電鍍的鍍液與（yǔ）工藝選擇

 (一)鍍液選擇 

鍍（dù）液與工藝參數的選定，是產品進行電鍍（dù）前（qián）必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由產品（pǐn）的要求來確定。目前能采用的工藝已經很多，不同的配方和工（gōng）藝條件可以 很容易地查到。選（xuǎn）擇（zé）鍍液的配方和配套的工藝，首要的是能針對性地滿足產品的質量要求，其次（cì）便是考慮可能得以實施的環境和條件。

 產品要求電鍍，一般（bān）大多是為了裝飾防護或者增強其功能。無論是何（hé）種目的，所鍍出的鍍層都必須是一層（céng）均勻的完（wán）整覆蓋，這是最基本的要求。如果被鍍件形狀複 雜，或具有小的內孔、凹陷（xiàn）或盲孔（kǒng），或（huò）者材料與表麵很特殊，電鍍工藝就必須細（xì）致研究分析後才確定，以便滿足這些特殊情況。鍍（dù）液（yè）是否能具備足夠的（de）宏觀與微觀分 散（sàn）能力，顯然是必須要考慮（lǜ）的（de）。

 通常（cháng）電鍍溶液的配方大體上可以分為兩類。按照電極上離子交換時具備的形態，簡單（dān）的水合離子和加入絡合（hé）劑或鼇合劑後生成的較複雜離子。在分散能（néng）力、電鍍速 度、鍍層結晶結構和特性等（děng）方麵都有（yǒu）明顯差別。如果零件形狀並不特別複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量選用（yòng）較簡單的（de）鍍液配方。這樣不僅成本低，易於控（kòng）製和管 理，而且更重（chóng）要的是汙水也較易治理。

 對於一種實用（yòng）的電鍍溶液，下列項目（mù）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（de）成（chéng）本也上升。隨之鍍液從槽內帶出的損耗和引起的汙水處理成本也（yě）增加。

  2添加的組分

 鍍液中添加的組分不宜太多，否則難於控製和調整，實際上（shàng）無法（fǎ）保持（chí）工（gōng）藝（yì）的穩定（dìng）。即便是（shì）非分解（jiě）性的組分，也會帶來（lái）分析和調整的困難。組分的壽命也要考慮，會（huì）自 行分解或在電解過程中發生變化、半衰期短的盡量不用。有些（xiē）化合物加入後十分有效，但汙水難於處理的也不宜加入，否則會遇到環境（jìng）汙染的限製。有毒物（wù）質更要慎 加。

 3溶（róng）液的工作溫度

 常溫工作的電（diàn）鍍溶液當然比較理想，可以節省設（shè）備投資和能源消耗。但（dàn）工作溫度區（qū）間不（bú）宜太窄，否則仍避免不了要配備加（jiā）溫設施，甚至（zhì）配備（bèi）冷卻設備。總體來講，鍍 液要求加溫並不一定都會提高成本，這要看實際要保持的溫度和（hé）相應獲得的好處。綜合的效益取決於選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一般地說，選用的鍍（dù）液要具備較高的操作柔性（xìng）。對（duì）操作（zuò）要（yào）求苛刻的鍍液並非好的鍍液。有些鍍液效果雖好，但對輔助工作要求條件很敏感，必將在（zài）生產中窮（qióng）於應付。 鍍液不宜過分（fèn）地要求工藝配套，或者容許參數範圍過窄，以避免難於監控和調整維護。例如（rú）要求表麵準備過嚴，便相應要增加成本和廢品（pǐn）率。

 5研發與生產

 電鍍在很大程（chéng）度上是服務（wù）性的工藝，而其本身（shēn）從化（huà）學和電化學角度也（yě）是一種較複雜的工藝係統。電鍍工藝的選擇實際上還與產品本身的設計和（hé）結構（gòu）、零件的材料（liào）和加 工方法（fǎ）、組件和部件的（de）裝配過程、產品的（de）貯（zhù）存環境和貯存（cún）期、使用的條件與預期壽命等諸多因素息（xī）息相關。自身（shēn）的特點還有工（gōng）藝的（de）穩定性和柔性、與人力資源和環境 要求的協調、材料的供應和能（néng）源配備等等。因（yīn）此，特（tè）別是對於新的工藝研究，必須有中間放大和開發（fā）的過程以找出問（wèn）題（tí），否則不適應和被動常會發（fā）生。

 (二（èr）)穩態與（yǔ）介穩沉積

 1穩態沉積

 實現穩態沉（chén）積，可以控製恒定電價，也可以控製恒定電流。恒電位有利於針對極化和析出電位來監控，以便在一定的沉積（jī）電位下控製沉積（jī）的離子品種、合（hé）金成分（fèn）、電 流效率等，並可以（yǐ）省去隨著生產情況（kuàng）變化而調控電流。但是這種操作須用參比電極構成三電極係統，對於大的設備特別是電流分布複雜時生產實踐不易。恒電流操作 控製相對（duì）比較容易，所（suǒ）以（yǐ）在（zài）生產上大多采用控（kòng）製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的要求（qiú），選定適宜（yí）的電流密（mì）度及可容許的偏差範圍，給足所需的電流（liú）密度並使之保持穩定（dìng）。當采用常規的恒穩直流時，這種操作也比較方便。恒定的電流易於直接與法拉第沉積（jī）量相（xiàng）聯係。但是在這種情況下，鍍液的狀態對於沉積速度和質量而言便會是第一位的。

 通常（cháng）采用的鍍液多（duō）為單鹽或加入絡合劑來組（zǔ）成。常用的單鹽有硫酸鹽、氯化（huà）物、氟硼酸鹽等，少數情況也采（cǎi）用氨基磺酸、乙酸、檸（níng）檬酸等複雜（zá）一些的酸鹽。許多單鹽（yán）傾向於在一級電離中便離解為所需的（de）金屬離子（zǐ），並以水化形式存在於溶（róng）液內。

 絡（luò）合型的鍍液通常是加入經選擇的（de）絡（luò）合劑或鼇合劑。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。這些鍍液往往要經二級電離來（lái）提供所需的（de）金屬離子，因而放電過程的單鹽複雜。但是其極（jí）化（huà）特性和宏觀分散能力一般比單鹽要好。

 這兩類鍍（dù）液維持穩定沉（chén）積的（de）機製並不相同。用簡單鹽類的鍍液常依靠遊（yóu）離的酸堿來調節離子的活度，或利用同離子效應。)*值的監控對這種鍍液也很重要，為此常 須加入緩（huǎn）衝（chōng）劑。導電劑也是常有的組分（fèn），並常有同離子效應的（de）雙重作用。絡合型或加鼇合劑的鍍液須監控其反應後的富裕量（liàng），即遊離的絡合（hé）劑濃度以保持反應（yīng）物（wù）的穩 定和維持絡合平（píng）衡，因而（ér）操作控（kòng）製要複雜一（yī）些。單鹽的溶液有時也采用複鹽，而絡合型的鍍液也可能存在兩種或更多的絡合物（wù）。

 當保持（chí）電（diàn）鍍溶液在恒定的溫（wēn）度、不加攪拌（bàn）並且給定恰當的電流密度（dù）時，如無其他附加因（yīn）素或場強的影響，電鍍過程可以處於（yú）相對的定態。實（shí）際上鍍層的（de）質（zhì）量和沉（chén）積的速度取決於電鍍溶液和工藝參數的穩定。不適當的擾動將損害電鍍質量。

 各種（zhǒng）添（tiān）加劑包括促進細晶、改善分散能力、實（shí）現（xiàn）整平提高平整度（dù）以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專用性較強並目效果視情況而異。許多具體的產品業已（yǐ）商品化。這 些添加劑大多是依（yī）靠在電極界（jiè）麵上的吸附來起作（zuò）用，因而往往是複雜結構的有機（jī）物，有時是數種物質混配。這些添加（jiā）劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒有統一可 行的理論（lùn）指導來挑選。

