電鍍的鍍液與工藝選擇

 (一（yī）)鍍液（yè）選擇

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

產品要求電鍍，一般大多是（shì）為了裝飾防護或（huò）者增強其功能。無論是（shì）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（yào）求。如果被鍍件形狀複 雜（zá），或具有小的內孔、凹陷或盲孔，或（huò）者材料與表麵很（hěn）特殊，電鍍工藝就必須細致研究分析後才確定，以便（biàn）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（cháng）電鍍（dù）溶液的配（pèi）方大體上可以分為兩類。按照（zhào）電極上離子交換時具備的形態，簡單的水（shuǐ）合離子和加入絡合劑或鼇合劑後生成的較複雜離子。在分散能力（lì）、電鍍速 度、鍍層結晶結構和特性等方麵都有明顯差別。如果零件形狀並不特別複雜，鍍層也（yě）能滿足要（yào）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（kòng）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溶液，下列項目須著重考慮。

 1溶液的總體濃度

 離子濃度高（gāo）可以提高（gāo）容許的極限電流密度。但材料的成本也上升。隨之鍍（dù）液從（cóng）槽（cáo）內帶出的損耗和引起（qǐ）的汙（wū）水處（chù）理成本也增加。

 2添加的組分

 鍍液中添加的組分不宜（yí）太多，否則難於控製和調整，實際上無法保持工藝的穩（wěn）定。即便是非分解性的組分，也會帶來（lái）分（fèn）析（xī）和調整的困難。組分的壽命也要考慮，會自（zì） 行分解或在電解過程中發生變化、半衰期短的盡量不（bú）用。有些化合物加入後十分有效，但汙水難於處理（lǐ）的也不宜加入，否則會遇到環（huán）境汙染的限製。有毒物質更要慎 加（jiā）。

 3溶液的（de）工作溫度

 常溫工作的電鍍（dù）溶（róng）液當然比較理想，可以節省設備投資（zī）和能源消耗。但工作溫度區（qū）間不宜太窄，否則仍避免不了（le）要配（pèi）備加溫設施，甚至配（pèi）備冷卻設備。總體來（lái）講，鍍 液要求加溫並（bìng）不一定都會提高成本，這要看實（shí）際要保持的溫度和相（xiàng）應獲得的好處。綜合的（de）效益（yì）取決於選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一般地說，選用的鍍液要具備較高的操（cāo）作柔性。對操作要求苛刻的鍍液並非好的鍍液（yè）。有些鍍液效果（guǒ）雖好，但對輔助（zhù）工作要求（qiú）條件很敏感，必將在（zài）生（shēng）產（chǎn）中窮於應付。 鍍液不宜過分地要求工藝配套，或者容許參數範圍過窄，以避免難於（yú）監控（kòng）和調整維護。例如（rú）要求表（biǎo）麵準備過嚴，便相應要增加成本和廢品率。

 5研發與生（shēng）產

 電鍍在很大程度上是服務性的工（gōng）藝，而其本身從（cóng）化學（xué）和電化學角度也是一種較複雜的工藝（yì）係（xì）統。電鍍工藝的選擇實際（jì）上還與產品（pǐn）本身的設計和（hé）結構（gòu）、零件的（de）材料和加（jiā） 工方（fāng）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（děng）諸多因素（sù）息息相關。自身的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（liào）的供應和能源配備等等。因此，特別是對（duì）於新的工藝研究，必須有中間放大和（hé）開發的（de）過程（chéng）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

 實現穩態（tài）沉積（jī），可以控製恒定電價，也可以控製恒定電流（liú）。恒電位有利於針對極化和析（xī）出電位來（lái）監控，以便在一定的沉（chén）積電位下控（kòng）製（zhì）沉積的離子品種、合金成分、電 流效（xiào）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電極係統，對於大的（de）設備特別是電流分布複雜時生產實踐不易。恒電流（liú）操作 控製相對比較容易（yì），所以在生產上大多（duō）采用控製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的（de）要求（qiú），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（shǐ）之（zhī）保持穩定。當采用常規的恒穩直流時，這種操作也比較方便（biàn）。恒定的電流易於直接與法拉第沉積（jī）量相聯係。但是在這種情況下，鍍液（yè）的狀態對於沉積速度和（hé）質量而（ér）言便會是第一位的。

 通常采用的鍍液多為單鹽或加入絡合劑來組成。常用的單鹽有硫酸鹽、氯（lǜ）化（huà）物、氟硼酸鹽等，少數情（qíng）況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複（fù）雜一些的（de）酸鹽。許多單（dān）鹽傾向（xiàng）於在一級電離中便離解為所（suǒ）需的金屬離子，並以水化形式存在於溶液內。

 絡合型（xíng）的鍍液通常是加入經選擇的絡合（hé）劑或（huò）鼇合劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸（suān）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（jīng）二級電離來提供所需的金屬離子，因而放電（diàn）過程的單鹽複雜（zá）。但是（shì）其極化特性和宏觀分散能力一（yī）般比單鹽要好。

