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，是產品進行電鍍前必要的工作。鍍液（yè）與（yǔ）所用的工藝條（tiáo）件，須由產品（pǐn）的要求（qiú）來確定。目前能（néng）采用的工藝已經（jīng）很多，不同的配方和工藝（yì）條件可以（yǐ） 很容易（yì）地查到。選擇鍍液的配方和配套的工藝，首要的是能針對性地滿足產品的質量要求，其次便是（shì）考慮可能（néng）得以實施的環（huán）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，所鍍出的鍍層都必須是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（xiǎo）的內孔、凹陷或盲孔，或者材料與表麵（miàn）很特殊，電（diàn）鍍工藝就必須細致研究分（fèn）析後才確定，以便滿足這些特殊情況。鍍（dù）液是否能具（jù）備足夠的宏觀與微觀分 散能力，顯然是必須要考慮的。

 通（tōng）常電鍍（dù）溶液的配方大體上可以分為兩類。按（àn）照電極上離子交換時具備的形（xíng）態，簡單的水合離子和加入絡合劑或鼇合劑後生成的（de）較複雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層（céng）結（jié）晶（jīng）結構和特（tè）性等方麵都有明（míng）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），宜盡量選用較簡單的鍍液配方。這樣不僅成本低（dī），易於控製和管 理，而且更重要（yào）的（de）是汙水也較易治理。

 對於一種（zhǒng）實用的電鍍（dù）溶液，下列項目須著重考慮。

 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。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水處理成本也增加。

 2添加的組分

 鍍液（yè）中添加的組分不宜太多，否則（zé）難於（yú）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（yě）會（huì）帶來分析和調整的困難。組分的壽命也要考慮，會自 行分解或在（zài）電解過程中發生變化、半衰期短的盡量不用（yòng）。有些化合物加入後十分有效（xiào），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溶液的工作溫度

 常溫工作的電鍍溶液當然（rán）比較理（lǐ）想，可以節（jiē）省設備投資和能源消耗（hào）。但工作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不了（le）要配備加（jiā）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（dìng）都會提高成本，這（zhè）要看實際要保持的溫度（dù）和相應獲得（dé）的好處（chù）。綜合的效益取決於選擇協（xié）調的（de）工藝。

 4相應的配套工藝

 一（yī）般（bān）地說，選用的鍍液要具備較高（gāo）的操作柔性。對操作要求苛刻的鍍液並非好的鍍液。有些鍍液效果雖好，但（dàn）對輔助工作要求條件很敏感，必將在生產（chǎn）中窮於（yú）應付。 鍍液不宜過（guò）分地（dì）要（yào）求工藝配套，或者容許參數範（fàn）圍過窄，以避免難於（yú）監控和調整維護。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，而其本身從化學和電化學角度也是一種較複雜的工藝係統。電鍍工（gōng）藝的選（xuǎn）擇實際上還與產品本（běn）身的設計和結構、零件（jiàn）的材料和加 工方法、組（zǔ）件和部件的裝配過程、產品的貯存環境和貯（zhù）存期、使用的（de）條件與預期壽命（mìng）等諸多因素息息（xī）相關。自身的（de）特點還有工藝的穩（wěn）定性和（hé）柔性、與人力資源和（hé）環境 要求的協調、材料的供應和能（néng）源配備等等。因此，特別是對於（yú）新的工（gōng）藝研究，必須有中間放大和（hé）開發的過程以（yǐ）找出問題，否則不適應和（hé）被動（dòng）常會發生。

 (二)穩態與介穩沉積

 1穩態沉積

 實現穩態沉積，可以控製恒定（dìng）電價，也可以控製恒定（dìng）電流。恒電位（wèi）有利於針對極化和析出電位（wèi）來監控，以便在一定的沉積電位下（xià）控製沉積的離（lí）子品種、合金成分、電 流效率等，並可以省去隨著生（shēng）產情況變化而調控電流（liú）。但是這種操作須用參（cān）比電極構成三電極係統，對於大的（de）設備特別是電流分布（bù）複雜時生產實踐（jiàn）不易（yì）。恒電流操作 控製相對（duì）比（bǐ）較容易，所以在生產上大多采用（yòng）控製（zhì）電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的要求，選定適宜的電流密度及可容許（xǔ）的偏差範圍，給足所需的（de）電流密度並使之保持穩定。當采用常規（guī）的恒穩直流時（shí），這種操作也（yě）比較方便。恒定的電流易於直接與法拉第沉積量相聯係。但是在這種情況下，鍍液的（de）狀態對於沉積速度和質量而言便會是第一位的。

 通常采（cǎi）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）化物、氟硼酸鹽等，少數情況也采用氨基磺酸（suān）、乙酸、檸檬酸等複雜一（yī）些的酸鹽。許（xǔ）多單鹽傾向於在一級電離中便離解為所需的金屬離子（zǐ），並以水化形式存在（zài）於溶液內（nèi）。

