電鍍行業(yè)的前期準(zhǔn)備-電鍍的鍍液與工藝選擇

• 來(lái)源：未知更新時(shí)間：2017-04-05點(diǎn)擊：1195次

• 前言：在選擇電鍍?cè)O(shè)備之前，我們要先要有自己的工藝流程，而工藝流程就與我們電鍍的鍍液與工藝選擇息息相關(guān)！

  (一)鍍液選擇 

      鍍液與工藝參數(shù)的選定，是產(chǎn)品進(jìn)行電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由產(chǎn)品的要求來(lái)確定。目前能采用的工藝已經(jīng)很多，不同的配方和工藝條件可以 很容易地查到。選擇鍍液的配方和配套的工藝，首要的是能針對(duì)性地滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，其次便是考慮可能得以實(shí)施的環(huán)境和條件。

      產(chǎn)品要求電鍍，一般大多是為了裝飾防護(hù)或者增強(qiáng)其功能。無(wú)論是何種目的，所鍍出的鍍層都必須是一層均勻的完整覆蓋，這是最基本的要求。如果被鍍件形狀復(fù) 雜，或具有小的內(nèi)孔、凹陷或盲孔，或者材料與表面很特殊，電鍍工藝就必須細(xì)致研究分析后才確定，以便滿足這些特殊情況。鍍液是否能具備足夠的宏觀與微觀分 散能力，顯然是必須要考慮的。

      通常電鍍?nèi)芤旱呐浞酱篌w上可以分為兩類(lèi)。按照電極上離子交換時(shí)具備的形態(tài)，簡(jiǎn)單的水合離子和加入絡(luò)合劑或鰲合劑后生成的較復(fù)雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結(jié)晶結(jié)構(gòu)和特性等方面都有明顯差別。如果零件形狀并不特別復(fù)雜，鍍層也能滿足要求時(shí)，宜盡量選用較簡(jiǎn)單的鍍液配方。這樣不僅成本低，易于控制和管 理，而且更重要的是污水也較易治理。

      對(duì)于一種實(shí)用的電鍍?nèi)芤?，下列?xiàng)目須著重考慮。

      1溶液的總體濃度

      離子濃度高可以提高容許的極限電流密度。但材料的成本也上升。隨之鍍液從槽內(nèi)帶出的損耗和引起的污水處理成本也增加。

      2添加的組分

      鍍液中添加的組分不宜太多，否則難于控制和調(diào)整，實(shí)際上無(wú)法保持工藝的穩(wěn)定。即便是非分解性的組分，也會(huì)帶來(lái)分析和調(diào)整的困難。組分的壽命也要考慮，會(huì)自 行分解或在電解過(guò)程中發(fā)生變化、半衰期短的盡量不用。有些化合物加入后十分有效，但污水難于處理的也不宜加入，否則會(huì)遇到環(huán)境污染的限制。有毒物質(zhì)更要慎 加。

      3溶液的工作溫度

      常溫工作的電鍍?nèi)芤寒?dāng)然比較理想，可以節(jié)省設(shè)備投資和能源消耗。但工作溫度區(qū)間不宜太窄，否則仍避免不了要配備加溫設(shè)施，甚至配備冷卻設(shè)備。總體來(lái)講，鍍 液要求加溫并不一定都會(huì)提高成本，這要看實(shí)際要保持的溫度和相應(yīng)獲得的好處。綜合的效益取決于選擇協(xié)調(diào)的工藝。

      4相應(yīng)的配套工藝

      一般地說(shuō)，選用的鍍液要具備較高的操作柔性。對(duì)操作要求苛刻的鍍液并非好的鍍液。有些鍍液效果雖好，但對(duì)輔助工作要求條件很敏感，必將在生產(chǎn)中窮于應(yīng)付。 鍍液不宜過(guò)分地要求工藝配套，或者容許參數(shù)范圍過(guò)窄，以避免難于監(jiān)控和調(diào)整維護(hù)。例如要求表面準(zhǔn)備過(guò)嚴(yán)，便相應(yīng)要增加成本和廢品率。

      5研發(fā)與生產(chǎn)

