電鍍的鍍液與工藝選擇

 (一)鍍液選擇

鍍液與工藝參數的選定，是產品進行（háng）電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由（yóu）產品的要求來確定。目前能（néng）采用的工藝已經很多，不同的配方和工藝條件可以 很（hěn）容易地查到。選擇鍍（dù）液的配方和（hé）配套的工藝，首要（yào）的是能針對性地滿足產品的（de）質量要求，其次便是考慮可能得以（yǐ）實施的環境（jìng）和條件。 

產品要求電鍍，一般大多是為了裝飾防護或者（zhě）增強其功能。無論是何種目的，所鍍（dù）出的鍍層都必須是一層均勻的完整覆蓋，這是最基本的要（yào）求。如果被鍍件形狀複 雜，或具有小的內孔、凹陷或盲孔，或（huò）者材料與表麵很特殊，電鍍工（gōng）藝就必須細致研究分（fèn）析後才確定（dìng），以便滿足（zú）這些特殊情況。鍍液是否（fǒu）能（néng）具備足夠的宏觀與微觀分 散能力，顯然是（shì）必須要考慮的。

 通常電鍍溶液的配方大體上可以分為兩類。按照電（diàn）極上離子交換時具備的形態，簡單的水合離子和（hé）加入絡合劑或鼇合（hé）劑後生成的較複雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結晶結構和特（tè）性等方麵都有明顯差別。如果零件形狀並不特別複（fù）雜，鍍層也能滿足要求時（shí），宜盡量選（xuǎn）用較簡單的鍍液配方。這樣不僅成本低，易於控製和管 理，而（ér）且更（gèng）重要的是汙水也較易治理。

 對於一種實用的電（diàn）鍍（dù）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（xǔ）的極限電流（liú）密度。但材料的成本也上升。隨之鍍液從（cóng）槽內帶出（chū）的損耗和（hé）引起的汙水（shuǐ）處理成本（běn）也增加。

 2添加的組分（fèn）

 鍍液中添加的組（zǔ）分不宜（yí）太（tài）多，否則難（nán）於控製和調整，實際上無法保持工藝的穩定。即便是非分解性的（de）組分，也會帶來分析（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、半衰期短的盡量不用。有（yǒu）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，否則會遇到環境汙染的限製（zhì）。有（yǒu）毒物質更（gèng）要慎 加。

 3溶液的工作溫度

 常溫工作的電鍍溶液當然比較理想，可以節省設備投資和能（néng）源消（xiāo）耗。但工作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不了（le）要配備加溫設施，甚至配備冷卻設備。總體來講，鍍 液要求加溫並不一定都會提高成本，這要看實（shí）際要保持的（de）溫度和相應獲（huò）得的好處。綜（zōng）合（hé）的效益取決於選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一（yī）般地（dì）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（yè）。有些鍍液效果（guǒ）雖好，但（dàn）對輔助工作要求條件很敏感，必將（jiāng）在生產中窮於應付。 鍍液不宜（yí）過分地要求工藝配套，或者容（róng）許參數範圍過窄，以避免難（nán）於監（jiān）控和調整維護。例（lì）如要求表（biǎo）麵準備過嚴，便相應要增加成本和廢（fèi）品率。

 5研發與生產

 電鍍在很大程度上是服務性（xìng）的工藝，而其本身從化學和電化學角度也是一種較複雜的工（gōng）藝係統。電鍍工藝的選擇實際上還與產品本身的設計和結構、零件的材料（liào）和加 工方法、組件和部件的裝配過程、產品的貯存環境和貯（zhù）存期、使用的條件與預期壽命等諸多因素（sù）息息相關。自身的特點還有工藝的穩定性和柔性（xìng）、與人力資（zī）源和環境 要求的協調（diào）、材料的供（gòng）應和能源配備等等。因此，特（tè）別是對（duì）於新的工藝研究，必須有（yǒu）中間放大（dà）和開發的過程以找出問題，否則不適應和被動常會發生。

 (二)穩態與介（jiè）穩沉積

 1穩態沉積

 實現穩態沉積，可以（yǐ）控製（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，以便在一定的沉積電位下控製沉積的離子品種、合金成分、電 流效率等，並可以省去隨著生產情況變化而調控電流（liú）。但是這（zhè）種操作須用參比（bǐ）電極構成三電極係統，對於大的設備特（tè）別是電流分布複雜時生產實踐不易。恒電流操作（zuò） 控製相對比較容（róng）易，所以在生產上大多采用控製電流的方法（fǎ）。

 通常習慣按照鍍液的（de）要求，選定（dìng）適宜的電流密度及可容許（xǔ）的（de）偏差範圍，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（zhè）種操作也比較方便（biàn）。恒定的電流（liú）易於直接與法拉（lā）第沉積量相聯係。但是在這種情況（kuàng）下，鍍液的（de）狀態對（duì）於沉積速度和質量而言便會是第一位的。

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

 絡合型的（de）鍍液通常是加入經選擇的絡合劑或鼇（áo）合劑。例如：氰（qíng）化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨（ān）三乙酸’(等，一些有機物也常（cháng）被采用。這（zhè）些鍍液往往要經二級電離（lí）來提供所需的金屬離（lí）子，因而放電（diàn）過程（chéng）的單鹽複雜。但是其（qí）極化（huà）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（jī）製並不相同（tóng）。用簡（jiǎn）單鹽類的鍍液常依靠遊離的酸堿來（lái）調節離（lí）子（zǐ）的活度，或利用（yòng）同離子（zǐ）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（diàn）劑也是（shì）常（cháng）有的組分，並常有同（tóng）離子效（xiào）應的雙重作用。絡合型或加（jiā）鼇合劑的鍍液須監控其反應後的富裕量，即遊離（lí）的絡合劑濃度以（yǐ）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（róng）液有時也采用複鹽（yán），而絡合型的鍍液也可（kě）能存在兩種或更（gèng）多的絡合物。

 當保持電鍍溶液在恒定的溫度、不加攪拌並且給定恰當的電流密度（dù）時，如無其他附加因素或場強（qiáng）的（de）影響，電鍍過（guò）程可以處於相對的定態。實際上鍍層（céng）的質量和沉積的速度取決於電鍍溶液和工藝參數的穩定。不適當的擾（rǎo）動（dòng）將（jiāng）損害電鍍質（zhì）量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散能力（lì）、實現（xiàn）整平提高平整度以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專用性較強並目效果視情況而異。許多（duō）具體的（de）產品業已商品化。這 些添加劑大多是依靠在電（diàn）極界麵上的吸附來起（qǐ）作用，因而往往是複雜結（jié）構的（de）有機物，有時是數種物質混配。這些添加劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒（méi）有統一可 行的理（lǐ）論指導來挑（tiāo）選（xuǎn）。

 添加劑（jì）有損耗性和無損耗（hào）性的兩類，後（hòu）者僅因鍍件帶出而消耗。電解常使有機物在電極表麵分解，因而添加劑應隨（suí）電鍍量的增加而補充。分解後的產物是否有害也要 考（kǎo）慮，否則在補充添加劑的同時要定期清理鍍液。添加劑中有許多也帶（dài）有表（biǎo）麵活性，因此往往利用表麵張力的測試來監控（kòng）。!!!關係（xì）也（yě）是一種監控的方法。多（duō）數情 況下添加劑的消耗（hào）量要通過研（yán）發階段及中（zhōng）間放大過程（chéng）來總結。有時在生產中不（bú）進行測試而按鍍槽的實際生（shēng）產量即安培小時數來補充添加。許（xǔ）多商品添（tiān）加劑因為希望成 分保密（mì）而建議采用這種添（tiān）加方法以（yǐ）避免化驗和監測。鍍層質量（liàng）對添加劑的品種和加入量很敏感，所以要慎重選擇和監控，特別是不（bú）知道成分時，否則易出質量事故（gù）。 赫爾槽測試也很有（yǒu）用。

 2介穩沉積

 電流密度的大小，在很大（dà）程度上決定電鍍的速度，所以一般（bān）都希望能用較高的（de）電流密度和寬廣的（de）電流密度（dù）容許範圍，這（zhè）樣便能（néng）鍍得較快（kuài），並且方便操作（zuò）。寬廣的電流（liú） 容（róng）許範圍有利於大（dà）的和複雜形狀的（de）鍍件取得厚度和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流效率的穩定性，因為這不僅是鍍速問題，也能減 少能耗（hào）。

 實踐上的電流密度並不（bú）等同於理論電流的極限，即在傳質控製下使電極界麵處的離子濃度降低到零。實（shí）際生產中要（yào）求的是能夠在被鍍零件上（shàng）鍍出好的鍍層的（de）最高可用 的電流密（mì）度。在這裏，工程需要是主要的考慮。所以，在電鍍生產實踐中應用的電流密度，或者說一般意（yì）義上的極限電流密度要比理論值低很多。高（gāo）於這個實用的極 限一般隻能用於暫時，例如鍍鉻時（shí），短時提高起始電流以求獲得較好的覆蓋。

 傳統的提高（gāo）可用電流（liú）密度（dù）的方法首推攪拌。對電鍍溶液的攪動，包括（kuò）機械或（huò）空氣攪拌（bàn）、連續（xù）泵送、運（yùn）動鍍件等方法，有助於（yú）鍍液內的（de）傳質，從而往往可以較大幅度地 提高可（kě）用的電流密（mì）度（dù）。但攪（jiǎo）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（yǐ）使溶液內的沉渣漂浮（fú），易於導致鍍層變壞。

 為了消除（chú）單純的攪（jiǎo）拌所帶來的問題，同時（shí）也能（néng）在提高鍍速的同時（shí）改善鍍（dù）層結構和外觀質量，上個世紀年代興起了周期換（huàn）向（xiàng）電流電鍍的方（fāng）法。通過短時的將鍍件從陰極 轉（zhuǎn）為陽極，便使鍍層進入一個溶解過程。這種方法可以改善鍍層結構，減少氣孔，同時也有拋光作用而使鍍層更（gèng）為（wéi）光滑細致（zhì）。

 通過電流的周期換（huàn）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（tài）的沉積時（shí），如（rú）果利（lì）用不同場強來施加擾動，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，可以包括電場、力場（chǎng）、磁、熱、聲、光等各（gè）個方麵。