电解液中含有镀层金属离子，电镀是一种利用电化学方法进行表面处理的工艺技术，针对金属或非金属制件，以镀层金属或不溶性金属作为阳极，将被镀金属或非金属制件当作阴极，通上直流电，制件表面会电沉积一层金属，此过程就称为电镀 ,这是对制件进行阳极电镀的一种工艺技术。
金属镀层的获取方法之中，有一种是电镀。电镀时，工艺参数（像镀液成分及pH值、电镀温度、时间、电流密度等）能够被控制，借由这种控制可得到所需的镀层厚度。大多数金属材料，都能采用电镀的方式镀覆金属及其合金层，以此让金属制品达成一定的要求。
① 对制品表面施以装饰性外观，改变色调和增加光泽；
② 提高金属表面的抗腐蚀性能，延长使用寿命；
③ 使金属以及非金属制品表面的力学性能获得改善，像是把硬度予以提高，将耐磨性加以提升，把润滑性予以增强，把耐热性进行提高等。
④ 给予制件表面具备特别的物理性能，比如说钎焊性，再说磁性或者电磁屏蔽，还有导电性以及别的特殊功能性。
18.1 铝及其合金制件电镀的重要性［1-3］
从1920年代之世界首例电镀专利公布之后，电镀最先于钢铁制品之上，得到了迅速其且广泛的运用。
以质轻，以及比强度大，还有在通常环境下不易腐蚀等优良性能的铝及其合金，备受人们青睐，已广泛应用于飞机、汽车、航天器材、石油化工、通信网络、计算机、电器等各个工业部门，也已应用于家庭的日常用品中，铝及其合金已经成为当今世界除钢铁以外使用最广泛的金属。
有这样一种情况，纯铝是存在着这样的特性，虽然它具备较高的耐蚀性，可是其质地偏向于软，在那种对于机械强度有着较高要求的场合，是无法达到要求的。而为了能够提高铝的机械强度，通常会在铝里面添加某些合金元素，像镁、铜、锌、硅、锰等，以此形成铝合金，然而铝合金的耐蚀性和纯铝相比明显是下降的，再加上铝合金有着耐磨性差、接触电阻大等缺点，在许多场合对铝合金的使用性能造成了影响。所以，在铝及铝合金制件之上进行电镀这件事就显得特别重要，恰好能够弥补其某一方面的不足，正越来越引发人们的关注。然而，请留意，鉴于铝以及其合金自身所具备的化学方面与物理方面特性，导致以铝为材质的制品上面开展电镀操作，相较于在钢铁作为基础材料的物体上进行施镀工作，难度要大出许多，所以不得不施行一些特别的处理措施。
18.2 铝及其合金的化学物理特性
强度高，密度小，质轻，易于加工成形，这些是铝及其合金所具备的优良特性，可是，它们存在一些化学物理特性，这些特性对在其制品表面进行电镀是不利的。
① 铝的标准电极电位呈现出极为负的状态（EΘ=-1.67V） ，当制件浸入到槽液之中的时候 ，会立刻与槽液里电位相对较正的那些金属离子发生置换反应 ，进而生成疏松且容易剥落的接触镀层 ，最终对后续电镀层所具有的结合力产生影响。
② 铝，其化学性质极为活泼，对氧有着很强的亲和力，极容易生成氧化铝（Al2O3）薄膜，在利用碱蚀、酸浸等方法把旧氧化膜去除之后，其表面又会迅速生成一层新的氧化膜。
③ 铝属于典型的两性金属，在酸溶液里容易溶解，在碱溶液当中同样易于溶解，其基体容易被腐蚀。在电镀槽液中，会因为铝发生溶解致使 Al3+增多，进而污染电镀溶液。
④ 铝的线胀系数比多数金属都要大，铝在20℃时为24×10 - 6/℃，镍在20℃时为13.7×10 - 6/℃，铪在20℃时为8.1×10 - 6/℃。在电镀进程里，基体与镀层间容易产生内应力，这会对镀层结合力造成影响。尤其是当温度出现变化时，镀层就容易产生裂纹、起泡、起皮等缺陷。
⑤ 铝合金当中要是含有硅元素，还有铜元素，以及镁元素等，其含量要是越高，那么往往对于镀层的结合力影响就会越大。
这些因素直接加大了铝及其合金制件上电镀的难度，为了获取结合力不错的镀层，除了像其他金属制件施镀前要严格做好除油、除锈等镀前预处理以外，还要采取某些特殊镀前预处理办法，去除制件表面氧化物，且出色防止再生，阻拦铝及其合金制件在电解液里置换反应发生，让电镀过程顺畅开展。
18.3 镀前预处理方法18.3.1 预处理常规方法及工艺规范
于电镀前，铝及其合金制件的预处理常规方法并无特别之处；如同铝的阳极氧化，以及化学转化膜处理那般；制件表面会依据不同需求开展喷丸（砂）、机械抛光、化学或电化学抛光、化学清洗以及浸蚀等步骤；其通常工艺规范是如下所述。
（1）除油采用有机溶剂，通过汽油、三氯乙烯等有机溶剂，将制件表面的油污清洗除掉，近年来开发出众多金属清洗剂，其中一些专门针对铝制件的金属清洗剂已实现商品化，这些也能够使用，目的是避免有机溶剂存在的可燃性以及毒性所带来的危害。
（2）碱性除油
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这个配方呢，有这样一方面的作用，能把制件表面的油污给去除掉，除此之外，它还能起到另一方面的作用，就是溶解制件表面自然形成的氧化膜，进而将基体金属的表面给暴露出来，最终让制件拥有理想的镀前表面状态。
（3）碱蚀
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（4）对制件进行酸洗出光操作，以此来把制件表面经过碱蚀之后所残留的挂灰和其他成分给除去，进而让基体金属的结晶能够充分地暴露出来，其工艺规范如下：
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配方 2 适用于高硅的铝合金，特别是铝合金铸件。
18.3.2 预处理的特殊方法
铝以及其合金所制成的制件，在经过上述那些常规的预处理之后，尽管已然去除了表面的油污、脏物以及自然氧化膜，使得基体金属获得了充分的暴露，然而，该表面会马上与空气或者溶液里的氧发生反应，进而氧化生成一层薄且致密的氧化膜，所以在电镀之前还必须施行一些特殊的处理方法，主要存在以下几种：
① 经盐酸浸蚀活化表面后直接电镀或先预镀中间镀层；
② 阳极氧化；
③ 条件化处理；
④ 浸锌处理；
⑤ 化学镀 Ni-P 合金；
⑥ 浸 Ni-Zn 合金处理。
18.4，针对预处理特殊方法的工艺规范以及电镀的具体实例，其中包含18.4.1，即有关于盐酸活化直接镀硬铬的相关内容 ，呈现于文献［4 - 42］中。
（1）工艺的流程是，先进行除油，接着开展碱蚀，随后做出光处理，之后实施 HCl 活化，再进行电镀硬铬，最后进行后处理。
（2）活化液工艺规范
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天津大学的姚素薇，［4］等人，运用上述提到的方法，在铝合金制件之上，获取到了质量值得信赖的硬铬层。
（3）关于镀铬工艺的规范，在1920年的时候，G. T. Sagent［5］率先运用CrO3和H2SO4提出了镀铬工艺，在1925年，C.G. Fink［5］把镀铬工艺引入到工业生产之中，镀铬存在低、中、高三种浓度，一般是以中等浓度作为标准镀铬液，其工艺条件如下：
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在标准镀铬液当中，变更工艺规范，能够获得装饰铬层，或者耐磨硬铬层，不过呢，为了节省 CrO3 的消耗，并且降低废水、废气里的含铬量，电镀硬铬层通常采用低浓度的镀液，其工艺条件如下：
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在1967年的时候，美国的W. Romanocoki从编号为［6，10］的相关资料里申请了一项关涉含稀土化合物的镀铬专利。到了1974年，日本的贺考昭依据编号为［6，10］的内容发表了一篇关于使用稀土化合物进行低浓度镀铬的文章。进入20世纪80年代，我国的陈惠国等人也从标注编号为［7］的资料中获取信息，在这一领域展开了研究，并且随之渐渐开始进行推广，进而应用到实际生产里面去了。而陈氏所使用的镀铬液，其工艺条件是这样得来的：
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注：S为面积。
加入稀土的镀铬液具有如下特点：
少量稀土阳离子在电沉积过程中强烈影响电解液的阴极还原过程，改变了电化学特性，且稀土化合物对CrO3电解液有其独特的作用。
② 稀土阳离子能对镀液性能起到改善作用，其能够在低温范围以及宽温度范围之内进行操作，如此一来，CrO3浓度是可以降低的，进而能够节约成本，还能够减少环境污染。
添加少量稀土化合物，能大大提高阴极电流效率，能提高分散能力，能提高光亮区范围等镀液性能，还能进一步提高镀铬层硬度，能提高耐磨性能，能提高耐蚀性等镀层性能。
凭借本法所获取的硬铬层，与铝基体之间的结合力呈现出良好的状态，其显微硬度，在镀前为 HV109，镀后增加到了 HV1041，至于耐磨性能，相较于镀前提升了大约 5 倍。
18.4.2 直接镀锌或闪镀 Zn-Fe 合金预镀层
（1）工艺流程是，先进行除油，接着开展碱蚀，随后做出光处理，再实施电镀锌或者镀锌铁合金预镀层这一操作，最后进行后处理。
镀锌前预处理均采用常规方法。
（2）工艺规范
① 直接电镀薄锌层
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有一种适用于高纯铝的方法，这种电解液有个特点，就是其中氢氧化钠的含量，相较于一般的氰化镀锌电解液要低，而且其质量最好与氧化锌的含量相近，如此一来能够减少游离 NaOH 对于铝件的腐蚀，进而改善镀锌层与铝基体之间的结合力。另外，该方法所使用的电流密度 DK 较低，所以能够相应减少游离 NaCN 的量。操作的时候，直接带电进槽进行电镀就行。
② 闪镀锌铁 Zn-Fe 合金
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二价铁离子的络合剂能够采用三乙醇胺、葡萄糖酸钠、酒石酸盐或者山梨醇的混合物，镀锌添加剂添加有机胺 - 环氧氯丙烷系列的光亮剂比如DPE - Ⅲ等。
（3）镀层性能
①Zn - Fe合金镀层呈现出灰色，其含铁量处于3%至5%（质量分数）的范围。它能够跟基体铝、镀铜层彼此相互扩散从而形成合金，此外它的热胀系数与铝相近，所以镀层结合异常牢固，这样一种情况。
② 电镀 Zn - Fe 合金层，均匀地覆盖在整个铝及其合金制品的表面上,该镀液的分散能力很强，进而保证随后的电镀能够正常开展。
③ 铝制件，在经过闪镀 Zn - Fe 合金之后，还要再镀铜等其他金属镀层，此时必须带电入槽，要以大电流冲击镀，这个大电流乃是正常电流密度的 2 至 3 倍，冲击镀的时长为 3 至 5 分钟，之后再按照正常电流密度来施镀，一直达到所需的厚度。
④ 镀液之中，高浓度的氢氧化钠对于铝基体起到活化之作用，闪镀取得的 Zn - Fe 合金层相对较薄，能够再去镀上氰化铜层，之后在酸性镀铜的槽液里使其加厚，并且还能够套镀镍层以及铬层用作装饰用途。
18.4.3 直接预镀镍后仿金镀
（1）先是除油工序，接着是碱蚀工序，然后进入出光工序，随后开展预镀镍工序，再进行镀光亮镍工序，之后开展仿金电镀工序，最终进入后处理工序。
（2）工艺规范
•预镀镍
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•镀光亮镍
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•仿金镀
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仿金镀层也就是 Cu-Zn 合金镀层，通过调节铜在镀层里的比例，以及锌在镀层里的比例，能够获取类似 18K 金的金黄色镀层，还能够获取类似 24K 金的金黄色镀层。
18.4.4 阳极氧化后电镀
（1）磷酸交流阳极氧化后镀亮镍套铬
先说工艺流程，先是进行除油，之后是碱蚀，接着做出光处理，再进行阳极氧化，然后活化，又去做，电镀亮铜，做完后脱膜，再镀亮镍，之后套铬，最后做后处理。
② 工艺规范
•阳极氧化
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槽液中能够添入些无机物，主要用于增大氧化膜的孔隙率。硬铝进行氧化之时，电压、时间选取下限，防锈铝、纯铝选取上限，电压采用软启动方式。配方3起始60s电压为45V，往后维持在30V就行。添加硫酸可增添溶液的导电性，借此降低外形复杂零件对电流密度的敏感性，还能够缩减阳极氧化时间，添加冰醋酸同样是为了进一步优化氧化膜的质量，提高铝及铝合金与电镀层的结合力。配方2里，磷酸浓度范围十分宽泛，这种宽泛的范围能够依据不同的铝合金牌号试验来决定恰当的浓度，还能决定合适的电压范围，并由此使得在铝基体那儿生成又厚且多孔的氧化膜，有了这氧化膜之后，能够在膜孔底部以及膜面之上产生金属的沉积，进而增加镀层的结合力。
•活化
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•电镀亮铜
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镀件带着电进入电镀槽，电流呈逐级上升的状态。在电流为0.2至0.3A每平方分米的数值下进行电镀5至10分钟；在电流为0.5至0.6A每平方分米的数值下进行电镀15至20分钟；在电流为0.8至1.0A每平方分米的数值下进行电镀20至25分钟。
•脱膜
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•电镀亮镍
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•电镀铬
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（2）在镀铜槽液里实行阳极氧化反向来进行电镀铜，复旦大学中郭湛和、郁祖湛，在铝合金制件上通过一步法镀铜取得成功，且已投入生产，该方法的特点是，在镀铜电解液中，先把铝件当作阳极，在1.0至2.5A/dm2的条件之下处理30至60分钟，让铝件表面先生成一层Al2O3氧化膜，之后再将电流反向，使铝件作为阴极来进行铜的沉积，在铜层之上还能够再镀其他金属比如镍、银等。这样一种工艺，是适用于那些由防锈铝、锻铝、硬铝、压铸铝等合金所制成的制件进行电镀的，特别是对于其中铜含量高的铝合金制成的制件而言，更是适用。
① 镀前预处理方法采用常规工艺。
② 工艺规范如下。
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18.4.5 表面条件化处理后电镀
通过某种原理，也就是将铝及其合金制件浸入一种含有络合剂的腐蚀性溶液实行微腐蚀，于此状况期间，会并生出特定络合物于表面，借此得以防止氧化膜再次生成，进而达成持续保持制件表面处于良好活性状态的效果。这种条件化处理工艺规范被罗列在表 18 - 1里。
表 18-1 条件化处理工艺规范
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把经条件化处理过后的铝及其合金制品的表面，拿来作预镀镍、化学镀Ni - P合等操作，接着再去电镀所需的镀层，以此让镀层获取良好的结合力，在试验条件之下不会出现起皮、起泡以及脱落的情况。
18.4.6 浸锌处理后电镀
（1）所谓平常的概念，铝以及其合金所制成的零件表面，在经过常规的预先处理后，接着开展浸锌处理，这是当下时段铝合金进行电镀时，所使用覆盖面最为广泛且最为成功的一种方式的阐述。浸锌相关溶液其具有多种配方，溶液的浓度之间存有低级、中级以及高级的区分；处理所运用的方法，从一次浸锌转变为以两次浸锌作为主要方式；当前阶段又从单纯的浸锌发展递进至浸锌合金等一系列的方法。
浸锌典型工艺规范见表 18-2。
表 18-2 浸锌典型工艺规范
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（2）浸锌所具备的机理以及其发挥的作用，当把铝以及由铝构成及其合金的制件，浸入表述的表18－2所罗列的溶液里的时候，将会产生如下的反应。
阳极： Al+3OH-→Al（OH）3+3e
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阴极：
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Zn2++2e→Zn
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在上述那个反应里，铝遭受到溶解，锌进行置换并沉积于铝基体的表面。鉴于锌和铝的标准电位彼此比较接近，并且氢在锌上面的超电压是比较高的（0.75V），所以发生的共轭反应迟缓而且均匀，所形成的置换锌层相对而言致密。D. S. Lashmore［27］有着这样的认为：平常的锌置换过程是致使3个铝原子溶解，从而置换成2个锌原子。一、若于置换液里添加三氯化铁（FeCl3），其含量为1g/L ，同时添加酒石酸钠钾（KNaC4H4O6·4H2O），其含量为10g/L，那么会致使9个铝原子溶解，进而置换1个锌原子，如此一来能够提升铝表面的活性，可获取较薄且结合力强的Zn - Fe合金层。二、加入镍离子能够形成Zn - Ni合金。三、这些合金的氧化趋势相对较小，可让浸锌层维持活性，还能使其耐蚀性得以提高。
