50~80 7
￠80~100 8
￠100~120 10
￠120~200 12
刷镀的每一工序（电净、活化、用各种镀液电镀）都应使用专用镀笔，以防互相污染。
若阳极包套被磨穿要立即更换。
（3）刷镀中的注意事项：
①刷镀时对工件待修部位的邻近表面要进行保护，用塑料胶带贴敷或缠绕起来。
②正确选择刷镀操作电压，电压过高阳极过热，易损坏，在每次刷镀修复过程中交替使用n只阳极，可避免局部过热，大大延长阳极使用寿命。
③禁止用手触摸活化后的表面和正在刷镀的表面，以免造成油脂污染，降低结合强度。
④冲洗用水应是自来水或蒸馏水，不可用河水或井水，以防水质不好影响镀层结合力。
⑤理想情况是工件与镀液都有处在40~50℃下进行刷镀操作。镀液温度高，沉积速度快，镀出的镀层内应力小。若镀液温度低，起镀电压降低，待镀液循环使用温度升高后，再将电压升高。也可将镀液在使用前预热加温到50℃左右再开始刷镀。
六．废水处理
随着工业的发展环境污染越来越严重，保护环境已是世界各国普遍重视的问题。1992年6月联合国在巴西召开“环境与发展大会”，就是为了给子孙后代留下一个洁净的生存空间。自然环境的污染物质存在于大气、水、土壤和食物中。电镀生产过程中排放的废水，中含有铜、锌、铅、汞、铬等重金属，还含有游离酸、碱、氰化物，如不加处理将污染水源、危害渔业、影响农业，损害人体健康。如第二次世界大战期间，日本工厂排出的含镉废水，污染水源和农作物产生镉中毒，临床表现为骨软化的“痛痛病”，疼痛遍及周身各部位。日本水俣市由工厂排出的废水中含有汞，被子鱼贝吞食后体内转变为甲基汞，人吃了这种鱼贝后产生中枢神经疾病，即水俣病。发病初期口舌发麻，四肢肌体无力发麻，行走困难，而后到完全瘫痪，咀嚼无力，张口困难，听力减退，吐字困难。由此可见废水不能直接排入渗坑、渗井或者漫流，污染地下水源。我国颁发的“生活用水卫生标准”中规定金属不得超过下列标准：
铁 0.3毫克/升 硒 0.01毫克/升
锰 0.1毫克/升 汞 0.001毫克/升
铜 1毫克/升 镉 0.01毫克/升
锌 1毫克/升 六价铬 0.05毫克/升
砷 0.04毫克/升 铅 0.1毫克/升
铜和铜合金的予处理
铜对于化学镀镍的化学还原没有催化作用，因而对铜合金必须进行化学或电化学活化。对于铜合金进入化学镀镍溶液，应在铜合金零件和镍阳极之间施加1伏电压，保持几秒钟；或者用一钢件与铜合金件接触，待表面得到一层镍之后，就把镍阳极或钢件从镀液中取出，以后镍就会连续沉积， 这就是在化学镀镍中对于非催化性的铜合金的诱发或引发。对于铜合金，采用下述预处理工艺：
1、有机溶剂除油
2、化学除油（室温至60度、2-10min）
3、自来水冲洗
4、电化除油
5、自来水冲洗
6、在5%H2SO4，中浸蚀（室温、时间60S）
7、蒸馏水清洗
8、预镀镍活化：
氯化镍 24g/L
盐酸 110ML/L
电流密度（阴极） 2-3A/dm2
电极 镍板
温度过 室温
时间 1-4min
9、蒸馏水清洗（室温至80度）
10、化学镀镍
快速型镍系列电刷镀溶液
性能
该镀液属于快速型镍刷镀液范畴，其特点是沉积速度快，镀层能力强，镀层硬度范围宽CHRC（46~60），结合强度好，具有良好耐磨性能，致密有光且有一定韧性。镀液稳定性好，经长期存放（一年以上）p H值及各成分不变，不沉淀，不分解，该系列镀液成本较低，原料来源广泛。
用途
适用于打底层、加厚层、耐磨层，可在铸铁、钢、铜合金、铝合金表面施镀。
配方
表1 龙研四系列镀液主要成分及含量 单位：g/L
组份名称 4*-1 4*-2 4*-3 4*-4 4*-5 4*-7
硫酸镍 250~270 260~280 280 300 300~350 350
羟酸盐-Ⅰ 150~180 100 160~200 140 150
羟酸盐-Ⅱ 30 40
羟酸-Ⅰ 100～ 200 40
羟酸-Ⅱ 10 10 20
羟酸-Ⅲ 30
氯化盐 微量 微量 15
硼酸 30
氨水 130 300~350 150~200 170~200 170~200 150
mL/L mL/L mL/L mL/L mL/L mL/L
添加剂-1 （0.4） (0.4) 少量 0.4
添加剂-2 （0.2） (0.2) 少量 0.2
添加剂-3 0.1 (0.1) (0.1) 少量
添加剂-5 0.05 0.05 0.05~0.1 0.05~0.1 0.1 0.05
光亮铁合金刷镀液
性能
用二价铁盐配制刷镀液，加入稳定剂及抗氧化剂，使之能长期使用和存放，不产生沉淀、不变质。镀液pH值较高，施镀时采用较低电流密度即可获得高沉积速度。镀层具有较高硬度和耐磨性。镀液呈棕绿色，相对密度1.25,pH4.9~5.2,凝固点-13.7℃，表面张力39.5dy/cm,电导率0.185Ω-1cm-1，无气味和毒性，成本较低。
用途
用这种镀液施镀，用来修复机床及各种机械磨损件是较为理想的。
配方
FeSO4·7H2O 400g/L
NiSO4·7H2O 40g/L
柠檬酸 100g/L
柠檬酸钠 50g/L
缓冲剂Ⅰ 30g/L
缓冲剂Ⅱ 40g/L
抗坏血酸 3g/L
稳定剂 适量
光亮剂ABSB 4mL/L
十二烷基磺酸钠 0.1g/L
NaC1 2g/L
电镀条件
（1）刷镀前准备 用金属清洗剂或洗衣粉去除镀件表面的油污。镀前将镀笔及镀液一起预热到50~55℃。
（2）电净除油 镀件接负极，用电净液除油，电压10~12V，除油时间10~15s，电净后用水冲洗。
（3）活化表面 镀件接正极，先用2号活化液活化，电压8~10V，时间10s，高碳钢铸件取较高电压，活化时间较短。然后用3号活化液除去2号活化液活化时产生的碳黑，取电压20V，直至碳黑消除，最后冲洗工件。
（4）电镀 用电镀刷笔使工件以镀液均匀润湿，再通电施镀可提高结合强度。通电时先用低电压6~7V，3min后提高到8~10V，线速度为20~25m/min，一次镀厚能力为0.2mm。
镀层性能：外观光亮平整、无针孔、麻点、脱落等现象。镀件放置4年以上仍光亮如新。镀层平均硬度HV545。用Nus-130-1型磨损试验机选用280#水砂纸，以640g载荷，磨损500次，损失深度为0.009mm。用5倍放大镜观察其组织为致密层状组织，弯曲1800，镀层不起皮，不剥离。
不锈钢予处理工艺
不锈钢的表面上，存在着一层薄而透明的纯化膜，使得不锈钢能抗许多强烈介质的侵蚀。在很多情况下， 这层膜受到损坏后，仍可在不锈钢的表面上迅速恢复，不去掉它，是不可能镀出结合良好的镀层。因此，镀前的活化处理是不锈钢化学镀镍中极为重要的步骤，由于不锈钢含有镍、铬、钼等合金元素，因此应采用预镀镍进行活化，不锈钢的预处理工工艺为：
1、三氯乙烯除油
2、碱性化学除油（60—80度，5—30min）
3、热水洗、冷水洗
4、电化学除油（电压5V，时间2—3min）
5、热水洗、冷水洗
6、酸洗：30%HCL，时间60S
7、冷水洗
8、酸洗：10%H2SO4，温度60度，时间30S
9、蒸馏水洗
10、预镀镍活化
氯化镍 200-400g/L
盐酸 75——200ML/L
电极 镍板
温度过 室温
时间 2-6min
电流密度（阴极） 2-3A/dm2
11、蒸馏水清洗（室温至80度）
12、化学镀镍
三.化学镀铜
配方1.硫酸铜10G/L,酒石酸钾钠45G/L,氢氧化钠5G/L,甲醛10ML/L,氯化镍1G/L,本配方以水为溶剂.镀液的PH值为12-12.5,温度10-35C.
配方2.硫酸铜7.5G/L,氢氧化钠5G/L,甲醛6ML/L,乙二胺四乙酸二钠15G/L,氰化钠0.02G/L;本配方以水为溶剂.镀液的PH值为12-12.5,温度10-35C.
配方3.硫酸铜29G/L,酒石酸钾钠142G/L,氢氧化钠42G/L,甲醛167ML/L,乙二胺四乙酸二钠12G/L,三乙醇胺5ML/L,碳酸钠9G/L,二乙基二硫代氨基甲酸钠0.01G/L;本配方以水为溶剂.镀液的PH值为11.5-12,温度10-30C.
配方4.生铁镀金色铜剂(份)
甲液:氧化铜10,盐酸80,硝酸10;乙液:氯化氨4,草酸1,水30.甲液.乙液都单独配成溶液,贮于瓶中备用.先用甲液反复擦拭生铁镀件,然后用清水洗净,再
用乙液擦之,直到得到所需的金色为止.
配方5.(G/L)硫酸铜10,酒石酸钾钠40,氢氧化钠8,碳酸钠2,氯化镍1,甲醛(30%)15ML/L,镀液的PH值为12,温度为15-25C.化学镀是选择适合的还原剂使溶液中的金属离子被还原成金属状态,沉积在塑料.有机玻璃.陶瓷.木材等非导电体表面上,形成一层金属导电膜,使其成导电体,以便进行刷镀.本镀铜液以水为溶剂,其成本低,能在室温下操作,且镀层导电性和结合力良好,所以被广泛应用.
硫酸铜产地:山东省青州市场杨家庄镇青州化工厂;河南新乡市化工路1号,新乡市第一化工厂。
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