眾所周知，電鍍是制造業(yè)的基礎(chǔ)加工工藝，它隨著制造業(yè)的興衰而起伏。這幾年來電鍍工業(yè)發(fā)生了不少變化:如鍍層的結(jié)構(gòu)、基材的種類、電鍍的方式都有不少改變。市場(chǎng)也開發(fā)出眾多新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備。從2009至2012年smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海全電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)年會(huì)及2013海峽兩岸電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會(huì)上匯集了全電鍍界大部分研發(fā)的新成果。下面是我就業(yè)界新的研發(fā)動(dòng)態(tài)引發(fā)對(duì)電鍍工業(yè)發(fā)展前景的思考。

    電鍍工業(yè)的發(fā)展前景

    近年來由于環(huán)保的要求日益嚴(yán)格，電鍍小企業(yè)關(guān)停并轉(zhuǎn)。企業(yè)數(shù)量也大幅減少,引起一股憂慮，電鍍工業(yè)是否真是夕陽(yáng)工業(yè)，即將被淘汰？我想就此問題發(fā)表一些不成熟的看法，作為一家之言供大家參考。為討論上述問題，有必要對(duì)電鍍工業(yè)涉及的范圍作一界定。

    傳統(tǒng)的電鍍定義電鍍技術(shù)又稱為電沉積，是在直流電源的作用下，在電解質(zhì)溶液中由陽(yáng)極和陰極構(gòu)成的回路，使溶液中的金屬離子沉積在陰極鍍件表面的過程。以上定義我們認(rèn)為過于簡(jiǎn)單，不能全面反映當(dāng)今電鍍工業(yè)的全貌，我們提出以下建議：

    建議的電鍍定義電鍍是在液相中在電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體界面上通過電化學(xué)反應(yīng)在電子導(dǎo)體上形成金屬及各類化合物固態(tài)膜的過程。

    由此定義看出,其特點(diǎn)一是液相過程，二是電化學(xué)過程，因而電鍍不僅包括陰極電沉積過程，也包括陽(yáng)極氧化的陽(yáng)極過程，而且也涉及無(wú)電解的化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜的形成過程；從材料看，不僅可有金屬和合金，也可有半導(dǎo)體、導(dǎo)電高分子等一切無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物。

    以上定義可以比較確切反映電鍍工業(yè)涵蓋的范圍，也可與其他表面處理技術(shù)如熱噴涂、滲鍍、真空鍍、油漆涂裝等工藝加以區(qū)分。這是一家之言，歡迎討論。

    電鍍工業(yè)會(huì)被淘汰嗎？

    電鍍是制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝。由于電化學(xué)加工所特有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，不僅無(wú)法完全取代，而且在電子、鋼鐵等領(lǐng)域還不斷有新的突破。如芯片中的銅互聯(lián)、先進(jìn)封裝中的通孔電鍍；在鋼鐵行業(yè)中的鍍Sn、鍍Zn、鍍Cr；手機(jī)中天線電鍍、LED框架電鍍、鋁鎂輕合金的表面加工等。

    根據(jù)我們的觀察，電鍍技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)正在由機(jī)械、輕工等行業(yè)向電子、鋼鐵行業(yè)擴(kuò)展轉(zhuǎn)移；由單純防護(hù)性裝飾鍍層向功能性鍍層轉(zhuǎn)移；也正由相對(duì)分散向逐漸整合轉(zhuǎn)移，技術(shù)水平也正從粗放型向精密型發(fā)展。

    可以毫不夸張地說，沒有電鍍就沒有特征尺寸90納米以下的集成電路及其3D封裝產(chǎn)業(yè)；沒有電鍍就沒有全球年產(chǎn)600多億美元（中占40%以上)的印制電路板產(chǎn)業(yè)；也沒有豐富多彩的智能手機(jī)(一臺(tái)手機(jī)中有近百零件需要電鍍）,更沒有形形式式價(jià)廉物美的日用品。