      電鍍?cè)诤艽蟪潭壬鲜欠?wù)性的工藝，而其本身從化學(xué)和電化學(xué)角度也是一種較復(fù)雜的工藝系統(tǒng)。電鍍工藝的選擇實(shí)際上還與產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)、零件的材料和加 工方法、組件和部件的裝配過(guò)程、產(chǎn)品的貯存環(huán)境和貯存期、使用的條件與預(yù)期壽命等諸多因素息息相關(guān)。自身的特點(diǎn)還有工藝的穩(wěn)定性和柔性、與人力資源和環(huán)境 要求的協(xié)調(diào)、材料的供應(yīng)和能源配備等等。因此，特別是對(duì)于新的工藝研究，必須有中間放大和開(kāi)發(fā)的過(guò)程以找出問(wèn)題，否則不適應(yīng)和被動(dòng)常會(huì)發(fā)生。

      (二)穩(wěn)態(tài)與介穩(wěn)沉積

      1穩(wěn)態(tài)沉積

      實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)沉積，可以控制恒定電價(jià)，也可以控制恒定電流。恒電位有利于針對(duì)極化和析出電位來(lái)監(jiān)控，以便在一定的沉積電位下控制沉積的離子品種、合金成分、電 流效率等，并可以省去隨著生產(chǎn)情況變化而調(diào)控電流。但是這種操作須用參比電極構(gòu)成三電極系統(tǒng)，對(duì)于大的設(shè)備特別是電流分布復(fù)雜時(shí)生產(chǎn)實(shí)踐不易。恒電流操作 控制相對(duì)比較容易，所以在生產(chǎn)上大多采用控制電流的方法。

      通常習(xí)慣按照鍍液的要求，選定適宜的電流密度及可容許的偏差范圍，給足所需的電流密度并使之保持穩(wěn)定。當(dāng)采用常規(guī)的恒穩(wěn)直流時(shí)，這種操作也比較方便。恒定的電流易于直接與法拉第沉積量相聯(lián)系。但是在這種情況下，鍍液的狀態(tài)對(duì)于沉積速度和質(zhì)量而言便會(huì)是第一位的。

      通常采用的鍍液多為單鹽或加入絡(luò)合劑來(lái)組成。常用的單鹽有硫酸鹽、氯化物、氟硼酸鹽等，少數(shù)情況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等復(fù)雜一些的酸鹽。許多單鹽傾向于在一級(jí)電離中便離解為所需的金屬離子，并以水化形式存在于溶液內(nèi)。

      絡(luò)合型的鍍液通常是加入經(jīng)選擇的絡(luò)合劑或鰲合劑。例如：氰化物、氨或強(qiáng)堿、焦磷酸鹽、氨三乙酸’(等，一些有機(jī)物也常被采用。這些鍍液往往要經(jīng)二級(jí)電離來(lái)提供所需的金屬離子，因而放電過(guò)程的單鹽復(fù)雜。但是其極化特性和宏觀分散能力一般比單鹽要好。

      這兩類(lèi)鍍液維持穩(wěn)定沉積的機(jī)制并不相同。用簡(jiǎn)單鹽類(lèi)的鍍液常依靠游離的酸堿來(lái)調(diào)節(jié)離子的活度，或利用同離子效應(yīng)。)*值的監(jiān)控對(duì)這種鍍液也很重要，為此常 須加入緩沖劑。導(dǎo)電劑也是常有的組分，并常有同離子效應(yīng)的雙重作用。絡(luò)合型或加鰲合劑的鍍液須監(jiān)控其反應(yīng)后的富裕量，即游離的絡(luò)合劑濃度以保持反應(yīng)物的穩(wěn) 定和維持絡(luò)合平衡，因而操作控制要復(fù)雜一些。單鹽的溶液有時(shí)也采用復(fù)鹽，而絡(luò)合型的鍍液也可能存在兩種或更多的絡(luò)合物。

      當(dāng)保持電鍍?nèi)芤涸诤愣ǖ臏囟取⒉患訑嚢璨⑶医o定恰當(dāng)?shù)碾娏髅芏葧r(shí)，如無(wú)其他附加因素或場(chǎng)強(qiáng)的影響，電鍍過(guò)程可以處于相對(duì)的定態(tài)。實(shí)際上鍍層的質(zhì)量和沉積的速度取決于電鍍?nèi)芤汉凸に噮?shù)的穩(wěn)定。不適當(dāng)?shù)臄_動(dòng)將損害電鍍質(zhì)量。

