電（diàn）鍍（dù）的鍍液與工藝選擇

 (一)鍍（dù）液選擇

鍍液與工藝參數的選定，是產品進行電（diàn）鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由產品的要（yào）求來確定。目（mù）前能（néng）采用的工（gōng）藝已經很多，不同的配方和工（gōng）藝條件可以 很容易地查到（dào）。選（xuǎn）擇鍍液的配（pèi）方和配（pèi）套的工藝，首要的是能針對性地滿足產品（pǐn）的質量要求，其（qí）次便是考慮可能得以實施的環境和條（tiáo）件。 

產品要求電鍍，一般大多是為了（le）裝飾防護（hù）或者增強其功能。無論是何種目的，所鍍出的鍍層都（dōu）必須是一層均勻的完整覆蓋，這是最基本的要求。如果被（bèi）鍍件形（xíng）狀複（fù） 雜，或具有小的內孔、凹陷或盲孔，或者材料與表（biǎo）麵很（hěn）特（tè）殊，電（diàn）鍍工藝就必須細致（zhì）研究分析後才確定，以便滿足這些特殊情況。鍍液是（shì）否能具備足夠的宏觀（guān）與微觀分 散能力，顯然是必須要考慮的。

 通常電鍍溶液（yè）的配方大體上可以分為兩類。按照電極（jí）上離子交（jiāo）換時具備的形態，簡單（dān）的水（shuǐ）合離子和（hé）加入絡合劑或鼇合劑後（hòu）生成的較複雜離（lí）子。在（zài）分散能力、電鍍速 度、鍍層結晶結構和特性等方（fāng）麵都有明顯差別。如果零件形狀並不（bú）特別複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量選用較簡單的鍍液配方。這樣不僅成本低，易於控製和管 理，而且更重要的是汙水也較易治理。

 對於一種實用的電鍍（dù）溶液，下列項目須著重考慮。

 1溶液的總體（tǐ）濃度

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

 2添加的組（zǔ）分

 鍍液中添加的組分不宜太多，否則（zé）難於控（kòng）製和調整，實際上（shàng）無法保持工藝的穩定。即便是非分解性的組分，也會帶來分析和調整（zhěng）的困難（nán）。組分的壽命也要考慮，會自 行分解或在電解過程中發生（shēng）變化、半衰期短的盡量不用。有些化合物加入後十分有效，但汙水難於處理的（de）也不宜加入，否則會遇到環境汙染的限（xiàn）製。有毒物質更要慎 加。

 3溶液的工作溫度

 常溫工作的電鍍（dù）溶液當（dāng）然比（bǐ）較理想，可以（yǐ）節省設備投資和能源消耗。但工作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不了要配備加溫設施，甚至配備冷卻設備。總體來講，鍍 液要（yào）求加溫並不一定都會提高成本，這要看實（shí）際要保（bǎo）持（chí）的溫（wēn）度和相應獲得的好處。綜合的效益取決於選擇協調的工藝。

 4相（xiàng）應的配套工藝

 一般地說，選用的鍍液要具備較高的操作柔性。對操作（zuò）要求苛刻的鍍液並非好的鍍液。有些鍍液（yè）效果雖好，但對輔助工作（zuò）要求條件很敏感，必將在生產中窮（qióng）於應付（fù）。 鍍液不宜過分地要求工（gōng）藝配套，或者容許參數範圍過窄，以避免（miǎn）難於監控（kòng）和調整維護。例如要求表麵準備過嚴，便相應要增加成本和（hé）廢品率。