 這兩（liǎng）類鍍液（yè）維持穩定（dìng）沉積的機製並不（bú）相同。用簡（jiǎn）單鹽類的（de）鍍液常依靠遊離的酸堿來調節離子（zǐ）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（cháng） 須加入緩衝劑。導電（diàn）劑也是常有的組分，並（bìng）常有同（tóng）離子效應（yīng）的雙重作用。絡合型或加鼇合劑的鍍液須監控其反應後的富裕量，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（zhì）要複（fù）雜一些。單鹽的溶液有時也采用複鹽，而絡合型的鍍液（yè）也可能存在兩種或（huò）更多的絡合（hé）物。

 當保持電鍍溶液在恒定的溫度、不（bú）加攪拌並且給定恰當的電流密度時，如（rú）無其他附加因素或場強的影響（xiǎng），電鍍過程可以處於相（xiàng）對的定態。實（shí）際上鍍層的質量和（hé）沉積的（de）速度取決於電鍍溶液和工（gōng）藝參數的穩定。不適當的擾動（dòng）將損害電（diàn）鍍質量。

 各種添加劑包括促進細（xì）晶、改善分散能力、實現整平提高平整度以及使鍍層光（guāng）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（pǐn）業已（yǐ）商品化。這 些添加劑大多是依（yī）靠在電（diàn）極界麵上的吸附來起作用，因而往往是複雜結構的有機物，有時是數（shù）種物質混配。這些添加（jiā）劑大體上是通過試驗來尋覓，目（mù）前還沒有（yǒu）統一可 行的理論指（zhǐ）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（jiàn）帶出而（ér）消耗。電解常使有機物在電極表麵分解，因而添加劑應（yīng）隨電鍍量的增加而補充。分解後（hòu）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清理鍍（dù）液。添加劑中有（yǒu）許（xǔ）多（duō）也帶（dài）有表麵活性，因此往（wǎng）往利用表麵張力的測試來監控。!!!關係也（yě）是一種（zhǒng）監控的方法。多數（shù）情 況下添加劑的（de）消耗量要通過研發（fā）階段及中間放大過程來總結（jié）。有時在生產中不進行測試而按鍍（dù）槽的實際生產量即安（ān）培小時數來補充添加。許多商品添加劑因為（wéi）希（xī）望成 分保密而建議采用這種添加方法以避免化驗和監測。鍍層質量對添加劑的品種和加入量很敏（mǐn）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（shì）也很有用。

 2介穩沉積

 電流（liú）密度的大小（xiǎo），在很大程度上決定電鍍的速度，所以一般都（dōu）希望能用較高的電流密度和寬廣的電流密度容許範（fàn）圍，這樣（yàng）便（biàn）能鍍得較快，並且方便操作。寬廣的電流 容許範圍有（yǒu）利於（yú）大的和複（fù）雜形狀的鍍件取得厚度（dù）和結構較為均勻（yún）的（de）鍍（dù）層。與（yǔ）此同時，也希望有（yǒu）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（tí），也能減 少能（néng）耗。

 實踐上的電流密度並不（bú）等同於理論電流的極限，即在傳質（zhì）控製下使電（diàn）極界麵處的離子濃（nóng）度（dù）降低到零。實際生產（chǎn）中要求的是能夠在被（bèi）鍍零件上鍍出好的鍍（dù）層的最高（gāo）可用 的電流密度。在這裏（lǐ），工程需要（yào）是主要的考慮。所以，在電鍍生產實踐中應用的電流密度，或者說一般意義上的（de）極（jí）限電流密度要比（bǐ）理論值低很多。高於（yú）這個實用的極 限一般隻能用於暫時，例（lì）如鍍鉻時（shí），短時提高起始電流以求獲得（dé）較好（hǎo）的覆蓋。

 傳（chuán）統的提高可（kě）用電流密度的方法首推攪拌。對電鍍溶液的攪動，包括機（jī）械或空氣（qì）攪拌、連續泵送、運動鍍件等（děng）方法，有助於鍍液內的（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（fǒu）則無法保證產（chǎn）品質量的均勻。同時攪拌也可以使溶液內的沉（chén）渣漂浮，易於（yú）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（céng）結構和外觀質量，上個世（shì）紀年代興起了周期換向（xiàng）電流電鍍的方法。通過短時的將鍍件（jiàn）從陰極 轉為陽（yáng）極，便（biàn）使鍍層進入一個溶解過程。這（zhè）種方法（fǎ）可以改善鍍層結構，減少氣（qì）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以及各種不同攪拌的方法，可以看到，對於恒定電流的（de）維持穩態的沉積時，如果利用不同場強來施加擾動，便有可能獲得（dé）較好的效益。實際上可以施加到電（diàn）鍍過（guò）程的種種擾動，可以包括（kuò）電場、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵。