電鍍的鍍（dù）液與工藝選擇

 (一)鍍液選擇

鍍液與工（gōng）藝參數（shù）的選定（dìng），是（shì）產品進行電鍍前必要的工作。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（pèi）方和（hé）工藝條件可以 很容易地（dì）查到。選擇鍍液的配方和配套的（de）工藝（yì），首（shǒu）要的是能（néng）針對性地滿（mǎn）足產品（pǐn）的質量要（yào）求，其次便是考慮可能得以（yǐ）實（shí）施的環境和條件。 

產品（pǐn）要求電鍍，一般（bān）大多是為了裝飾防護或者增（zēng）強其功能。無論是何種目的，所鍍（dù）出的鍍層都必須是一層均勻的（de）完整（zhěng）覆蓋，這是最基本（běn）的要求。如果被鍍件形狀複 雜，或具有小的內（nèi）孔（kǒng）、凹陷或盲孔，或者（zhě）材料與表麵很特殊，電鍍工藝就必須細致研究分析後才確定，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。

 通常電鍍溶液（yè）的配方大體上可以分為兩類。按照電極上離子交（jiāo）換時（shí）具備的形態，簡單的水合離子（zǐ）和加入絡合劑或鼇合劑後生（shēng）成的較複雜離子。在分（fèn）散能力、電鍍速（sù） 度（dù）、鍍層結晶結構和特（tè）性等（děng）方麵都有明顯差別（bié）。如果零件形狀並不特（tè）別複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量（liàng）選用較簡單的鍍液配方。這樣不僅成（chéng）本低，易於控製和管 理，而且更重要的是（shì）汙水也較易治（zhì）理。

 對於（yú）一種實用的電鍍溶液，下列項（xiàng）目須著重考（kǎo）慮。

 1溶（róng）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。隨之鍍液從槽內帶出的損耗和引起的汙（wū）水處理成本也增加。

 2添加的組（zǔ）分

 鍍液中添加的組分（fèn）不宜太多，否則難（nán）於控製和調整，實際上無法保（bǎo）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的困難（nán）。組分的壽命也要考慮，會自 行分解（jiě）或在（zài）電解過程中發生變化、半衰期短的盡量不用。有些化合物加入（rù）後十分有（yǒu）效，但汙水難於處理的也不宜加入，否則會遇到環境汙染的限製。有毒物質更要慎 加。

 3溶液的（de）工（gōng）作溫度

 常溫工（gōng）作的（de）電鍍溶液當然（rán）比較理想，可以節省設備投資和能（néng）源消耗。但工作溫度區間不宜太窄（zhǎi），否則仍避免不了要配備加溫設施，甚至配備冷卻設（shè）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（de）好處。綜合的效（xiào）益（yì）取決於選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝（yì）

 一般地說，選用的鍍液要具備較高的操作（zuò）柔性。對操作（zuò）要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（gǎn），必將在生（shēng）產中窮於應付。 鍍液（yè）不宜過分地要求工藝配（pèi）套，或者容許參（cān）數範圍過窄，以避免難於監控和調（diào）整維護。例如要求表麵準備過嚴，便相應要增加成本和廢品率。

 5研發與生產

 電鍍在很大程度上是服務性的工藝，而其本身從（cóng）化學和電化（huà）學角度也是（shì）一種較複（fù）雜的工（gōng）藝係統。電鍍工藝的選擇實際上還與產（chǎn）品本身的設計和（hé）結構、零件的材料和加 工方法、組件和部件的裝配過程、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息相（xiàng）關（guān）。自（zì）身的（de）特點還有工藝的穩定性和柔性、與人力資源和環境 要求的協調、材料的供應和能源（yuán）配備等等。因此，特別是對於（yú）新的工藝研究，必須有中間放大和開發的（de）過程以找出問（wèn）題，否則不適應和被動常會發生。

 (二)穩態與（yǔ）介穩沉積（jī）

 1穩態沉積

 實現穩態沉積，可（kě）以控（kòng）製（zhì）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（chén）積電位下控製沉（chén）積的離子品種、合金成分、電 流（liú）效率等，並可以省去隨著生產情況變化而（ér）調控電流。但是這（zhè）種操作須用參比（bǐ）電極構成（chéng）三電極係統，對（duì）於大的設備（bèi）特別是電流分布複雜時生產實踐不（bú）易。恒電流（liú）操作 控（kòng）製相對比較容易，所以在生產上大多采用控製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液（yè）的要求，選定適宜的電流密度及可容許的偏差範圍，給足所需的（de）電流（liú）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。恒定的電流易於直（zhí）接與法（fǎ）拉第沉積量相聯係。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。

 通常采用的鍍（dù）液（yè）多為單鹽或加（jiā）入（rù）絡合劑來組成。常用的單鹽有硫酸鹽（yán）、氯化物、氟硼酸鹽等（děng），少數情況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些（xiē）的酸鹽。許（xǔ）多單鹽傾向於在一級電離中便離解為所（suǒ）需的金（jīn）屬離子，並以（yǐ）水化形（xíng）式存在於溶液內。

 絡合型的鍍液（yè）通常（cháng）是加入經選擇的絡合（hé）劑或鼇合劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨三乙（yǐ）酸’(等，一些有機物也常被采用。這些鍍液往往要經二級（jí）電離來提供所需（xū）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散能力一般比單鹽要好。