 5研發與生產（chǎn）

 電鍍在很大程（chéng）度上是服務性的工藝，而其本身從化（huà）學和電化學角（jiǎo）度也是一種較複雜的工藝係統（tǒng）。電鍍工藝（yì）的選擇實際上還與產品本身的設計和結構、零件的材料和加 工方法、組（zǔ）件和部（bù）件的裝配過程、產品的貯存環境和貯存期、使用的條件與預期壽命等諸多因素息（xī）息相關。自身的特點還（hái）有工藝的穩定性和柔（róu）性、與人力資源和環境 要求的協調、材料的供應和能源配備等等。因此，特別是對於新的工藝研（yán）究，必須有中間放大和開發的過程以找（zhǎo）出問題，否則不適應和被動常會發生。

 (二)穩態與介穩沉積

 1穩態沉積

 實現（xiàn）穩態沉積，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（huà）和析（xī）出電（diàn）位來監控，以便在一定的沉積電（diàn）位下控製沉積的離子品種、合金成分、電 流效率等，並可以省去隨（suí）著生產情況變化而調控電流。但是這種操作須用參比電極構成三（sān）電極係統，對於大的設備特別（bié）是電流分布複雜時生產實踐不易。恒電流操作 控製相對比較容易，所以在生產上大（dà）多采用控製電流的方法。

 通常習慣（guàn）按照鍍液的要求，選定適宜的電流密度及可容許的偏差範圍（wéi），給足所需的電流密度並使之保持穩定。當采用常規的恒穩直流時，這種操作也比較方便。恒（héng）定的電流易於（yú）直（zhí）接與法拉（lā）第沉積量相聯（lián）係。但是在這種情況下，鍍液的狀態對於沉積速度和（hé）質量（liàng）而言（yán）便會是第一位的。

 通常（cháng）采用的鍍液多為單鹽（yán）或加入絡（luò）合劑來組成。常（cháng）用的單鹽（yán）有硫酸鹽、氯化物、氟硼酸鹽等，少數情況也采用氨基磺酸、乙酸、檸（níng）檬酸等複雜一些的（de）酸鹽。許多單鹽傾（qīng）向於在一級電離中便離解（jiě）為所需的金屬離子，並（bìng）以水（shuǐ）化形式存在於溶液內。

 絡合型的（de）鍍液通常是加入經選擇的絡合劑或鼇合劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨（ān）三乙酸’(等（děng），一些有機物也常被采用。這（zhè）些鍍液往往（wǎng）要經二級電離來提供所需的金屬離子，因而放電過程的單鹽複雜。但是其極化特性和宏觀分（fèn）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）製並不相同。用簡單鹽（yán）類的鍍液常（cháng）依靠遊（yóu）離的酸堿來調節離子的活（huó）度（dù），或利用同離子效應。)*值的監控對這種鍍液也很重要，為此常 須加入緩衝劑。導電劑也是常（cháng）有（yǒu）的組分，並常有同離子效應的雙重作用。絡合（hé）型或加鼇合劑的鍍液須監（jiān）控其反應後的富裕量，即遊離的絡合（hé）劑濃度以保持反應物的穩 定和維持絡合平衡，因而操作控製要複雜一些。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。

 當保持電鍍（dù）溶液在恒定的溫度、不加攪拌並且給定恰當的電流密度時，如無其他附加因素或場（chǎng）強的影響，電鍍過程可以（yǐ）處於相對的定態。實際上鍍層的質量和沉（chén）積的速度取決（jué）於電鍍（dù）溶液和工藝參數的穩（wěn）定（dìng）。不（bú）適當的擾（rǎo）動將損（sǔn）害電鍍質量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散能力、實現整平提高平整度以及使鍍層（céng）光亮等目（mù）前品種甚多，專用性較強並目（mù）效果視情況而異。許多具體的（de）產品業已（yǐ）商品化。這 些添加劑大多是依靠（kào）在（zài）電極（jí）界麵上的吸附來起作用，因（yīn）而往往是複雜結構的有機物，有時是數種物質混配。這些添加劑大體上是通過（guò）試驗來尋覓，目（mù）前還沒有統一可 行的理（lǐ）論指導來挑選。

 添加劑有損耗性和無損（sǔn）耗性的兩類，後者（zhě）僅因鍍（dù）件帶出而消耗。電解常使有機物在電極表（biǎo）麵分（fèn）解，因而添加劑應隨電鍍量的增加而補充。分解後的產物是否有害也要 考慮，否則在補充添加劑的同時要定（dìng）期清理鍍液。添加劑中有許多（duō）也帶有表麵活性，因此往往利用表麵張力的測試來監控。!!!關係也是一種監控的方法。多數情 況下添加劑的消耗量要通過研發階（jiē）段及中間放大過程來總結。有時在生產中不進行測試而按鍍槽的實際生（shēng）產（chǎn）量即安培小時數來補充添（tiān）加。許多（duō）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（yàn）和監測。鍍層質量對添加劑的品種（zhǒng）和加入量很敏感，所（suǒ）以要慎重選擇和監控，特別是不知道成（chéng）分時，否則易出質量（liàng）事故。 赫爾槽測試也很有用。

 2介穩沉積

 電流密度的大小，在很大程度上決定電鍍的速度，所以（yǐ）一般都希望能用較高的（de）電流密度（dù）和寬廣的電流密度容許範（fàn）圍，這樣便能鍍得較快，並且方便操作。寬廣的電流（liú） 容許範（fàn）圍有利於大的和複雜形狀（zhuàng）的鍍件取得厚度和結（jié）構（gòu）較為（wéi）均勻的鍍（dù）層。與此同時，也（yě）希望有較高的電流效（xiào）率和（hé）電流效率的穩定性，因為（wéi）這不僅是鍍速問題，也能減 少能耗。

 實踐上的電流密（mì）度（dù）並不等同於（yú）理論電流的極限，即（jí）在傳質控（kòng）製下使電（diàn）極界麵處的離（lí）子濃度降低到零。實際生產中要求（qiú）的是能夠在被鍍零件（jiàn）上鍍出好的鍍層的最高可用 的電流密度。在這裏，工程需要是主要的考慮。所以，在電鍍生（shēng）產（chǎn）實（shí）踐中應用的電流（liú）密度，或者說一般意義上的（de）極限電流（liú）密度要（yào）比理論值低很多。高於這個實用的極（jí） 限（xiàn）一般隻能用於暫時，例如鍍鉻時，短時提高起始電流（liú）以求獲得較好的覆蓋。

 傳統的提（tí）高可用電流密度的方法首推攪拌。對（duì）電鍍溶液（yè）的攪動，包括（kuò）機械或空氣攪（jiǎo）拌、連續泵送、運動鍍件等方法，有助於（yú）鍍液內的傳質，從而往往可以較大幅度地 提（tí）高可用的電流密度。但攪拌必須均勻，否則（zé）無法保證產品質量（liàng）的（de）均勻。同時攪拌也可以使溶液內（nèi）的沉渣漂浮，易於導致鍍層變壞。

 為了消除（chú）單純的攪拌所帶來的問題，同時也能在提高鍍速的同時改善鍍層結（jié）構和外觀質量，上個世紀年代興起了周（zhōu）期換向電流電（diàn）鍍（dù）的方法。通過短時的將鍍（dù）件從陰極 轉（zhuǎn）為陽（yáng）極，便使鍍層進入一個溶解過（guò）程。這（zhè）種方法可（kě）以改善鍍層結構，減少氣孔，同時也（yě）有（yǒu）拋光作用而使（shǐ）鍍層更為（wéi）光滑細致。

 通過電流的周期換向和變動以及各種不（bú）同攪拌的方法，可以看到，對於恒定電流（liú）的維持穩態的沉積時（shí），如果利用不同場強來（lái）施加擾（rǎo）動，便有可能獲得較好的效益。實（shí）際上可以施加到電鍍過程的種種擾動，可以包括電場（chǎng）、力場、磁、熱、聲（shēng）、光等各個方（fāng）麵。