電（diàn）鍍的鍍液與工藝選擇

 (一（yī）)鍍（dù）液選擇 

鍍液與工藝參數的選定，是產品進（jìn）行電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條（tiáo）件，須由產（chǎn）品的要求來確定。目前能采用（yòng）的工藝已（yǐ）經很多，不同的配方和工藝（yì）條件可以 很容易地查到。選擇鍍液的配方和配套的（de）工藝，首要的是能針對性地滿足產（chǎn）品的質量要求，其次便是考慮可能得以實施的環境和條件。

 產品要求電鍍，一般大多是為了裝飾防護或者增（zēng）強其功能。無論是何（hé）種目的，所鍍出的鍍層（céng）都必須是（shì）一層均勻的完整覆蓋，這是最基本的要求。如果被鍍件形狀複 雜，或具有小的內孔（kǒng）、凹陷或盲孔，或者材料與表麵很特殊，電鍍工藝就必須細致研究（jiū）分析後才確定（dìng），以便滿足這些特殊情況。鍍液是否能具備足夠的宏（hóng）觀與微觀分 散能力，顯然是必須要（yào）考慮的。

 通常（cháng）電鍍溶液的配方大體上可以分為兩類。按照電極（jí）上離子交換（huàn）時具備（bèi）的形態（tài），簡單的水合離子和加入（rù）絡合劑或鼇合劑後生成的較複（fù）雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結（jié）晶結構和特性等方麵都有明顯（xiǎn）差別。如果零件形狀並不特別（bié）複雜，鍍層也能（néng）滿足要求時，宜盡量選用較簡單的（de）鍍液配方。這樣不僅成（chéng）本低，易於控製和管（guǎn） 理，而且更重要的是汙水也較易治理。

 對於一（yī）種實用的電鍍溶液，下列（liè）項目（mù）須著重考（kǎo）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（dù）。但材料的成本也上升。隨之鍍液（yè）從槽內帶出（chū）的損耗和引起的汙水處（chù）理成本也增加。

  2添加的組分

 鍍液中添加的組（zǔ）分不宜太（tài）多，否則難於控製和調整，實際上無法保持工藝的（de）穩定。即便是（shì）非分（fèn）解性的（de）組分，也會（huì）帶來分（fèn）析和（hé）調整的困難。組分的壽命也要考慮，會（huì）自 行分（fèn）解或在電解過程（chéng）中發生變化、半衰期短的盡量不用（yòng）。有些化合物加入（rù）後十分有效，但汙水難於處理的（de）也不宜加入，否則會（huì）遇到環境汙染的限製。有毒物質更要慎（shèn） 加。

 3溶液的工作溫度

 常溫工（gōng）作的電鍍（dù）溶液當然比較理想，可以（yǐ）節省設備投資和能源消（xiāo）耗。但工（gōng）作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不了要配備加溫設施，甚（shèn）至配備（bèi）冷卻設備。總體來講，鍍 液要求加溫並不一定都會提高成（chéng）本，這要看實際要保持的溫度（dù）和相應獲得的（de）好處。綜合的效益取決於選（xuǎn）擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一般地（dì）說，選用的鍍液要具備較高的操作柔性（xìng）。對操（cāo）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，必將在生產中窮於應付。 鍍液（yè）不宜過分地要求工藝配套，或（huò）者（zhě）容許（xǔ）參數範圍過窄，以避免難於監控和調整維護。例如要求表麵準備過（guò）嚴（yán），便相應要增加成本和廢品（pǐn）率。

 5研發與生產

 電鍍在很大程度上是服務性的工藝，而其本身從化學和電化學角度（dù）也是一種（zhǒng）較複雜的工（gōng）藝係統。電鍍工藝（yì）的選擇實際上還與產品本身的（de）設計和結構、零件的材料和（hé）加 工方法、組件和（hé）部件的裝配過程、產品的貯存環境和貯存期、使（shǐ）用的（de）條件與預期壽命等諸多因（yīn）素（sù）息息相關。自身的特點（diǎn）還有工（gōng）藝的穩定性和柔性、與人力資源和環境 要求的協調、材料的供應和能源配備（bèi）等等。因此，特別是（shì）對於新的工藝研（yán）究，必須有中間放大和開發的（de）過程以找出問題，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（biàn）在一定的（de）沉積電位下控（kòng）製（zhì）沉積的離子品（pǐn）種、合金成分（fèn）、電 流效率等，並可以省去隨著生（shēng）產情況變化（huà）而調控電流。但（dàn）是這種操作須用參比電極構成（chéng）三電極係統，對於大的（de）設備特別（bié）是電流分布複雜時生產實踐不易。恒電（diàn）流（liú）操作 控製相對比較容易，所以在生產上大多采用控製電流的方法。

 通常習慣按（àn）照鍍液的要（yào）求，選定適宜的電流密度及（jí）可容許的偏差範圍（wéi），給足所需的（de）電流密度並（bìng）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（fāng）便。恒定的電流易於直（zhí）接與法拉第沉積（jī）量相聯係。但是在這種情況下，鍍液的狀態對於沉積速（sù）度和質量而言便會是第一位的（de）。

 通常采用的鍍液多（duō）為單鹽或加入絡合劑來組（zǔ）成。常（cháng）用的單鹽有硫酸鹽、氯化物、氟硼酸鹽等，少數情況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些（xiē）的酸鹽。許多單（dān）鹽傾向於在一級電離中便離解為所需的（de）金屬離子，並以水化形式存在於溶液內。

 絡合型的鍍液通常是加入經選擇的絡合（hé）劑或鼇合（hé）劑（jì）。例如：氰化物、氨（ān）或強堿、焦磷酸鹽、氨三（sān）乙酸’(等，一些（xiē）有機物也常被采用。這（zhè）些鍍液往往要（yào）經二級（jí）電離來提供所需（xū）的金屬離子（zǐ），因而放電過程的單鹽複雜。但是（shì）其極化特性和宏觀分散能力一般比單鹽要好。

 這兩類鍍液維持穩定沉積的機製（zhì）並不相（xiàng）同。用簡單鹽類的鍍液常依靠遊離的酸堿來調節離子的活度，或利用同離子效應。)*值的監控（kòng）對這（zhè）種鍍液也很重（chóng）要（yào），為此常 須加入緩衝劑。導（dǎo）電劑也是常有的組分，並（bìng）常有同離（lí）子（zǐ）效應的雙重作用。絡合型（xíng）或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，因而操作控製要複雜一些。單（dān）鹽的溶（róng）液有時也采用複鹽，而絡合型的鍍液也可（kě）能存在兩種（zhǒng）或更多的絡（luò）合物（wù）。

 當保持電鍍溶液在恒定的溫度（dù）、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強的影響，電鍍過程可以處於相對的定（dìng）態。實際（jì）上鍍層的質量和沉積（jī）的速度取決於電鍍溶（róng）液和工（gōng）藝參（cān）數的穩定。不（bú）適當的擾動將損害（hài）電鍍質（zhì）量。

 各種添（tiān）加劑包（bāo）括促進細晶、改（gǎi）善分（fèn）散能力、實現整平提高平整度以（yǐ）及使鍍層（céng）光亮（liàng）等目前品種甚多，專用性較強並目（mù）效果視情況而異。許多具體的產品業已商（shāng）品化。這（zhè） 些添加劑大多是依靠在電極界麵上的吸附來起作用，因（yīn）而往往是複雜（zá）結構的有機物，有時是數種（zhǒng）物質混配。這些添（tiān）加劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒有統一可 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，後者僅因鍍件帶出而消耗。電解常使有機物在電極表麵分解（jiě），因而添加劑應隨電（diàn）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（bǔ）充添加劑的同時要定期清理（lǐ）鍍液。添加劑中有許多也帶有表麵活性，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（duō）數情 況下添（tiān）加劑的消耗（hào）量要通過研發階段（duàn）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（de）實際生產量即安培小時（shí）數來補充添加。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化驗和監測（cè）。鍍層質量對添（tiān）加劑的品（pǐn）種和（hé）加入量很敏感，所以要慎重選擇和監控，特別是不知道成分時，否則易出質量事故（gù）。 赫爾槽測試也很有（yǒu）用（yòng）。

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，所以一般都希望能用較高的電流密度和寬廣的電流密度容許範圍，這樣便（biàn）能鍍得較快（kuài），並且方便操作。寬（kuān）廣的電流 容許（xǔ）範圍（wéi）有利（lì）於大的和複雜（zá）形狀的鍍件（jiàn）取得厚度和結構較為（wéi）均勻的（de）鍍層。與此同時，也希望有較高的電流效率和電流效率的穩定性，因為這不僅是鍍速問題，也能減 少能耗。

 實踐上的電流密度並不等（děng）同於理論電流的極限，即在傳質控製下使電極界麵處的離子濃度降低到零。實際生產中要求的是能夠在被鍍零件（jiàn）上鍍（dù）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，在電鍍生產實踐中（zhōng）應（yīng）用的電流密度，或者說一般意義上的（de）極限電流密度要比理論值低很多。高於這（zhè）個（gè）實用的極 限一般隻能用於暫時（shí），例如鍍鉻時，短時提高（gāo）起（qǐ）始電流以求獲得較好的覆（fù）蓋。

 傳統的提高可用電流密度的方法首推（tuī）攪拌。對（duì）電（diàn）鍍溶液的攪動，包括機（jī）械或空氣攪拌、連續泵送、運動（dòng）鍍件（jiàn）等方法，有助於鍍液（yè）內的（de）傳質（zhì），從而（ér）往往可以較大幅度（dù）地 提（tí）高可（kě）用的電流密度。但攪拌必須均（jun1）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（nèi）的沉渣漂浮，易（yì）於導致鍍層變壞。

為了消除單純的攪拌所帶來的問題，同時也能（néng）在提高鍍速的同時改善（shàn）鍍層結構和外觀質量，上個世紀年（nián）代（dài）興起了周期換向電流電鍍的方法。通過短（duǎn）時的將鍍件從陰極 轉為陽極（jí），便使鍍（dù）層進入一個溶解過程。這種方法可（kě）以改善鍍層結構，減少氣孔，同時（shí）也有拋光（guāng）作用而使鍍層更為光滑細致。

 通過電（diàn）流的周期換向和（hé）變動以及（jí）各種不同攪拌的方法，可以看到（dào），對於（yú）恒（héng）定電流的維（wéi）持穩態的沉積時，如果利用不同場強來施（shī）加擾動，便有可能（néng）獲得較好的效益。實際上可以施加到（dào）電鍍（dù）過程的種種擾動，可以包括電場（chǎng）、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵。

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