電鍍的鍍液與工（gōng）藝選擇

 (一（yī）)鍍液選擇

鍍液與工藝參（cān）數的選定（dìng），是產（chǎn）品進行電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由產品的要求來確定。目前能采用（yòng）的工藝已經很多，不同的配方和工藝條件可以 很容易地查到。選擇鍍液的配方和配（pèi）套的工藝，首要的是（shì）能針對性地滿足產品的質量（liàng）要求（qiú），其次便（biàn）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（bān）大多是為了裝（zhuāng）飾防護或者增（zēng）強其功能。無（wú）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（gài），這是最基（jī）本的要求。如果被鍍件形狀複 雜，或具有小的內孔、凹陷或盲孔，或者材料與表麵（miàn）很特殊，電鍍工藝就必須細致研究分析後才確定，以便滿足（zú）這些特殊情況。鍍液是否能具備足夠的宏觀（guān）與微觀分 散能力，顯然是必須（xū）要考慮的。

 通常電鍍溶液的配方大體（tǐ）上可以分（fèn）為兩類。按照電極上離子交換時（shí）具備的形態，簡單的水合離子和加入絡合劑或（huò）鼇合劑後生成的（de）較複雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結（jié）晶結構和特（tè）性（xìng）等方麵都有明顯差別。如果（guǒ）零件形狀並不特別複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量選用較簡單的鍍液配方。這樣（yàng）不僅成本低，易於控製和管 理，而且更重要的是（shì）汙水也較易（yì）治理。

 對於一種實用的電鍍溶液，下列項目（mù）須（xū）著重考慮。

 1溶液的總體濃度

 離子濃（nóng）度高可以（yǐ）提高容許的極限電流密度。但材（cái）料的成本也上升。隨之鍍（dù）液從槽內（nèi）帶出的損耗和（hé）引起的汙水處理成本也增加。

 2添加的組分

 鍍液中（zhōng）添加的組分不宜太多，否則難於控製和調整，實際上無法保持（chí）工（gōng）藝的穩定。即便是非分解性的組分，也會帶來分（fèn）析和調（diào）整的困難。組分的壽命也要考慮，會自 行分解或在電解過程中發生變化、半衰期短的盡量（liàng）不用（yòng）。有些化（huà）合物加（jiā）入後十分有（yǒu）效，但汙水難於處理的也不（bú）宜（yí）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（wēn）工作（zuò）的電鍍溶液當然比較理想，可以節省設備投資和（hé）能源（yuán）消耗。但工（gōng）作溫（wēn）度區（qū）間不宜太窄，否（fǒu）則仍避（bì）免不了要配備加溫設（shè）施，甚至配備（bèi）冷卻設備。總體來講，鍍 液要求加溫並不一定都會提高成本，這要看實際要保持（chí）的溫度（dù）和相應獲得（dé）的好處（chù）。綜合的效（xiào）益取決於選擇協調的工（gōng）藝。

 4相應的配套工（gōng）藝

 一般地說，選用的鍍液要具（jù）備較高的操作（zuò）柔性。對操作要求苛刻的鍍液並非好（hǎo）的（de）鍍液。有些鍍液效果（guǒ）雖好，但對輔助工（gōng）作要求條件很敏感，必將在生產中窮於應付。 鍍液不宜過分地要求工藝配套，或者容許參數範圍（wéi）過窄，以避免難於監控和調整維護。例如要求表麵準備過嚴（yán），便相應要（yào）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（ér）其（qí）本身從化學和電化學（xué）角度也是一種較複雜的工藝係統。電鍍工藝的選擇實際上還與產品本身的設計和結構、零件的材料和加 工方（fāng）法、組件和部件的裝配過程、產品的貯存環境和貯存（cún）期、使用的條件與預期壽命等諸多因素息息相關。自身的特點還有工（gōng）藝（yì）的穩定性和柔性、與人力資源和環（huán）境 要求的協調、材（cái）料的供應和能源配備等等（děng）。因（yīn）此，特別是對於新的工藝研究，必（bì）須有（yǒu）中間放（fàng）大和開發的（de）過程以找出問題，否則（zé）不適應和被動常會發生（shēng）。

 (二)穩態與介穩沉積

 1穩態沉積

 實現穩態沉積，可以控製恒定電價，也可以控製恒定電流。恒電（diàn）位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，並可以省去隨著生產情（qíng）況變（biàn）化而調控電流。但是這種（zhǒng）操作須用參比電極構成三電（diàn）極係（xì）統，對於大的設備（bèi）特別是電流（liú）分布（bù）複雜時生產實踐不（bú）易。恒（héng）電流操作 控（kòng）製相對比較容易，所以在（zài）生產上大多采用控製電（diàn）流的方法。

 通常習慣按（àn）照鍍液的要求，選定適宜的電（diàn）流密度及（jí）可容許的偏差範圍，給足（zú）所需的電（diàn）流密度並（bìng）使之（zhī）保持穩定。當（dāng）采用（yòng）常規的恒（héng）穩直流（liú）時，這種操作也（yě）比較（jiào）方便。恒定的電流易於直接與法拉第沉積量相聯係。但是在（zài）這種情況下，鍍液（yè）的狀態對於沉積速度（dù）和質量（liàng）而言便（biàn）會是第一（yī）位的。

 通常采用的鍍液多為單鹽或加入絡合劑來組成。常（cháng）用的單鹽有硫（liú）酸（suān）鹽、氯化物、氟硼酸鹽等，少（shǎo）數情況也（yě）采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些的酸鹽。許多單鹽傾向於在一（yī）級電離中便離解（jiě）為所需的金屬離子（zǐ），並以水化形式存在於溶液（yè）內（nèi）。

 絡合型的鍍液（yè）通常是加入經選擇的（de）絡合劑或鼇合劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨三乙酸’(等，一些有機物也常被采（cǎi）用。這些鍍（dù）液往（wǎng）往要經二級電離來提（tí）供所需的（de）金屬（shǔ）離子，因而放電過程（chéng）的單鹽複雜。但是其（qí）極化（huà）特性和宏觀分散能力一（yī）般比單鹽要好。

 這兩類鍍（dù）液維持穩定沉積的機製並不相同。用簡單鹽類的鍍液常依靠遊離的酸堿來調節離子的活度（dù），或利用同離子效應。)*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）劑也是常有的（de）組分，並常有同離子效應的雙重作用。絡合型或加鼇合（hé）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（luò）合平衡（héng），因而操作控製要複雜一（yī）些。單鹽的溶液有時也（yě）采用複鹽（yán），而絡合型的（de）鍍液也可能存在兩種或更多的絡合物。

 當保（bǎo）持電鍍溶液在恒定的溫度、不（bú）加攪拌（bàn）並且（qiě）給定恰當的電流密度（dù）時，如無（wú）其他附加因素或（huò）場強的（de）影響，電鍍過程可以處於相對的定態。實際（jì）上鍍層的質量和沉積的速度取決於（yú）電鍍溶液和工藝參數的穩定。不適當的擾動將損害電鍍質量。

 各種添加劑包（bāo）括促進細晶、改善分散能力、實現整平提高平整度以及（jí）使鍍層光亮等目前品種甚多，專用性較強並（bìng）目效果視情況而異。許多具體（tǐ）的（de）產品業已商品化。這 些添加（jiā）劑大多是依靠在電極界麵上的吸（xī）附來起作用，因而往往（wǎng）是複雜結構的有機物，有時是數種物（wù）質混配。這些添加劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒有（yǒu）統一可（kě） 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（hòu）者僅因鍍件（jiàn）帶出而消耗。電解常使有機物在電極表麵（miàn）分解，因而添加劑應隨（suí）電鍍量的增加而補充。分解（jiě）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鍍液（yè）。添加劑中有許多也帶有（yǒu）表麵（miàn）活性，因此（cǐ）往往（wǎng）利用表麵張力的測試來監控。!!!關係也是一種監控的方法。多數情 況下添加（jiā）劑的消耗量要通過（guò）研發階段及（jí）中間放大過程來總結。有時在生產中不進行測試而（ér）按鍍槽的（de）實際生產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（bǎo）密而建議采用這種添加方（fāng）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（rù）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（cáo）測試也（yě）很有用。

 2介穩沉積

 電流密度的大小（xiǎo），在很大程度（dù）上決定電鍍的速度，所（suǒ）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圍（wéi），這樣便能鍍得較（jiào）快，並且方便（biàn）操作。寬廣的電流 容許範圍有利於大的和複雜形狀的鍍件取得（dé）厚度和結構較為（wéi）均勻的鍍層。與此同時，也希望有較高（gāo）的電流效率和（hé）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（shàng）的電流密度（dù）並不（bú）等同（tóng）於理論電流的極限，即在傳質控（kòng）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）上鍍出好的鍍層的最高（gāo）可用 的（de）電流（liú）密（mì）度。在（zài）這裏，工程需要是主（zhǔ）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極限電流密度要比理論值低很多。高於這個實用的極 限一般隻能用於暫時，例如鍍鉻時，短時（shí）提高（gāo）起（qǐ）始電流以求獲（huò）得較好的覆蓋。

 傳（chuán）統的提高可用電流密度的方法首推攪拌。對電鍍溶液的攪動，包括機械或空氣攪拌、連續泵送、運動鍍件（jiàn）等方法，有（yǒu）助（zhù）於鍍液內的傳質，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，否則無法保證產品質量的均勻。同時攪（jiǎo）拌也可以使溶液（yè）內（nèi）的沉（chén）渣漂浮，易於導致鍍層變壞。

 為了消除單純的攪拌所（suǒ）帶來的問題，同時也能在提高鍍速的同時改善（shàn）鍍層結構和外觀質量，上個世紀年代興起了周期換向電（diàn）流電鍍的方（fāng）法。通過短時的將鍍件從陰極 轉為陽極，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（yǒu）拋光作（zuò）用而使鍍（dù）層更為光滑（huá）細致。

 通（tōng）過電流的周（zhōu）期換向和變動以及（jí）各種不同攪拌的方法（fǎ），可（kě）以（yǐ）看到，對於恒定電流的維（wéi）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（de）效益。實際上可以施加到（dào）電鍍過程的種種擾動，可以包括電場、力場（chǎng）、磁、熱、聲、光等各個方麵（miàn）。