在“双碳”战略背景下，发展新能源汽车成为落实碳达峰、碳中和目标的重要举措。因此，优化新能源汽车的材料及零部件的加工工艺成为实现新能源应用的首要条件。新能源汽车的材料长期暴露在空气污染、雨雪冲刷、阳光直射等环境下，其力学性能及耐性会发生改变，存在潜在的安全风险。电镀工艺作为工业生产中常用的表面处理技术，通过电解作用在汽车原材料上镀金属膜，能够在提升原材料的防护性能的基础上，以金属质感提升汽车的美观度，并以其功能特性拓宽部分材料的应用领域。同时，新能源汽车的轻量化设计是实现节能减排的重要途径，电镀工艺在此过程中发挥着重要的作用。电镀工艺可以通过表面金属化处理来改变材料的性能及结构，从而丰富轻量化材料在汽车中的应用。本文对新能源汽车电镀工艺的应用现状进行分析，以期为新能源汽车质量的优化提供支持。

1、新能源汽车的研究现状

新能源汽车是指以非常规能源为动力的汽车，包括生物质燃料、天然气、氢燃料等。随着全球能源危机的加剧，各国政府鼓励研发新能源汽车，力求减少对化石燃料的消耗，降低温室气体的排放。从新能源汽车的发展来看，主要分为三个阶段。第一阶段是2006年之前，各国对新能源汽车的动力源摇摆不定，美国重点研究氢燃料电池，日本重点研究氢动力，欧盟重点研究生物燃料及氢燃料，中国则尚处于摸索阶段;第二阶段是2007~2011年，各国明确提出新能源汽车战略要求，并以锂电池研发为主，纷纷出台了关于新能源汽车的优惠政策，并逐步完善了相关基础设施配备，新能源汽车的市场规模得到扩大;第三阶段是2012年至今，各国政府持续推进新能源汽车战略，在维持消费补贴的同时加大了对汽车碳排放的控制力度，其中美国政府规定，汽车制造商必须出售一定数量的新能源汽车，否则需强制缴纳碳税。

随着国民经济的发展，我国的人均汽车保有量持续增加，汽车能耗及排放量问题随之增加。为此，我国政府积极推广新能源汽车计划，推动我国电动车行业发展。但是，该项目依赖大量的资金及技术投入，需要逐步完善对汽车各方面性能及核心部件的研究，这样才能提升我国新能源汽车的市场竞争力。

2、电镀工艺在新能源汽车中的应用范围 

2.1 电镀防腐蚀处理

新能源汽车的零部件主要由金属、有机及无机材料构成。在新能源汽车的使用过程中，环境变化、污染气体以及道路异物等均可能使零部件出现受损、老化、变形、腐蚀等情况。电镀工艺能对材料表面进行防腐蚀处理，延长材料的使用周期。其中，金属零部件的腐蚀情况与材料的表面状况、组分及环境(温度、湿度)相关;有机材料在汽车服役期间存在老化现象，会造成密封性差、脆化等问题;由碳纤维、碳黑、疏水剂构成的电池气体扩散层是影响电池稳定性的重要组分，其厚度、表面处理状态等会造成电池热传导受阻，进而导致电机材料发生腐蚀。

考虑到新能源汽车电池金属双极板易腐蚀的问题，可采用电镀工艺来保障电极的整体性能。金属双极板不同基材表面的镀层存在差异，不同的镀膜能保障电池的导电性及耐腐蚀性。对于不锈钢或钛合金双极板，可以通过电镀Ni-W-P、Ni-Cu-P、Ni-Cu镀层来提高其性能。同时在采用电镀工艺之前，对基体材料进行预处理能提高镀层的牢固性。金属双极板的阳极侧表面选择应力较低的电镀镍工艺，使镀层的结合力、导电性及耐腐蚀性提升;或通过调整电镀镍工艺的参数，使镀层具备一定的疏水性，从而保证电池在运行过程中不易被电解质溶液所浸湿。

2.2 电镀美观处理

电镀工艺不仅能提升汽车零部件的耐腐蚀性、抗冲击能力，还能美化汽车的外观，吸引消费者的关注，进而激发其购买欲。以新能源汽车的轮毂为例，对其进行电镀处理能使其外表更具吸引力，从而提升整车的美观度。轮毂电镀主要包括镀银、水电镀、纯电镀几种。镀银和水电镀能使轮毂获得光滑、有质感的外观，但其抗石击、耐腐蚀性和稳定性均较差，适合追求美感与新鲜感的年轻群体;纯电镀的生产成本高、稳定性及持久性强，适合追求品质的中年人。

基于产品外观的电镀工艺被称为装饰性电镀。新能源汽车轮毂的装饰性电镀即对其表面进行铸造热处理和抛光电镀处理，使轮毂表面附着一层锃亮的金属膜。与普通电镀不同，装饰性电镀的前处理时间较长，约30~40min,且随着金属镍成本的增加，装饰性电镀镍工艺也受到了影响，需要积极寻找金属镍的替代性材料，从根源上降低电镀成本。真空电镀工艺是在新能源汽车表面高温喷涂两层底料，之后将其置于真空电镀室内完成电镀。这种加工工艺极大地降低了电镀金属的使用量，可有效应对电镀成本上升问题。

3、电镀工艺在新能源汽车的具体应用

随着全球对新能源汽车的关注度的增加，相关材料及加工工艺的发展逐渐深入。电镀工艺可以通过表面覆膜的方式来改变原材料的性能，对新能源汽车的品质提升、外观优化和轻量化发展均具有重要意义。在新能源汽车的材料构成中，钢材料占车辆总重量的55%~60%,铸铁材料占12%~15%,塑料材料占8%~12%,铝合金材料占6%~10%,复合材料占4%,玻璃和陶瓷共占3%,其他材料占10%。

3.1 车用金属电镀

金属材料在新能源汽车的车架、骨架(座椅、仪表盘等)、支架(转向柱)、轮毂等方面得到了应用，是保持汽车的整体结构的基础。为满足金属材料在恶劣服役环境下的表面防护需求，通常采用电镀工艺对其进行表面处理。

钢材料是新能源汽车中占比最大的材料，通常采用电镀锌工艺对其进行表面处理，但在复杂的服役环境下，锌镀层的耐腐蚀性无法满足应用需求。与单纯的镀锌不同，锌铁合金、锌镍合金、锌钴合金、锌锰合金的耐腐蚀性更受汽车厂商青睐。相比于普通的电镀零件，新能源汽车所采用的高强度钢材料电镀工艺需满足中性盐雾腐蚀实验要求。其中，电镀镍锌合金的高强度钢具有更高的耐腐蚀性能，且其稳定的低磨损率、低氢脆敏感性能扩大材料的应用领域。近年来，研发人员通过在锌镍合金电镀液中添加纳米氧化物(氧化钛、氧化铝、氧化硅等)或第三种元素(铁、磷、钼、锰等)获得了复合镀层，这类镀层的耐磨性能更佳。此外，部分汽车厂商选择在高强度钢材料表面电镀锌或锌镍合金以获得彩色或蓝色镀层，在实现对材料表面进行遮色处理的同时，提升了材料的耐腐蚀性及抗磨损性。

作为钢材料的优良替代品，铝合金材料具有密度低、强度高、可塑性强等特点，成为了新能源汽车骨架、车款、气缸、活塞等部件的重要原材料。同样，在解决铝合金材料的耐腐蚀性问题方面，表面电镀工艺成为了主要手段，镀锌工艺也从最初的浸锌铁合金，发展为浸锌铁镍合金或浸锌铁镍铜合金，铝合金的镀层结合能力更强。6000系铝合金是众多新能源汽车厂商的首选材料，但由于其中含有少量的镁及硅成分，因此其硬度及耐腐蚀性较差。在铝合金材料表面电镀Ni-W-P合金，镀层的显微硬度可达到320~360HV,再经过热处理，镀层的硬度可达到600HV以上，同时可以具备良好的导电性能。

镁合金在新能源汽车零部件中的应用具有四方面的优势。其一，镁合金材料的密度小，将其应用在新能源汽车的零件中，能降低汽车的总重量;其二，相较于钢、铝等材料，镁合金的减震性能优良，能承受较大的冲击力及震动，在保障新能源汽车运行的稳定性方面表现良好;其三，镁合金的比强度、比刚度优良，在达到相同强度要求的情况下，所用的材料更少;其四，镁合金的回收利用成本低。当前，各国致力于开展高强度镁合金材料研究，研发方向主要集中在动力系统的零部件。但镁合金材料的化学性质活泼，容易氧化形成疏松多孔的氧化膜，从而进一步腐蚀材料。电镀工艺作为简单易行的表面处理手法，能对镁合金材料的表面进行改性处理，使其具备强耐腐蚀性。张淬在新能源汽车变形镁合金表面改性的实验研究中发现，电镀处理后的镀层较为致密，且与基体镁合金紧密结合，提高了镁合金材料的耐腐蚀性，同时热处理能够正向提升镀层的性能。

3.2 车用塑料电镀

在新能源汽车的设计中，研发人员不仅要考虑汽车零部件的强度及安全性，还要关注汽车整体的轻量化设计，减少重量造成的能源消耗。塑料作为高分子合成材料，因成本低、质量轻便、易加工成型等优势，被广泛应用于新能源汽车的内饰、外饰、结构件及功能件等的制作。塑料经电镀处理后能获得金属外观，增强自身的装饰性、机械强度及耐用性能。常见的车用塑料主要包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)和聚酰胺(PA)。

ABS是一种热塑性塑料，在新能源汽车领域常与其他聚合物混合制备程改性塑料合金。ABS/PC合金的耐热性、拉伸强度高，主要用于内外饰、车灯等具有高耐热需求的零部件的生产;ABSIPA合金的耐翘曲性强，具有亚光的特性，主要用于保险杠、装饰立柱、仪表盘等零部件的生产;ABS/PC(聚氯乙烯)合金的耐热性强，耐冲击、难燃自熄性佳，主要用于仪表盘、仪表外壳等有高阻燃需求的零部件的生产。ABS电镀主要包括前处理、化学镀、电镀三个阶段，其中镀前预处理、工艺简化和环保镀液升级是当前的研究热点。李璐等利用石墨烯复合导电浆料对ABS进行镀前处理，不仅提高了镀件的导电性，还使其具有了不易脱落的金属光泽。陈国华等用二维石墨烯材料对ABS进行预处理，在实现导电性优良、节约成本的同时，简化了原有的复杂工艺。

PP是一种轻质通用塑料，具备良好的耐热性、绝缘性和机械强度。在PP材料中加入增强剂、增韧剂等成分，可以通过改变其原有的分子结构来提高其综合性能。在PP材料内加入玻璃纤维，可得到刚性、耐热性极佳的纤维增强塑料，可用于生产发动机进气管、散热器风扇、空气滤清器等需进行高温工作的零部件;在PP材料中加入碳酸钙、滑石粉可改善材料的耐热性，这一方法常用于保险杠、仪表盘、立柱等零部件的生产;在PP材料中加入增韧剂，可使材料适用于生产具有高韧性需求的高档汽车结构件。普通PP材料的电镀采用二甲苯进行粗化处理，之后的敏化、活化工艺与ABS类似。电镀级PP是在PP材料中加入氧化锌、氧化钛等填料，经化学浸蚀得到粗糙表面，以提高镀层的附着力;除化学的浸蚀温度需设置在70~80℃外，其他电镀过程与ABS类似。导电型PP是在PP材料中加入质量分数为30%的石墨，从而获得导电性能，可按照金属材料电镀工艺进行处理。张小虎等采用异形填料与常规填料复配的形式得到了电镀级PP材料，在实现镀层结合力优良的同时降低了生产成本。

PA俗称尼龙，是具有优良的耐热性、耐磨性、阻燃性及力学性能的热塑性树脂，可与玻璃纤维及其他填料混合增强材料的性能。玻璃纤维增强PA可用于生产发动机及舱内塑料零部件;PA/ABS合金可用于生产后视镜、挡泥板、油箱盖等高耐性零部件;PA/PPE(聚苯醚)合金可用于生产挡板、护板、翼子板等高强度零部件。在对PA材料进行电镀处理前需要对其进行应力测试，以消除材料自身的内应力。刘春艳将偶联剂和稀土离子处理后的改性矿物与相溶剂加入到了PA材料中，改性处理后材料的刚性、韧性及电镀性能优良。仇峰涛等通过滑石粉及云母粉复配得到了PA6材料，材料的耐热性及稳定性显著提高，适用于车灯壳电镀件的生产。

4、结 语

随着新能源汽车产业的不断发展，新材料的研发和性能优化成为了行业关注的焦点。电镀工艺的广泛应用不仅使得材料具备了金属光泽，改善了零部件的美观度，还丰富了材料的力学性能及化学稳定性，提升了零部件的耐久性及安全性。未来，应持续改良电镀工艺，探寻新的高性能材料，从而推动新能源汽车产业创新发展。

来源：《环球电镀网》

免责申明：文章版权归原作者所有，如您（单位或个人）认为内容有侵权嫌疑，敬请立即通知我们，我们将第一时间予以更改或删除。