电镀体育器材的表面处理技术研究

在全民健身热潮推动下，大众对运动的热情不断高涨，加之我国成功举办了多次国际性体育赛事，体育健身行业迎来了发展高峰期。与此同时，运动需求的增加带动了体育器材销量增加，生产厂家在保障基本使用性能的基础上，不断优化生产工艺提高产品性能，以满足消费者的要求。长久以来，体育器材多采用铜、铝、钢等金属材质和塑料、木材、玻璃等非金属材质，金属材质具有较强的抗冲击性能，非金属材料质量轻便，两者的结合能优化体育器材性能。但由于材料自身存在一定的使用寿命，且在使用中会存在生锈、脱落等风险，严重时可能造成人身伤害，所以为提升体育器材质量，生产厂家通常采用电镀工艺对体育器材进行表面处理，不仅能起到延长器材使用寿命的效果，还能提升器材光滑度及质感，带给人们更加舒适的运动体验。

1 电镀工艺概述

电镀工艺是现代工业生产的常用技术，能通过电解或其他化学作用将金属附着在材料表面，不同材料的金属镀层不仅能增加材料的金属质感，优化产品外观，还能通过不同组合搭配，使材料具备抗导电、抗腐蚀、耐磨损等特殊性能。在电镀加工过程中，阳极的镀层金属会在电镀液作用下，以金属阳离子形式沉积在阴极待镀件表面，生产厂商会根据产品性能要求，选择合适的电镀材料。

1.1 电镀工艺分类

电镀工艺根据电镀对象可分为金属电镀和非金属电镀两大类，为确保体育器材表面镀层稳定性，减少起皮、脱落、分层等现象的发生，通常会在电镀前进行抛光及预处理。

作为电镀前的重要工序，抛光主要用于提高体育器材表面的均匀度。以铝合金体育器材为例，由于多数器材直接暴露在户外，风吹雨淋会造成材质发生结构性腐蚀，同时空气氧化也会在器材表面形成致密氧化膜，而氧化膜在电镀过程中会抑制金属离子在待镀器材表面的附着力，因此迫切需要通过抛光处理，提高体育器材的电镀效果。近年来，随着计算机和自动化技术的发展，抛光工艺逐渐智能化。通常而言，铝合金体育器材要经过粗抛、半精抛、精抛三道程序。首先，针对表面质量较差、缺陷较多的体育器材，粗抛能去除约75%的表面沙孔，使器材表面粗糙度满足基本要求。其次，半精抛对铝合金体育器材进行进一步加工，能够去除约15%的深层划痕及缺陷。最后，通过进一步精抛处理，能使整个器材达到出厂要求。

抛光后，金属电镀前处理工艺大致包括浸酸、除油、漂洗、预镀等工序。首先，浸酸主要去除金属待镀件表面氧化物，暴露金属器材机体以提高镀层附着力；其次，除油是在保持金属光泽的基础上除去待镀件表面污物，减少对后续电镀溶液沉积率的影响；再次，漂洗是借助专业清洗剂去除金属待镀件表面的油污；最后，将体育器材金属原材置于镀槽内，在其表面快速镀上一层薄膜，进一步增加电镀层与器材表面的附着力。非金属电镀前处理工艺则包括除油、粗化敏化、活化、电镀等工序，首先利用酒精或碱液对体育器材表面进行清洗，去除表面油污、脱模剂等成分；其次，通过化学或机械法对器材非金属表面进行粗化处理，扩大镀层与镀件表面接触面，其中玻璃、陶瓷等体育器材需要经过机械与化学两次粗化，树脂材料仅需要一次化学粗化；粗化处理后采用亚锡盐进行敏化处理，在非金属器材表面均匀附着一层；之后，活化处理能将金属离子转化为金属颗粒；最后，活化生成的金属颗粒可作为催化剂加快镀层附着。经过一系列的前处理后，能够提高电镀层在体育器材表面的附着力，而这些镀层根据其功能可分为装饰性镀层、功能性镀层及防护性镀层，再经过镀后处理达到生产要求。

1.2 电镀工艺对体育器材性能的影响

电镀作为常用的表面处理技术，应用范围遍布生活的各个角落。对于体育器材而言，表面电镀处理不仅能提升体育器材的安全性能，也丰富了产品的外观，增强了产品对人们的吸引力。下文以哑铃、碳素羽毛球拍、跑步机等实例，简述金属电镀与非金属电镀对体育器材性能的影响。

哑铃作为不受场地影响的力量型体育器材，在各类健身场所较为常见。通常而言，哑铃以铸铁为基体通过电镀处理具备耐腐蚀、触感光滑等特点。其一，作为经常与人体直接接触的体育器材，要严格检查器材表面光滑度。电镀处理能降低器材表面毛刺发生率，减少运动损伤发生概率。其二，表面电镀能提高焊接性能，在不影响原有材质性能的基础上，使各部件连接更加牢固。其三，人们在使用哑铃过程中，不免会有部分油脂、汗水等成分残留腐蚀器材，加之使用过程中不同程度的磨损，在缺乏定期维护的情况下很容易存在安全隐患，电镀铬、镍等不锈耐磨金属能显著提高哑铃耐磨性，延长其使用期限。

非金属电镀在体育器材性能优化上的表现主要包括耐用性、安全性、美观度。其一，非金属材料作为部分技巧性运动的常用材料，较低的自重性可有效降低运动消耗，同时电镀处理后的非金属材料脆性降低，使用寿命得到提升。电镀碳素羽毛球拍具有优良的耐腐蚀及耐磨性，且在出厂时要经历碰撞、弯曲、酸碱腐蚀等一系列测试，最大限度保障体育器材的性能。其二，非金属材料电镀在安全性能方面表现优秀。塑料篮筐在高强度的冲击力作用下容易发生断裂，表面电镀处理后不仅抗腐蚀性能提高，也具备优良的弹性系数。其三，非金属材料电镀能增加金属化质感，且不同金属具备红、蓝、绿等多种色泽，使体育器材的外观更具时尚性。作为碳素羽毛球拍电镀不同的金属，不仅能使外观色彩更加多样化，也为器材本身增加了一层保护膜，使器材耐磨损程度明显增加。

对于一些依靠电力运转的体育器材，电镀处理能保证器材稳定运行。以跑步机为例，其工作原理主要依靠电力带动跑步带转动，人朝反方向移动达到室内跑步的效果，但由于跑步机在运行中振动较大，极易出现电路故障而造成跑步带运转异常，非金属电镀能增强电线与电路板的附着力，降低跑步机故障发生率。此外，多数体育器材为公共用品，且运动过程中身体处在“打开”状态，更容易受到细菌、病毒侵扰。为提升器材自身卫生程度，多数器材需要定期消毒处理，而随着材料科学的发展，部分生产厂家会在体育器材表面电镀银，借助金属银的杀菌性能，减少病菌传播。

2 体育器材表面电镀处理的影响因素

体育器材表面电镀效果会受到多种因素的影响，综合考虑器材的实用性、安全性及功能性，将影响因素归纳为形状和粗糙度两方面。一是体育器材形状对电镀效果的影响。与普通工业零件不同，体育器材各部件通常根据不同运动需求设计，形状上存在较大的差异，其中以管状、球状、拼装等形状居多。在对此类复杂体育器材表面进行电镀时，在凹陷处、弯折处、孔口等位置会出现电镀层厚度不均。而生产厂家针对这些复杂镀件，通常会采用拆分电镀再组装的方式，或制作专用模具进行电镀之后再脱模处理，这种方式能有效减少镀层不均匀、翘边等情况的发生。二是体育器材表面粗糙度对电镀效果的影响。受到加工方式、原材料、运行磨损等因素的影响，体育器材表面会产生微小间距或不平整问题，且不同原材料的器材表面粗糙度差异较大。此外，部分体育器材安装配件较多，较多的孔位及螺纹面也会造成表面粗糙度增加。研究发现，电镀元件表面粗糙度与电镀处理后镀层表面粗糙度呈正相关，且镀层附着力降低，更容易锈蚀脱落，而且即使加厚镀层仍无法获得无孔隙镀层。因此，生产厂家对于器材表面粗糙度有严格的要求，一般需要控制在镀前0.2 μm以内。生产厂家除对镀件进行抛光预处理外，还会通过测算器材表面粗糙度对电镀液进行调整，进一步提升镀层附着力、硬度及紧密度。

3 电镀工艺在体育器材表面处理中的具体应用

电镀工艺不仅能优化体育器材性能及外观，还能帮助企业节省开支。而对于使用者而言，电镀体育器材能降低器材磨损速率，延长器材的使用周期，对于体育行业长远发展具有重要价值。

3.1 在提高运动效能中的作用

随着电镀工艺的持续优化，其在体育器材生产中的优势愈发明显，特别是在提升运动成效方面表现出众。电镀工艺除增强体育基本的耐磨损、强度高、抗阻性能外，还能提高运动员的运动效能。一方面，电镀生产的体育器材在运动过程中震动较小，能保障器械稳定运行。例如，电镀生产的自行车车架减震效果好，且整体结构较为稳定，能帮助运动员在比赛中保持良好的状态，最大限度提升运动状态。另一方面，电镀体育器材质量轻便，不会对运动员产生负担。特别是对于排球、羽毛球、乒乓球类运动而言，电镀球拍自身重量较轻能延迟运动疲劳发生时间。

3.2 在降低运动成本中的应用

电镀体育器材自身稳定性高，能长久保持原貌，且处理后器材经久耐用，减少了使用者器材更换频率，为运动员节约了运动成本。此外，当前社区及广场地区，公益性户外体育器材较多，长期暴露在高温、紫外线、风雨等复杂环境中，器材表面破损概率增加，需要专业人员定期维护，由此增加了运营及维护成本，而电镀工艺则能针对性解决此问题，避免户外体育器材因缺乏维护而产生的频繁更换，减少了公共体育器材支出。

3.3 在智能体育运动中的应用

随着现代社会的发展，人们的生产生活更加便利化，加之人们参与户外运动的时间有限，对自动化、智能化室内体育器材需求较高，如椭圆机、动感单车、跑步机等。这些智能体育器材通常需要内嵌智能系统及传感器以实现联网数据传输，传感器的电子元件中包含塑料、橡胶等材质，电镀铜、银等金属能在不增加材料重量的基础上使非金属材质具备导电性，以电磁波形式实现数据高效传输。另外，电镀也会使部分器材零件具备抗导电性能，使得体育器材使用更加安全，避免出汗引发的触电事故。

随着电镀工艺及原料的丰富，电镀生产更加自动化，生产效率及品质控制能力得到提升。而且体育器材产业与电镀产业的结合，能以先进电镀工艺优化器材性能，还能结合器材特殊需求，将新技术、新材料引入体育器材生产中，生产出性能、质量、美观度均较优的产品。与此同时，我们仍需正视电镀工艺规模化生产中存在的问题，加强对前处理、电镀、质量把控等环节的优化，注重硬件设备及工艺研发，切实推动体育器材产业的健康发展。