    電鍍工業(yè)看來還有著廣闊的應(yīng)用前景，只是熱點(diǎn)的領(lǐng)域有所變化。企業(yè)數(shù)量可能會(huì)大幅減少，但產(chǎn)值、利潤(rùn)不一定會(huì)下降。先進(jìn)制造業(yè)必然會(huì)推動(dòng)先進(jìn)的電鍍業(yè)。這是由電鍍技術(shù)的特點(diǎn)所決定的，電鍍是制造業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)工藝技術(shù)。

    電鍍技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

    優(yōu)勢(shì)：1)電鍍技術(shù)可將鍍層控制在納米級(jí)，從理論上講可為原子級(jí)別。2)可在不同基材表面上定點(diǎn)提供各種功能特性如：可焊性、導(dǎo)電性、低接觸電阻、高耐磨性、高耐蝕性、電磁屏蔽、殺菌功能等等。3)常溫常壓下工作。4)投資相對(duì)不大。

    劣勢(shì)：1)對(duì)環(huán)境有一定污染，但可以做到有效控制。

    電鍍技術(shù)的優(yōu)勢(shì)若干例證(汽車工業(yè))

    1)芯片電鍍由于集成電路中連線向納米級(jí)發(fā)展，原來真空鍍鋁工藝不能滿足需求，改用

    大馬士革結(jié)構(gòu)后，由電鍍銅來完成使線寬從90納米向25納米以下發(fā)展；

    2)芯片三維高密度封裝也要由通孔電鍍銅來實(shí)現(xiàn)；

    3)smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海有一家封裝廠，需擴(kuò)建多條鍍Sn生產(chǎn)線，年預(yù)計(jì)可創(chuàng)利潤(rùn)10億美元以上;

    4)寶鋼原有鍍Sn機(jī)組，鍍Zn，ZnNi機(jī)組,這幾年生產(chǎn)產(chǎn)值可觀，近又增加了鋼板鍍Cr 機(jī)組；

    5)大量新的技術(shù)領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，如印制電子，物聯(lián)網(wǎng)，MEMS,HBLED都離不開電鍍技術(shù)；

    6)電鍍與真空鍍相結(jié)合，開拓了不少新應(yīng)用領(lǐng)域，如電磁屏蔽布、2-FCL等；

    7)3G基站的建設(shè)、飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展、鋁材導(dǎo)電氧化、陽(yáng)極氧化的市場(chǎng)規(guī)模也將是非常

    可觀。

    電鍍及表面處理技術(shù)研發(fā)中幾個(gè)新熱點(diǎn)和突破:

    1.電鍍技術(shù)在染料敏化太陽(yáng)能電池中的一些應(yīng)用。

    2013海峽兩岸電子電鍍會(huì)議上臺(tái)灣清華大學(xué)和大同大學(xué)教授在關(guān)于太陽(yáng)能電池的研究動(dòng)態(tài)的兩篇報(bào)告：《結(jié)合表面改質(zhì)與奈米鉑觸媒并應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)電池之對(duì)電極量產(chǎn)制程開發(fā)》以及《Pt-and TCO-free flexible counter electrodes for dye-sensitizedsolar cells》中開創(chuàng)了兩階段浸鍍法（two-step dip-coating）制作納米島狀Pt對(duì)電極并成功用于玻璃基板染料敏化太陽(yáng)能電池之對(duì)電極：本方法不僅鉑使用量極低且制程簡(jiǎn)單，更具有優(yōu)異的催化性能及耐久度，是染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極技術(shù)中，具有競(jìng)爭(zhēng)性的一種。