 添加劑有損耗性和無損耗性的兩類，後者僅因鍍件帶出而消耗。電（diàn）解常使有機物在電極表（biǎo）麵分解，因而添加劑應隨（suí）電鍍量的增加而補充。分解後的（de）產物是否有害也要 考慮，否則在補充添加劑的（de）同時要定期清理鍍液。添加劑中有許多也（yě）帶有表麵活（huó）性，因（yīn）此往往利用表麵（miàn）張力的測試來監控。!!!關係（xì）也是（shì）一種監控的方法（fǎ）。多數（shù）情 況下添加劑的消耗量要通過研發階段及中間放大（dà）過程來（lái）總（zǒng）結。有時在生（shēng）產中不進行測試而按鍍槽的實際生產量（liàng）即安培小時數來（lái）補充添加。許多商品添加劑因為希望成 分保密而建議采用這種添加方法以避免（miǎn）化驗和監測。鍍層質量對添加劑的（de）品（pǐn）種和加入量很敏感，所（suǒ）以要（yào）慎重選擇和監控（kòng），特別是不知道成分（fèn）時，否則易出質量事故。 赫爾槽測試也很有（yǒu）用（yòng）。

2介穩（wěn）沉積

電流密度的大小，在很大程（chéng）度上決定電鍍（dù）的速度，所以一般（bān）都希望能用較高的電流密度（dù）和寬廣的電流密度容許範圍，這樣便能鍍得較快，並且方便操作。寬廣的電流 容許範圍（wéi）有利於大的和（hé）複雜形狀的鍍件取得厚度和（hé）結構較為均勻的鍍層。與此同時，也希望有較高的電流效率和電（diàn）流（liú）效率的穩定性，因為這不僅是鍍速問題，也能減 少能耗。

 實踐上的電流密（mì）度並不等同於理論電（diàn）流的極限，即在傳質控（kòng）製下使電極界麵處的離子濃度降低到（dào）零。實際生產中要求的是能夠（gòu）在被鍍（dù）零（líng）件上鍍出好的鍍層的最高可用（yòng） 的電流密度。在這裏，工（gōng）程需要是主要的（de）考慮。所以，在電鍍生產實踐中應用的電流密（mì）度，或者說一般意義上的極限（xiàn）電流密度要比理論值低很多。高於這個實用的極 限一般隻能用於暫時，例如鍍鉻時，短時提（tí）高起始電流以求獲得（dé）較好的覆蓋。

 傳統的提高可用電流密度的（de）方法首推攪拌。對電（diàn）鍍溶液的攪動，包括機械或空氣攪拌、連續泵送、運（yùn）動鍍件等方法，有助於鍍液內（nèi）的（de）傳質，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，否則無法（fǎ）保證產品質量（liàng）的均勻。同時攪拌也可以使溶液內的沉渣漂浮，易於導致鍍層（céng）變壞。

為了（le）消除單純的攪拌所帶來的問（wèn）題，同時也能（néng）在提高鍍速的同時改善鍍層結構和外觀質量，上個世紀年代興起了周期換向電流電鍍的方法。通過短時的將鍍件從陰極 轉為陽極，便（biàn）使鍍層進入一個溶解過程。這種方（fāng）法（fǎ）可以（yǐ）改善鍍層（céng）結構，減少氣孔，同時也有（yǒu）拋光作用而使鍍層更為光滑細致。

 通過電流的周期換向和變動（dòng）以及各種不（bú）同攪拌的方法，可以看到，對於恒定電（diàn）流的維持穩態的沉（chén）積時，如果利用不同場強來施加（jiā）擾動，便有可能獲得較好的效益。實際上可以施加到電鍍過程的種種擾動，可（kě）以包括電（diàn）場、力場、磁（cí）、熱、聲、光等各（gè）個方麵。

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