对电镀工业发展前景的思考

众所周知，电镀是制造业的基础加工工艺，它随着制造业的兴衰而起伏。这几年来电镀工业发生了不少变化:如镀层的结构、基材的种类、电镀的方式都有不少改变。市场也开发出众多新工艺、新技术、新设备。从2009至2012年上海全国电子电镀及表面处理学术年会及2013海峡两岸电子电镀及表面处理学术交流会上汇集了全国电镀界大部分研发的最新成果。下面是我就业界最新的研发动态引发对电镀工业发展前景的思考。

    电镀工业的发展前景

    近年来由于环保的要求日益严格，电镀小企业关停并转。企业数量也大幅减少,引起一股忧虑，电镀工业是否真是夕阳工业，即将被淘汰？我想就此问题发表一些不成熟的看法，作为一家之言供大家参考。为讨论上述问题，有必要对电镀工业涉及的范围作一界定。

    传统的电镀定义电镀技术又称为电沉积，是在直流电源的作用下，在电解质溶液中由阳极和阴极构成的回路，使溶液中的金属离子沉积在阴极镀件表面的过程。以上定义我们认为过于简单，不能全面反映当今电镀工业的全貌，我们提出以下建议：

    建议的电镀定义电镀是在液相中在电子导体与离子导体界面上通过电化学反应在电子导体上形成金属及各类化合物固态膜的过程。

    由此定义看出,其特点第一是液相过程，第二是电化学过程，因而电镀不仅包括阴极电沉积过程，也包括阳极氧化的阳极过程，而且也涉及无电解的化学镀、转化膜的形成过程；从材料看，不仅可有金属和合金，也可有半导体、导电高分子等一切无机、有机化合物。

    以上定义可以比较确切反映电镀工业涵盖的范围，也可与其他表面处理技术如热喷涂、渗镀、真空镀、油漆涂装等工艺加以区分。这是一家之言，欢迎讨论。

    电镀工业会被淘汰吗？

    电镀是制造业的基础工艺。由于电化学加工所特有的技术经济优势，不仅无法完全取代，而且在电子、钢铁等领域还不断有新的突破。如芯片中的铜互联、先进封装中的通孔电镀；在钢铁行业中的镀Sn、镀Zn、镀Cr；手机中天线电镀、LED框架电镀、铝镁轻合金的表面加工等。

    根据我们的观察，电镀技术的应用热点正在由机械、轻工等行业向电子、钢铁行业扩展转移；由单纯防护性装饰镀层向功能性镀层转移；也正由相对分散向逐渐整合转移，技术水平也正从粗放型向精密型发展。

    可以毫不夸张地说，没有电镀就没有特征尺寸90纳米以下的集成电路及其3D封装产业；没有电镀就没有全球年产600多亿美元（中国占40%以上)的印制电路板产业；也没有丰富多彩的智能手机(一台手机中有近百零件需要电镀）,更没有形形式式价廉物美的日用品。

    电镀工业看来还有着广阔的应用前景，只是热点的领域有所变化。企业数量可能会大幅减少，但产值、利润不一定会下降。先进制造业必然会推动先进的电镀业。这是由电镀技术的特点所决定的，电镀是制造业不可或缺的基础工艺技术。

    电镀技术的优势与劣势

    优势：1)电镀技术可将镀层控制在纳米级，从理论上讲可为原子级别。2)可在不同基材表面上定点提供各种功能特性如：可焊性、导电性、低接触电阻、高耐磨性、高耐蚀性、电磁屏蔽、杀菌功能等等。3)常温常压下工作。4)投资相对不大。

    劣势：1)对环境有一定污染，但可以做到有效控制。

    电镀技术的优势若干例证(汽车工业)

    1)芯片电镀由于集成电路中连线向纳米级发展，原来真空镀铝工艺不能满足需求，改用

    大马士革结构后，由电镀铜来完成使线宽从90纳米向25纳米以下发展；

    2)芯片三维高密度封装也要由通孔电镀铜来实现；

    3)上海有一家封装厂，需扩建多条镀Sn生产线，年预计可创利润10亿美元以上;

    4)宝钢原有镀Sn机组，镀Zn，ZnNi机组,这几年生产产值可观，最近又增加了钢板镀Cr

    机组；

    5)大量新的技术领域不断涌现，如印制电子，物联网，MEMS,HBLED都离不开电镀技术；

    6)电镀与真空镀相结合，开拓了不少新应用领域，如电磁屏蔽布、2-FCL等；

    7)3G基站的建设、飞机制造业的发展、铝材导电氧化、阳极氧化的市场规模也将是非常

    可观。

    电镀及表面处理技术研发中几个新热点和突破:

    1.电镀技术在染料敏化太阳能电池中的一些应用。

    2013海峡两岸电子电镀会议上台湾清华大学和大同大学教授在关于太阳能电池的研究动态的两篇报告：《结合表面改质与奈米铂触媒并应用于染料敏化太阳电池之对电极量产制程开发》以及《Pt-and TCO-free flexible counter electrodes for dye-sensitizedsolar cells》中开创了两阶段浸镀法（two-step dip-coating）制作纳米岛状Pt对电极并成功用于玻璃基板染料敏化太阳能电池之对电极：本方法不仅铂使用量极低且制程简单，更具有优异的催化性能及耐久度，是染料敏化太阳能电池对电极技术中，最具有竞争性的一种。

    2.超临界流体在表处理中的应用

    超临界流体是指温度与压力均超过临界点的一种特殊状态，特别是超临界二氧化碳流体，公认是一种绿色的溶剂，在其中可获得性能优越的金属镀层，在前处理方面也有极好的效果。当它与离子液体联合应用时可以大为拓宽其在金属电沉积方面的应用范围。上海大学鄢浩副教授在这方面做过不少开创性工作。

    3.离子液体中电沉积

    离子液体即在室温或近室温温度下呈液态的完全由离子构成的物质。从电沉积角度看兼备高温焙盐的水溶液的优点。可以镀出水溶液中无法单独直接析出的金属，如Al、Ti、W、Mo。上海交大郭兴伍教授课题组发表的---《氯化胆碱-尿素离子液体中Zn的电沉积行为及其在AZ91D镁合金上的电镀研究》指出此体系不吸水---很有发展前景;哈尔滨工业大学安茂忠课题组也有多篇有关论文发表;上海大学周尉副教授也在开展研究工作。