    2.超臨界流體在表處理中的應(yīng)用

    超臨界流體是指溫度與壓力均超過臨界點(diǎn)的一種特殊狀態(tài)，特別是超臨界二氧化碳流體，公認(rèn)是一種綠色的溶劑，在其中可獲得性能優(yōu)越的金屬鍍層，在前處理方面也有極好的效果。當(dāng)它與離子液體聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可以大為拓寬其在金屬電沉積方面的應(yīng)用范圍。smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海大學(xué)鄢浩副教授在這方面做過不少開創(chuàng)性工作。

    3.離子液體中電沉積

    離子液體即在室溫或近室溫溫度下呈液態(tài)的完全由離子構(gòu)成的物質(zhì)。從電沉積角度看兼?zhèn)涓邷乇蝴}的水溶液的優(yōu)點(diǎn)。可以鍍出水溶液中無(wú)法單獨(dú)直接析出的金屬，如Al、Ti、W、Mo。smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海交大郭興伍教授課題組發(fā)表的---《氯化膽堿-尿素離子液體中Zn的電沉積行為及其在AZ91D鎂合金上的電鍍研究》指出此體系不吸水---很有發(fā)展前景;哈爾濱工業(yè)大學(xué)安茂忠課題組也有多篇有關(guān)論文發(fā)表;smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海大學(xué)周尉副教授也在開展研究工作。

    4.硅烷復(fù)合稀土轉(zhuǎn)化膜技術(shù)以及雙層膜技術(shù)有重大突破

    硅烷復(fù)合稀土轉(zhuǎn)化膜技術(shù)是一項(xiàng)環(huán)保并有可能取代傳統(tǒng)的鉻酸鹽和磷酸鹽轉(zhuǎn)膜的轉(zhuǎn)化膜新技術(shù)。其保護(hù)特性很好,只是有機(jī)硅膜的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。

    在2013北京慧聰網(wǎng)表面處理報(bào)告會(huì)上，Chemetall公司推介了一項(xiàng)Oxsilan技術(shù)，已在汽車生產(chǎn)表處理過程中完全取代了傳統(tǒng)的高污染的磷化工藝，已在全球多個(gè)家數(shù)十條生產(chǎn)線上應(yīng)用?？梢苑Q為革命性的突破。

    5.金屬銅表面轉(zhuǎn)化膜技術(shù)也有很大突破

    新加坡星化學(xué)公司在銅保護(hù)劑方面也取的不少具有實(shí)用價(jià)值的成果。據(jù)了解，航天工業(yè)中部分鍍銀的部件，已改用鍍銅加保護(hù)劑，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上節(jié)約了成本。因此表面轉(zhuǎn)化膜技術(shù)前景極好。

    6．電沉積納米超疏水鎳薄膜材料

    由smtsh.cn/ target=_blank class=infotextkey>上海交通大學(xué)材料學(xué)院李明教授課題組開發(fā)的電沉積方法制備微納米分級(jí)結(jié)構(gòu)超疏水鎳薄膜,取得很大進(jìn)展見。

    在不同電流密度和時(shí)間下電沉積鎳薄膜的掃描電鏡照片。(a)電流密度10A/dm2沉積30秒，(b)電流密度5A/dm2沉積1分鐘，(c)電流2A/dm2沉積5分鐘，(d)電流2A/dm2沉積10分鐘。

    平滑表面上液滴與表面有大的接觸面積；納米針錐陣列和微米針錐陣列結(jié)構(gòu)，液滴與固體表面的接觸面積相應(yīng)減少；而具有微納米分級(jí)結(jié)構(gòu)的表面，液體與固體有著小的接觸面積。

    四種不同表面的潤(rùn)濕性示意圖。（a）平滑表面，（b）納米針錐陣列表面和（c）微米針錐陣列表面，（c）微納米分級(jí)結(jié)構(gòu)。

    ７．真空鍍與電鍍、有機(jī)涂層相結(jié)合技術(shù)

    真空鍍與電鍍相結(jié)合是一種新趨勢(shì)：由于有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，不斷有新的品種出現(xiàn)，以下為幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例：

    1)屏蔽布：滌綸布上真空濺射鍍鎳+電鍍銅,昆山同興公司供應(yīng)產(chǎn)品。采用該工藝的廠家還有山東天諾廣電材料股份有限公司，后者已有數(shù)十種相關(guān)產(chǎn)品。電磁屏蔽要求日益廣泛，因此前景很好。

    2)鋅鎂合金鍍層鋼板：鋼板+電鍍Zn+真空鍍鎂+高溫退火，可提高耐蝕性2~3倍，外已有試驗(yàn)機(jī)組。

    3)濺射電鍍型二層撓性覆銅板2-FCL。

    4)鋁輪轂--有機(jī)膜層+真空鍍鋁+有機(jī)保護(hù)層,湖州金泰公司已開發(fā)成功。

    *以上真空鍍是蒸發(fā)鍍、離子鍍、磁控濺射等的統(tǒng)稱

    綠色環(huán)保電鍍工藝及廢水處理相關(guān)技術(shù)動(dòng)態(tài)

    2009--2013以來每屆年電子電鍍交流會(huì)上，都有許多涉及綠色環(huán)保電鍍工藝及廢水處理的相關(guān)技術(shù)介紹,約占總論文數(shù)量的20%,說明這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)熱點(diǎn)及重點(diǎn)。

    1廣州三孚化工股份有限公司推出的無(wú)氰高密度鍍銅

    近年來我無(wú)氰電鍍的也有一些新新進(jìn)展,其中廣州三孚化工股份有限公司推出的無(wú)氰高密度鍍銅工藝在汽車輪轂上的應(yīng)用取得成功，已在鋁輪轂廠應(yīng)用三年左右，效果良好。

    2CDS酸性無(wú)氰鍍銅工藝

    河北霸州市電化工程有限公司開發(fā)的CDS酸性無(wú)氰鍍銅工藝，已在部分家具、自行車工廠使用。它是一種將化學(xué)鍍與電鍍相結(jié)合的工藝，能夠代替氰化物在鐵基體上鍍銅。同時(shí)它還突破了鋼鐵管狀工件不能鍍酸性光亮銅的禁區(qū)。

    3無(wú)氰鍍金銀工藝研究新成果

    哈工大安茂忠教授介紹了一種新的環(huán)保型、采用DMH主配位劑的復(fù)合配位劑無(wú)氰電鍍銀體系，此體系的鍍液無(wú)毒、穩(wěn)定性高，在適宜的電鍍條件下可以得到外觀平整光亮、結(jié)晶均勻細(xì)致、與基體結(jié)合良好的銀鍍層。使實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用復(fù)合配位劑體系無(wú)氰鍍銀溶液可獲得光亮細(xì)致的鍍銀層，鍍液具有良好的分散能力和整平能力，鍍層平整致密、成分純凈、抗變色能力強(qiáng)，鍍銀溶液對(duì)環(huán)境污染小，廢水易于處理，能夠達(dá)到環(huán)保要求，具有工業(yè)推廣應(yīng)用價(jià)值。

    南京大學(xué)趙建偉教授也報(bào)導(dǎo)了無(wú)氰鍍銀工藝研究新成果，利用ZHL-02無(wú)氰鍍銀鍍液配制工作液，在33°C和43°C，分別在四個(gè)電流密度下制備了純鍍銀樣品。利用掃描電鏡和X射線衍射研究了鍍層的形貌和結(jié)晶狀態(tài)。結(jié)果表明，該工藝制備的銀鍍層具有納米級(jí)的晶粒尺寸，其平均粒徑為30~40nm。晶向以(220)面為主。由于其納米級(jí)的結(jié)構(gòu)。利用ZHL系列無(wú)氰鍍銀已在銅線和項(xiàng)鏈裝飾性鍍銀開展了連續(xù)性生產(chǎn)性試驗(yàn)，結(jié)果表明該工藝成熟可靠。

    4高效復(fù)合電鍍廢水處理技術(shù)

    無(wú)錫思爾科技有限公司周健博士主創(chuàng)的一種利用特殊催化作用的電鍍廢水處理新技術(shù)，可對(duì)混合電鍍廢水進(jìn)行化學(xué)處理，金屬離子和COD可一次達(dá)標(biāo)。污泥量低于普通化學(xué)法，費(fèi)用接近常規(guī)方法。杭州三墩摩托車配件鍍鋅廠已使用近一年效果很好、浙江樂清震光電鍍廠及其他6家企業(yè)使用也非常成功，據(jù)說可在不增加太大處理成本（約10%）的情況下，可穩(wěn)定達(dá)到表3標(biāo)準(zhǔn)。此法是很有希望的電鍍廢水處理技術(shù)，缺點(diǎn)是價(jià)格偏貴。

    5高選擇性濃縮回收法處理重金屬?gòu)U水

    南京四方表面技術(shù)公司主要采用離子樹脂交換法進(jìn)行電鍍廢水重金屬回收，重點(diǎn)開發(fā)了新型優(yōu)質(zhì)離子交換樹脂，盡量高效回收電鍍廢水中各類重金屬，大幅提高資源利用率，進(jìn)而節(jié)省污水處理費(fèi)、能源、人力、化學(xué)品等，大大提高經(jīng)濟(jì)效益，他們開發(fā)的技術(shù)已在若干工廠取得應(yīng)用，可能一次性投入會(huì)略高。。

    6全面優(yōu)化膜法處理電鍍廢水

    揚(yáng)州佳境有限公司（臺(tái)企）電鍍廢水處理與回用技術(shù)也取得不少新進(jìn)展，主要在制膜原料的開發(fā)，膜功能提升，操作方式革新，膜系統(tǒng)工程突破，化學(xué)品用量減少，（污泥量可減少30-90%），模組化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了綜合優(yōu)化，取得了成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，特別是在PCB企業(yè)廢水處理方面有不少成功案例。

    攻克環(huán)保關(guān)，前景更光明

    根據(jù)以上分析可以看出電鍍工業(yè)要更好更快健康發(fā)展，清潔生產(chǎn)是必由之路，需要我們電鍍工作者發(fā)揮聰明才智，采用更多技術(shù)更先進(jìn)、環(huán)境更友好的工藝。與此同時(shí)使用更有效的三廢處理技術(shù)，達(dá)到全面環(huán)保要求。目前以上二方面已有不少進(jìn)展和新的突破，但為實(shí)現(xiàn)此目的，還需要解決三廢治理中的管理問題。其中包括科學(xué)評(píng)價(jià)各種三廢治理中出現(xiàn)的問題，例如排放標(biāo)準(zhǔn)如何科學(xué)確定；對(duì)氰化物電鍍的科學(xué)的評(píng)價(jià)(歐美日等家均無(wú)淘汰氰化物電鍍的規(guī)定，只對(duì)六價(jià)鉻、鉛等有限制）。值得指出的是，外很少有電鍍園區(qū)，三廢多就地解決，雖然情不同，但其中有很多可借鑒之處。電鍍是一種服務(wù)性配套工藝，隨服務(wù)對(duì)象需求不同而變化，因此具體生產(chǎn)工藝常常千差萬(wàn)別，要用一、二種統(tǒng)一的模式處理所有電鍍點(diǎn)的三廢是不太現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)特別注意具體問題具體分析，謹(jǐn)防一刀切。

    后或許也是重要的一環(huán)是環(huán)保管理部門深入調(diào)查研究、加強(qiáng)執(zhí)法力度和減少不必要的干預(yù)。如果以上幾方面能得到很好落實(shí)，電鍍工業(yè)前景一定會(huì)更加美好。

來源：對(duì)電鍍工業(yè)發(fā)展前景的思考