电沉积或电结晶属于应用电化学的一个分支。若从工程应用的观点，是通过研发和产品设计以利用这种技术来获取镀覆层或改善基体材料的表面而使之具备更为优良的工程特性。80年代以后，国际上采用和流行“表面工程”一词，用以概括目前工程上名目繁多的表面优化型的工艺领域，以希冀能将这些不同的工程手段置入完整的设计、制造、运行的统一的生产序列之中。这种概括实际上也显示表面问题在工程设计和产品使用及维护的整个过程中具有无可置疑的重要性，反映了近一个世纪以来生产和运行经验和事故教训的总结。无数次的个案已经反复证明，现代化产品的性能、质量和使用安全都与材料表面的状态息息相关。忽视表面问题将造成无法弥补的后果。并且，表面的质量要求与工作中的行为需要从一开始进行产品设计时便应周详的考虑。

事实上，表面的优化不能被简单地视作一种后来附加的表面修饰。因为从本质上看，任何加工制成的产品，其材料本体与表面性质均有不同。加工过程一般均使材料表面处于非平衡状态或形成介稳结构。表面残留应力或显微裂纹等便是常见的现象。这些情况会使零件的工作条件变化、寿命缩短，甚至在一定条件下发生突发性的事故。从产品设计开始的通盘考虑才能保证生产出良好的产品。这包括确定产品使用时的预期环境，对材料的要求和制件工作时可能的破坏机制，确定应具备的表面特性和可供选择的表面处理方法等。

表面工程对于制件的影响，并不单纯只是用以附加其价值或被视作弥补材料性能不足的一种简单手段。因为合理地选择表面处理方法与基体材料的适当结合，不仅可以互补，而且具有相得益彰的效果。表面层与基底材料的复合，可以提供单一的基体材料所难以提供的内外特性，从而构成了一种有用的复合材料。

电镀虽是表面工程的重要手段，然而，由于其自身具备的特殊条件，使化学或电化学沉积方法也已用来作为新材料的研发和制备的途径。传统的方法是制备纯金属、合金和直接电铸以生产制件。较新的方法是用来制备不同类型的复合材料，包括粉末、短纤维、长纤维缠绕和晶须增强型的材料。制取半导体材料，包括薄膜型半导体元件、平面显示器件、大面积廉价太阳能电池、光敏电阻、电容、光导、电导、磁导与记忆元件以及一些特殊的元器件，例如发光和荧光元器件等等已逐步列上日程。从这些方面来看，电镀已有别于单纯意义上的表面工程。本书是腐蚀与防护全书的分册，因此将着重讨论表面的工程处理，更多地局限于腐蚀和防护方面的应用。

（一）电镀方法

通常在腐蚀和防护方面应用较广的电镀工艺包括：有外加电流的电镀方法、无外电流或利用内电流的沉积方法或化学镀以及基体材料表面的直接化学转化。

1、外加电流的电镀方法

在电解质内置入电极并通以电流。此时在电极与介质的界面上便有电化学反应发生。这种电化学反应包括阴极表面上离子的还原和阳极表面上的氧化，两个过程均在电镀工艺中得到利用。并且不仅可以使较小的离子放电来形成镀层，而较大的能使之带电的质点例如高分子的涂料或橡胶粒子也能通过这类方法来沉积在电极之上。

2、无外电流的电镀方法

利用不同电位的材料来与镀件接触，通过产生的内电流也能进行沉积?；宀牧嫌?span style="text-indent: 2em; line-height: 25.2px;">溶液界面上的置换反应或自催化还原使离子沉积为镀层，可以省略施加外电流的麻烦而不用配置电源设备。但这类方法不可避免地会受到化学反应条件的种种限制。

3、表面转化

失去电子或俘获电子时所发生的氧化或还原过程也常用来形成表面上的防护膜层。这种表面处理手段是通过表面转化来生成反应产物，从而提供许多表面膜层的功能。例如腐蚀防护、减摩和抗磨、改善涂料和胶粘剂的附着，提供无色、黑色或彩色的装饰膜层等。

