電沉積或電結(jié)晶屬于應(yīng)用電化學(xué)的一個(gè)分支。若從工程應(yīng)用的觀點(diǎn)，是通過(guò)研發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)以利用這種技術(shù)來(lái)獲取鍍覆層或改善基體材料的表面而使之具備更為優(yōu)良的工程特性。80年代以后，國(guó)際上采用和流行“表面工程"一詞，用以概括目前工程上名目繁多的表面優(yōu)化型的工藝領(lǐng)域，以希冀能將這些不同的工程手段置入完整的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的統(tǒng)一的生產(chǎn)序列之中。這種概括實(shí)際上也顯示表面問(wèn)題在工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品使用及維護(hù)的整個(gè)過(guò)程中具有無(wú)可置疑的重要性，反映了近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)生產(chǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和事故教訓(xùn)的總結(jié)。無(wú)數(shù)次的個(gè)案已經(jīng)反復(fù)證明，現(xiàn)代化產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和使用安全都與材料表面的狀態(tài)息息相關(guān)。忽視表面問(wèn)題將造成無(wú)法彌補(bǔ)的后果。并且，表面的質(zhì)量要求與工作中的行為需要從一開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)便應(yīng)周詳?shù)目紤]。

事實(shí)上，表面的優(yōu)化不能被簡(jiǎn)單地視作一種后來(lái)附加的表面修飾。因?yàn)閺谋举|(zhì)上看，任何加工制成的產(chǎn)品，其材料本體與表面性質(zhì)均有不同。加工過(guò)程一般均使材料表面處于非平衡狀態(tài)或形成介穩(wěn)結(jié)構(gòu)。表面殘留應(yīng)力或顯微裂紋等便是常見(jiàn)的現(xiàn)象。這些情況會(huì)使零件的工作條件變化、壽命縮短，甚至在一定條件下發(fā)生突發(fā)性的事故。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)始的通盤(pán)考慮才能保證生產(chǎn)出良好的產(chǎn)品。這包括確定產(chǎn)品使用時(shí)的預(yù)期環(huán)境，對(duì)材料的要求和制件工作時(shí)可能的破壞機(jī)制，確定應(yīng)具備的表面特性和可供選擇的表面處理方法等。

表面工程對(duì)于制件的影響，并不單純只是用以附加其價(jià)值或被視作彌補(bǔ)材料性能不足的一種簡(jiǎn)單手段。因?yàn)楹侠淼剡x擇表面處理方法與基體材料的適當(dāng)結(jié)合，不僅可以互補(bǔ)，而且具有相得益彰的效果。表面層與基底材料的復(fù)合，可以提供單一的基體材料所難以提供的內(nèi)外特性，從而構(gòu)成了一種有用的復(fù)合材料。

電鍍雖是表面工程的重要手段，然而，由于其自身具備的特殊條件，使化學(xué)或電化學(xué)沉積方法也已用來(lái)作為新材料的研發(fā)和制備的途徑。傳統(tǒng)的方法是制備純金屬、合金和直接電鑄以生產(chǎn)制件。較新的方法是用來(lái)制備不同類型的復(fù)合材料，包括粉末、短纖維、長(zhǎng)纖維纏繞和晶須增強(qiáng)型的材料。制取半導(dǎo)體材料，包括薄膜型半導(dǎo)體元件、平面顯示器件、大面積廉價(jià)太陽(yáng)能電池、光敏電阻、電容、光導(dǎo)、電導(dǎo)、磁導(dǎo)與記憶元件以及一些特殊的元器件，例如發(fā)光和熒光元器件等等已逐步列上日程。從這些方面來(lái)看，電鍍已有別于單純意義上的表面工程。本書(shū)是腐蝕與防護(hù)全書(shū)的分冊(cè)，因此將著重討論表面的工程處理，更多地局限于腐蝕和防護(hù)方面的應(yīng)用。

（一）電鍍方法

通常在腐蝕和防護(hù)方面應(yīng)用較廣的電鍍工藝包括：有外加電流的電鍍方法、無(wú)外電流或利用內(nèi)電流的沉積方法或化學(xué)鍍以及基體材料表面的直接化學(xué)轉(zhuǎn)化。

1、外加電流的電鍍方法

在電解質(zhì)內(nèi)置入電極并通以電流。此時(shí)在電極與介質(zhì)的界面上便有電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。這種電化學(xué)反應(yīng)包括陰極表面上離子的還原和陽(yáng)極表面上的氧化，兩個(gè)過(guò)程均在電鍍工藝中得到利用。并且不僅可以使較小的離子放電來(lái)形成鍍層，而較大的能使之帶電的質(zhì)點(diǎn)例如高分子的涂料或橡膠粒子也能通過(guò)這類方法來(lái)沉積在電極之上。

2、無(wú)外電流的電鍍方法

利用不同電位的材料來(lái)與鍍件接觸，通過(guò)產(chǎn)生的內(nèi)電流也能進(jìn)行沉積。基體材料與溶液界面上的置換反應(yīng)或自催化還原使離子沉積為鍍層，可以省略施加外電流的麻煩而不用配置電源設(shè)備。但這類方法不可避免地會(huì)受到化學(xué)反應(yīng)條件的種種限制。

3、表面轉(zhuǎn)化

失去電子或俘獲電子時(shí)所發(fā)生的氧化或還原過(guò)程也常用來(lái)形成表面上的防護(hù)膜層。這種表面處理手段是通過(guò)表面轉(zhuǎn)化來(lái)生成反應(yīng)產(chǎn)物，從而提供許多表面膜層的功能。例如腐蝕防護(hù)、減摩和抗磨、改善涂料和膠粘劑的附著，提供無(wú)色、黑色或彩色的裝飾膜層等。

所有上述方法均須通過(guò)界面上離子的轉(zhuǎn)化和電子的交換來(lái)完成。帶有電荷的質(zhì)粒在能導(dǎo)電的介質(zhì)內(nèi)遷移時(shí)，實(shí)際上既傳遞了電荷也傳遞了質(zhì)量。放電后的粒子有序或無(wú)序地堆積而形成我們所需要的沉積層。這樣一來(lái)，沉積的量的關(guān)系便可以由法拉第定律來(lái)表征。數(shù)字似的交互關(guān)系本質(zhì)上體現(xiàn)的是穿越界面兩側(cè)時(shí)反應(yīng)粒子數(shù)的計(jì)量。嚴(yán)格的粒子計(jì)數(shù)使電鍍成為一種易于通過(guò)參數(shù)和工藝較為嚴(yán)格監(jiān)控的工藝。正因?yàn)槿绱?，加上運(yùn)用靈活、成本低而易行，使其在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。

（二）鍍層應(yīng)用

電鍍用作表面處理，通常目的有兩個(gè)主要方面，即：賦予或改善產(chǎn)品的表面狀態(tài)或使表面結(jié)構(gòu)具備某種有用的功能。按照行業(yè)習(xí)慣，一般將其區(qū)分為裝飾性的、防護(hù)性的或功能性的電鍍。

1、防護(hù)裝飾性電鍍

材料的許多物理的或工程的特性，是設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)選擇材料的主要依據(jù)。制件具備了設(shè)計(jì)考慮需要滿足的功能性要求后，往往很難使其表面的化學(xué)特性與之協(xié)調(diào)。在實(shí)際使用環(huán)境中，制品遭遇腐蝕是常見(jiàn)也是對(duì)產(chǎn)品壽命影響特別大的問(wèn)題之一。產(chǎn)品生銹不僅使外觀受到損害，而且在大多數(shù)情況下產(chǎn)品的使用功能也同時(shí)被破壞。例如：運(yùn)動(dòng)件卡死，電接觸不良，污染或損傷與之相鄰的材料，包括金屬特別是紡織材料，零件變形或斷裂等等。在這類場(chǎng)合，表面上出現(xiàn)銹蝕便不僅僅是外表美觀的問(wèn)題了。

所謂防護(hù)性的鍍層，常關(guān)注的是其防護(hù)性能，包括化學(xué)性的防護(hù)即防銹和機(jī)械性的防護(hù)即抗磨或減摩等。然而，在商品經(jīng)濟(jì)中，許多產(chǎn)品的市場(chǎng)營(yíng)銷即使是功能相同也會(huì)受到外觀的影響。商品外表的美觀與否常能左右顧客對(duì)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的印象，也就是說(shuō)產(chǎn)品外表美觀悅目能夠提升商品價(jià)值和促進(jìn)營(yíng)銷。因此，即便是防護(hù)性的鍍層也不能不考慮其外表的裝飾功能。而反之用于裝飾外表的鍍層亦需要能夠防護(hù)。如果僅僅外表美觀而不能防護(hù)或甚至引起基體材料的加速破壞或與之組合或接觸的制件或材料損傷，便無(wú)法單獨(dú)采用這種鍍層。所以防護(hù)與裝飾兩類功能在實(shí)際運(yùn)用中需要同時(shí)考慮而很難絕對(duì)區(qū)分。

2、功能性電鍍

功能性電鍍主要指那些能夠使材料表面具備某種特殊功能的鍍層。目前隨著各種新型鍍層的不斷出現(xiàn)，實(shí)際上通過(guò)表面處理已能使材料表面通過(guò)電鍍來(lái)賦予各種不同的功能特性。與力、磁、電、聲、光以及預(yù)期化學(xué)特性的鍍層都有了很大的發(fā)展。提高表面硬度、改善摩擦或減少磨損、改良導(dǎo)電或降低接觸電阻、增強(qiáng)磁性或增加反光、抗高溫、改善焊接和膠接、防止擴(kuò)散和滲透、幫助潤(rùn)滑、用于磨削、增大尺寸或修復(fù)已磨損的零件等，都是采用鍍層的常見(jiàn)場(chǎng)合。

傳統(tǒng)的電鍍層主要應(yīng)用在裝飾和防銹方面，近年來(lái)高科技的發(fā)展促使功能性的鍍層加快發(fā)展，從而也大大地拓展了電鍍的應(yīng)用范圍。為了提供更多功能而應(yīng)用的夾雜型鍍層，使電鍍層從單純的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)而成為一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，形成了金屬與非金屬的復(fù)合鍍層。這類鍍層可以提供增強(qiáng)、抗磨、自潤(rùn)滑、熒光、彩色、電磁、消毒以及磨削能力等種種附加的功能特性，因而具備了廣闊的研發(fā)和應(yīng)用前景。應(yīng)用這種鍍層來(lái)自潤(rùn)滑、產(chǎn)生熒光和制造磨削器具等，都是這種鍍層應(yīng)用的實(shí)例。

通過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，如今電鍍層已經(jīng)應(yīng)用于幾乎所有的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。在其中，研發(fā)新的具備擁有的功能性的鍍層是發(fā)展的重點(diǎn)之一。為了能滿足更高的要求，就需要新的品種和新的工藝。但無(wú)論如何，科技發(fā)展和工程設(shè)計(jì)的需要、市場(chǎng)的需求、質(zhì)量、成本和環(huán)保一直左右著表面技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。市場(chǎng)能順利開(kāi)拓，便往往成為新技術(shù)研發(fā)和推廣成功的標(biāo)志。

由于鍍層品種和功能的日益增多，也便于適應(yīng)近年來(lái)對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化、多樣化和更新換代快的消費(fèi)趨勢(shì)。更柔性化的生產(chǎn)、利用電腦和網(wǎng)絡(luò)以求適應(yīng)也將成為必然的趨勢(shì)。