      各種添加劑包括促進(jìn)細(xì)晶、改善分散能力、實(shí)現(xiàn)整平提高平整度以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專(zhuān)用性較強(qiáng)并目效果視情況而異。許多具體的產(chǎn)品業(yè)已商品化。這 些添加劑大多是依靠在電極界面上的吸附來(lái)起作用，因而往往是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有機(jī)物，有時(shí)是數(shù)種物質(zhì)混配。這些添加劑大體上是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)尋覓，目前還沒(méi)有統(tǒng)一可 行的理論指導(dǎo)來(lái)挑選。

      添加劑有損耗性和無(wú)損耗性的兩類(lèi)，后者僅因鍍件帶出而消耗。電解常使有機(jī)物在電極表面分解，因而添加劑應(yīng)隨電鍍量的增加而補(bǔ)充。分解后的產(chǎn)物是否有害也要 考慮，否則在補(bǔ)充添加劑的同時(shí)要定期清理鍍液。添加劑中有許多也帶有表面活性，因此往往利用表面張力的測(cè)試來(lái)監(jiān)控。!!!關(guān)系也是一種監(jiān)控的方法。多數(shù)情 況下添加劑的消耗量要通過(guò)研發(fā)階段及中間放大過(guò)程來(lái)總結(jié)。有時(shí)在生產(chǎn)中不進(jìn)行測(cè)試而按鍍槽的實(shí)際生產(chǎn)量即安培小時(shí)數(shù)來(lái)補(bǔ)充添加。許多商品添加劑因?yàn)橄Ｍ?分保密而建議采用這種添加方法以避免化驗(yàn)和監(jiān)測(cè)。鍍層質(zhì)量對(duì)添加劑的品種和加入量很敏感，所以要慎重選擇和監(jiān)控，特別是不知道成分時(shí)，否則易出質(zhì)量事故。 赫爾槽測(cè)試也很有用。

      2介穩(wěn)沉積

      電流密度的大小，在很大程度上決定電鍍的速度，所以一般都希望能用較高的電流密度和寬廣的電流密度容許范圍，這樣便能鍍得較快，并且方便操作。寬廣的電流 容許范圍有利于大的和復(fù)雜形狀的鍍件取得厚度和結(jié)構(gòu)較為均勻的鍍層。與此同時(shí)，也希望有較高的電流效率和電流效率的穩(wěn)定性，因?yàn)檫@不僅是鍍速問(wèn)題，也能減 少能耗。

      實(shí)踐上的電流密度并不等同于理論電流的極限，即在傳質(zhì)控制下使電極界面處的離子濃度降低到零。實(shí)際生產(chǎn)中要求的是能夠在被鍍零件上鍍出好的鍍層的最高可用 的電流密度。在這里，工程需要是主要的考慮。所以，在電鍍生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的電流密度，或者說(shuō)一般意義上的極限電流密度要比理論值低很多。高于這個(gè)實(shí)用的極 限一般只能用于暫時(shí)，例如鍍鉻時(shí)，短時(shí)提高起始電流以求獲得較好的覆蓋。

      傳統(tǒng)的提高可用電流密度的方法首推攪拌。對(duì)電鍍?nèi)芤旱臄噭?dòng)，包括機(jī)械或空氣攪拌、連續(xù)泵送、運(yùn)動(dòng)鍍件等方法，有助于鍍液內(nèi)的傳質(zhì)，從而往往可以較大幅度地 提高可用的電流密度。但攪拌必須均勻，否則無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻。同時(shí)攪拌也可以使溶液內(nèi)的沉渣漂浮，易于導(dǎo)致鍍層變壞。

      為了消除單純的攪拌所帶來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)也能在提高鍍速的同時(shí)改善鍍層結(jié)構(gòu)和外觀質(zhì)量，上個(gè)世紀(jì)年代興起了周期換向電流電鍍的方法。通過(guò)短時(shí)的將鍍件從陰極 轉(zhuǎn)為陽(yáng)極，便使鍍層進(jìn)入一個(gè)溶解過(guò)程。這種方法可以改善鍍層結(jié)構(gòu)，減少氣孔，同時(shí)也有拋光作用而使鍍層更為光滑細(xì)致。

      通過(guò)電流的周期換向和變動(dòng)以及各種不同攪拌的方法，可以看到，對(duì)于恒定電流的維持穩(wěn)態(tài)的沉積時(shí)，如果利用不同場(chǎng)強(qiáng)來(lái)施加擾動(dòng)，便有可能獲得較好的效益。實(shí)際上可以施加到電鍍過(guò)程的種種擾動(dòng)，可以包括電場(chǎng)、力場(chǎng)、磁、熱、聲、光等各個(gè)方面。