 這兩類鍍液維持（chí）穩定沉積的機製並不（bú）相同。用簡單鹽類的鍍液常依靠遊離的酸堿來調節離（lí）子的活度（dù），或利用同（tóng）離子效應。)*值（zhí）的監控對這種（zhǒng）鍍液也很重要，為此常 須加入緩衝劑。導電劑也（yě）是（shì）常有的組（zǔ）分，並常（cháng）有同離子效應的雙重作用。絡合型或（huò）加鼇合劑的鍍液須監控其反應（yīng）後的富裕量，即遊離的絡合劑濃度以保持反應物的穩 定和維持絡合平衡，因而操作控（kòng）製要複雜一些。單鹽的溶液有時也采用複鹽，而（ér）絡合型的鍍液也可（kě）能（néng）存在兩種或更多的絡合物。

 當保持電鍍溶液在恒定的溫度、不加攪拌並且（qiě）給定恰當的電流密度時，如無其他附加因素或（huò）場強的影響，電鍍過程（chéng）可以處於相對（duì）的定（dìng）態（tài）。實（shí）際上鍍層的質量和沉積（jī）的速（sù）度（dù）取決於電鍍溶液（yè）和工藝參數的穩定。不適當的擾動將損（sǔn）害（hài）電鍍質量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散（sàn）能力、實現整平提高平整度以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專用性較強（qiáng）並目效果視情況而異。許多具體的產品業已商品化。這 些添加劑大多是依靠在電極界麵上（shàng）的吸附來起作用，因而往往是複雜結構（gòu）的有機物，有時是數種物質混配。這些添加劑大（dà）體（tǐ）上是通過試驗來尋覓，目前還（hái）沒有統一可 行的理論指導來挑（tiāo）選。

 添加劑有損耗性和無損耗性的兩類，後者（zhě）僅因鍍件帶出而消（xiāo）耗。電解（jiě）常使有機物（wù）在電極表麵分解，因而添加劑（jì）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期（qī）清理鍍液。添（tiān）加劑中有許多也帶有表麵活性，因（yīn）此往往利用表麵張力的（de）測試（shì）來監控。!!!關係也是一種監控的方法。多（duō）數情 況（kuàng）下（xià）添加劑的消耗量要通過研發階段（duàn）及中間放大過程（chéng）來總結。有時在生（shēng）產中不進行測試而按鍍槽的實際生產量即安培小時數來補充添加。許多（duō）商品添加劑因為希望成 分保密而建議采用（yòng）這種添加方法以（yǐ）避免化驗和監（jiān）測。鍍層質量（liàng）對添加劑的品種和（hé）加入量很敏感，所以要慎重選擇和監控，特別（bié）是不知道成分時，否則易出質量事故。 赫爾槽測試也很有用。

 2介穩沉積

 電（diàn）流密度的大小，在很大程度上決定電鍍的速度，所以一般（bān）都希望能用較高（gāo）的電流密度和寬廣的電流密（mì）度容許範圍，這樣便能鍍得較快（kuài），並且方便操作。寬廣的電流 容許（xǔ）範圍有利於大的和複雜形狀的鍍件取得厚度和結構較為均（jun1）勻的鍍層。與此同時，也希望有較高的電（diàn）流（liú）效率和電（diàn）流效率的穩定性，因為這（zhè）不僅是鍍速問題，也能減 少能耗。

 實踐（jiàn）上的電（diàn）流密度並（bìng）不等同於理論電流的極限，即在傳質控製下使電極（jí）界麵處的（de）離子濃度降低到零。實際生產中要（yào）求的是能夠在被鍍零件上鍍出好（hǎo）的鍍層的最高可用 的電流密（mì）度。在這（zhè）裏（lǐ），工程需要是主要的考慮。所以，在電鍍（dù）生（shēng）產實踐中（zhōng）應用的電流密度，或者說一般意義上的極限電（diàn）流密度要比理論值低很多。高於這個實用的極 限（xiàn）一（yī）般隻能用於（yú）暫時，例如鍍（dù）鉻時，短時提高起始電流以求獲得較好的覆蓋。

 傳統的提高可用電流密（mì）度（dù）的方法（fǎ）首推攪拌。對電鍍溶液的攪（jiǎo）動，包括機械或（huò）空氣（qì）攪拌、連續泵（bèng）送、運動鍍件等方法，有（yǒu）助於鍍液內的傳質（zhì），從而往往可（kě）以較大（dà）幅（fú）度（dù）地 提高可用的（de）電流（liú）密度。但攪拌必須均勻，否則無法保證產品質量的均勻。同時攪拌也可以使溶液內的沉渣漂浮，易於導致鍍層變壞。

 為了消（xiāo）除單純的攪拌所帶（dài）來的問題（tí），同時也能（néng）在提高鍍速的（de）同時改善鍍層結（jié）構和外觀質量，上個世紀年代興起了（le）周期換向電流電鍍的方法。通過短時（shí）的將鍍件從陰極 轉為（wéi）陽極，便使鍍層進入一個溶解（jiě）過程（chéng）。這種（zhǒng）方法可以改善鍍層結構，減少（shǎo）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（biàn）動以及各種不同攪拌（bàn）的方法，可（kě）以看（kàn）到，對（duì）於（yú）恒定電流的維持穩態（tài）的沉積時，如果利用不同場強來施加擾動，便有可能獲得較好的效益。實際（jì）上可以施加到電鍍過程的種種擾動，可以包括電（diàn）場、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵（miàn）。