所有上述方法均须通过界面上离子的转化和电子的交换来完成。带有电荷的质粒在能导电的介质内迁移时，实际上既传递了电荷也传递了质量。放电后的粒子有序或无序地堆积而形成我们所需要的沉积层。这样一来，沉积的量的关系便可以由法拉第定律来表征。数字似的交互关系本质上体现的是穿越界面两侧时反应粒子数的计量。严格的粒子计数使电镀成为一种易于通过参数和工艺较为严格监控的工艺。正因为如此，加上运用灵活、成本低而易行，使其在工业生产中获得广泛的应用。

（二）镀层应用

电镀用作表面处理，通常目的有两个主要方面，即：赋予或改善产品的表面状态或使表面结构具备某种有用的功能。按照行业习惯，一般将其区分为装饰性的、防护性的或功能性的电镀。

1、防护装饰性电镀

材料的许多物理的或工程的特性，是设计产品时选择材料的主要依据。制件具备了设计考虑需要满足的功能性要求后，往往很难使其表面的化学特性与之协调。在实际使用环境中，制品遭遇腐蚀是常见也是对产品寿命影响特别大的问题之一。产品生锈不仅使外观受到损害，而且在大多数情况下产品的使用功能也同时被破坏。例如：运动件卡死，电接触不良，污染或损伤与之相邻的材料，包括金属特别是纺织材料，零件变形或断裂等等。在这类场合，表面上出现锈蚀便不仅仅是外表美观的问题了。

所谓防护性的镀层，常关注的是其防护性能，包括化学性的防护即防锈和机械性的防护即抗磨或减摩等。然而，在商品经济中，许多产品的市场营销即使是功能相同也会受到外观的影响。商品外表的美观与否常能左右顾客对产品内在质量的印象，也就是说产品外表美观悦目能够提升商品价值和促进营销。因此，即便是防护性的镀层也不能不考虑其外表的装饰功能。而反之用于装饰外表的镀层亦需要能够防护。如果仅仅外表美观而不能防护或甚至引起基体材料的加速破坏或与之组合或接触的制件或材料损伤，便无法单独采用这种镀层。所以防护与装饰两类功能在实际运用中需要同时考虑而很难绝对区分。

2、功能性电镀

功能性电镀主要指那些能够使材料表面具备某种特殊功能的镀层。目前随着各种新型镀层的不断出现，实际上通过表面处理已能使材料表面通过电镀来赋予各种不同的功能特性。与力、磁、电、声、光以及预期化学特性的镀层都有了很大的发展。提高表面硬度、改善摩擦或减少磨损、改良导电或降低接触电阻、增强磁性或增加反光、抗高温、改善焊接和胶接、防止扩散和渗透、帮助润滑、用于磨削、增大尺寸或修复已磨损的零件等，都是采用镀层的常见场合。

传统的电镀层主要应用在装饰和防锈方面，近年来高科技的发展促使功能性的镀层加快发展，从而也大大地拓展了电镀的应用范围。为了提供更多功能而应用的夹杂型镀层，使电镀层从单纯的金属结构进而成为一种复合结构，形成了金属与非金属的复合镀层。这类镀层可以提供增强、抗磨、自润滑、荧光、彩色、电磁、消毒以及磨削能力等种种附加的功能特性，因而具备了广阔的研发和应用前景。应用这种镀层来自润滑、产生荧光和制造磨削器具等，都是这种镀层应用的实例。

通过半个多世纪的发展，如今电镀层已经应用于几乎所有的生产和生活领域。在其中，研发新的具备拥有的功能性的镀层是发展的重点之一。为了能满足更高的要求，就需要新的品种和新的工艺。但无论如何，科技发展和工程设计的需要、市场的需求、质量、成本和环保一直左右着表面技术的应用和发展。市场能顺利开拓，便往往成为新技术研发和推广成功的标志。

由于镀层品种和功能的日益增多，也便于适应近年来对产品个性化、多样化和更新换代快的消费趋势。更柔性化的生产、利用电脑和网络以求适应也将成为必然的趋势。