 絡合型的鍍液通常是加入經選擇的（de）絡合劑或鼇合劑。例如：氰化物、氨或強（qiáng）堿、焦（jiāo）磷酸鹽、氨三乙酸’(等，一些有機物也常被采（cǎi）用。這些鍍液往往要經二級電離（lí）來提供所需的金屬離子，因而放電過程的（de）單鹽複雜。但是（shì）其極化特性和宏（hóng）觀分散（sàn）能力一般比單鹽要好。

 這兩（liǎng）類鍍（dù）液維持穩定沉積的（de）機製並不相同。用（yòng）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。)*值的監控對（duì）這種（zhǒng）鍍液也很重要，為此常 須加入緩衝劑。導電劑也是常有的組分，並常有同離子（zǐ）效應的雙重（chóng）作用。絡合型或加鼇合劑的鍍液須監控其反應後的富（fù）裕量，即遊（yóu）離的絡合劑濃度以（yǐ）保持反應物（wù）的（de）穩 定和維持絡合（hé）平衡，因而（ér）操（cāo）作控（kòng）製要複雜一些。單鹽（yán）的溶液有時也采（cǎi）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（chí）電鍍溶液在恒定的溫度、不加攪（jiǎo）拌並且給（gěi）定恰當的電流（liú）密度時，如無其他附加因素或場強的影（yǐng）響（xiǎng），電鍍過程可以處（chù）於相對的定態。實際上鍍層的質量和沉積的速度取決於電鍍溶液（yè）和工藝參數的（de）穩（wěn）定。不適當的擾動將損害電鍍質（zhì）量。

 各種添加（jiā）劑包括促進細晶、改善分散能力、實現整平（píng）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（mù）效果（guǒ）視（shì）情況而異。許多具體的產品業（yè）已商品化。這 些添加劑大多是依靠在（zài）電極界麵上的吸（xī）附來起（qǐ）作用，因而往往是複雜結構的有機物，有時是數種物質混（hún）配。這些添加劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒有統一（yī）可 行（háng）的理論指（zhǐ）導來挑選。

 添加劑有損耗性和無（wú）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，因而添加劑應隨電鍍量（liàng）的增加而補充。分解後的產物（wù）是否（fǒu）有害（hài）也要 考（kǎo）慮，否則在補充添加劑的同時要定期清理鍍液。添（tiān）加劑中有許多也帶有表麵活性，因（yīn）此往往（wǎng）利用表麵（miàn）張力的測試來監控。!!!關係也是一種監控（kòng）的方法。多（duō）數情 況下添加劑的消耗量要通過研發階段（duàn）及中（zhōng）間（jiān）放大過程來總（zǒng）結。有時在生產中不進行（háng）測試而按鍍槽的實際生產（chǎn）量即安培小時數來補充添加。許多商品添加劑因為希望成 分保密而建（jiàn）議采用這種（zhǒng）添加方（fāng）法以避免化驗和監測。鍍層質量對添加劑的品種和（hé）加（jiā）入量很敏感，所（suǒ）以（yǐ）要慎重選擇和監控，特別是不（bú）知道成分（fèn）時，否則易出質量（liàng）事故。 赫爾槽測試也很有用。

 2介（jiè）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（diàn）流密度和寬廣的電（diàn）流（liú）密（mì）度容許（xǔ）範圍，這樣便（biàn）能（néng）鍍得較快，並且方便操（cāo）作。寬廣的電流 容許範（fàn）圍有利於大的和複雜形狀的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。

 實踐上的電流密度並（bìng）不等同於理論電流的極（jí）限（xiàn），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（gòu）在被鍍零件上鍍出好的鍍層的最高可用 的電流（liú）密度。在這裏，工程需要是主要的考慮。所（suǒ）以（yǐ），在電鍍生產實踐中應用（yòng）的電流密度，或者說一般意義上的極限電流密度要比理論值低（dī）很多。高於這個實用（yòng）的極 限一般隻能用於暫時，例（lì）如鍍鉻時，短時提高起始電流以（yǐ）求獲得較好的覆蓋。

 傳統的提高可用電流密度的方法首推攪拌。對電鍍溶液的攪（jiǎo）動，包括（kuò）機械（xiè）或空氣攪拌、連（lián）續泵送、運動（dòng）鍍件等方法（fǎ），有助於鍍液內的傳質，從而往往可（kě）以較大幅度地 提高可（kě）用的（de）電流密度（dù）。但攪拌必須均勻，否則（zé）無（wú）法保證產品質量的均勻。同時攪拌也（yě）可（kě）以使溶液內的（de）沉渣漂浮，易於導致鍍層變壞。

 為了消除單純的攪拌所帶來的問題，同（tóng）時也能在提高鍍速的同時改善鍍（dù）層結構和外觀質量，上個世紀年代興起了周期換向電流電鍍（dù）的方法。通過短（duǎn）時的將鍍件從陰極（jí） 轉為陽極，便使鍍層進入一（yī）個溶解過程。這種方法（fǎ）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為光滑細致。

 通過電流的周期（qī）換向和變動以及各種不同攪拌的方法，可以看到，對於恒定電流的維持穩態的沉積時，如果利用不同場（chǎng）強來施加擾動，便（biàn）有可能獲得較好的效益。實際上可以施加（jiā）到電鍍過程的種種（zhǒng）擾動（dòng），可以包括電場、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵。