直接影響您的電鍍工藝的六大因素（上）-仁昌分享
電鍍工藝條件是指電鍍時(shí)的操作變化因素，包括:電流密度、溫度、攪拌和電源的波形等。
1.陰極電流密度的影響
任何鍍液都有一個(gè)獲得良好鍍層的電流密度范圍,獲得良好鍍層的最小電流密度稱(chēng)電流密度下限，獲得良好鍍層的最大電流密度稱(chēng)電流密度上限。
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)陰極電流密度過(guò)低時(shí),陰極極化作用小,鍍層的結(jié)晶晶粒較粗,在生產(chǎn)中很少使用過(guò)低的陰極電流密度。
隨著陰極電流密度的增大,陰極的極化作用也隨之增大(極化數(shù)值的增加量取決于各種不同的電鍍?nèi)芤?,鍍層結(jié)晶也隨之變得細(xì)致緊密;但是陰極上的電流密度不能過(guò)大,不能超過(guò)允許的上限值(不同的電鍍?nèi)芤涸诓煌に嚄l件下有著不同的陰極電流密度的上限值),超過(guò)允許的上限值以后，由于陰極附近嚴(yán)重缺乏金屬離子,在陰極的尖端和凸出處會(huì)產(chǎn)生形狀如樹(shù)枝的金屬鍍層,或者在整個(gè)陰極表面上產(chǎn)生形狀如海綿的疏松鍍層。在生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的是在零件的尖角和邊緣處容易發(fā)生“燒焦”現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成樹(shù)枝狀結(jié)晶或者是海綿狀鍍層。
一般情況下電流密度過(guò)低,陰極極化作用小，晶核的形成速度慢.而成長(zhǎng)的速度快;繼續(xù)增大電流密度,陰極極化逐漸提高,陰極過(guò)電位也不斷增大.鍍層結(jié)晶就越來(lái)越細(xì);當(dāng)電流密度繼續(xù)增大到某一數(shù)值(電流密度上限)時(shí).就出現(xiàn)燒焦的鍍層,呈現(xiàn)疏松的海綿狀,或色澤不正常的粗糙鍍層。
這是由于電流密度過(guò)大時(shí)，陰極附近嚴(yán)重缺乏放電金屬離子.造成氫的急劇析出,使該處pH值迅速升高,在陰極表面生成金屬的氫氧化物或堿式鹽夾附在鍍層內(nèi),形成空洞.麻點(diǎn).疏松和燒焦等。
在正常的電流密度范圍內(nèi),提高電流密度,可以得到比較細(xì)致的鍍層,而且還能加快沉積速度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。鍍液電流密度范圍的大小,通常是由鍍液的性質(zhì)、主鹽濃度、鍍液溫度和攪拌等因素決定的。
2. 電鍍?nèi)芤簻囟鹊挠绊?/span>
當(dāng)其他條件不變時(shí),升高溶液的溫度,通常會(huì)加快陰極反應(yīng)速度和離子擴(kuò)散速度,降低陰極極化作用.因而也會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗。
但是不能認(rèn)為升高溶液溫度都是不利的,如果同其他工藝條件配合恰當(dāng),升高溶液溫度也會(huì)取得良好效果。
例如升高溫度可以提高允許的陰極電流密度的上限值,陰極電流密度的增加會(huì)增大陰極極化作用,以彌補(bǔ)升溫的不足,這樣不但不會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗,而且會(huì)加快沉積速度,提高生產(chǎn)效率。此外還可提高溶液的導(dǎo)電性、促進(jìn)陽(yáng)極溶解、提高陰極電流效率(鍍鉻除外)、減少針孔.降低鍍層內(nèi)應(yīng)力等效果。
提高鍍液溫度會(huì)降低陰極極化,導(dǎo)致鍍層結(jié)晶變粗。這是因?yàn)榉烹娊饘匐x子在鍍液溫度高時(shí)，具有了更大的活化能力，而降低電化學(xué)極化;另外溫度提高增大了由于熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的離子擴(kuò)散速度，降低了濃差極化。其綜合結(jié)果就降低電沉積時(shí)的陰極極化。實(shí)際上升高溫度通常也能提高電流密度的上限,同時(shí)由于鹽類(lèi)的溶解度增大，容許配置更高濃度的鍍液,這樣又可使用更大的電流密度。
而增大電流密度又可以提高陰極極化，有利于形成細(xì)晶鍍層,所以只要配合恰當(dāng),升高鍍液溫度也會(huì)有利于形成良好鍍層。另外，升高溫度還有提高鍍液的導(dǎo)電性,促進(jìn)陽(yáng)極溶解,減少鍍層針孔,降低鍍層內(nèi)應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。因此，在操作允許的溫度范圍內(nèi)可以在高的溫度下進(jìn)行電鍍。
有些鍍種需要加溫才能得到合格的電鍍層，而有些鍍種又必須在某個(gè)溫度下工作才行。用加溫或降溫的方式來(lái)彌補(bǔ)鍍液性能的不足是完全必要的。以光亮鍍鎳為例，當(dāng)溫度在40C以下時(shí),盡管加入光亮劑,但也難鍍出光亮效果的鍍層。但將鍍液加溫至50C以上時(shí),就能得到非常光亮的鍍鎳層。
3.攪拌的影響
攪拌會(huì)加速溶液的對(duì)流，使陰極附近消耗了的金屬離子得到及時(shí)補(bǔ)充和降低陰極的濃差極化作用,因而在其他條件相同的情況下,攪拌會(huì)使鍍層結(jié)晶變粗。
然而采用攪拌后，可以提高允許的陰極電流密度上限值,這樣就可以克服因攪拌降低陰極極化作用而產(chǎn)生的結(jié)晶變粗現(xiàn)象.
采用攪拌可以在較高的電流密度和較高的電流效率下得到緊密細(xì)致的鍍層。對(duì)某些光亮性鍍液,如光亮硫酸鹽鍍銅和光亮鍍鎳,攪拌還可以提高鍍層的整平性。在某些情況下,還可消除條紋或橘皮狀鍍層。
采用攪拌的電鍍液必須進(jìn)行定期或連續(xù)過(guò)濾,以除去溶液中的各種固體雜質(zhì)和渣滓,否則會(huì)降低鍍層的結(jié)合力并使鍍層粗糙.疏松、多孔。
采用攪拌可以增加電流密度范圍,提高電鍍效率.改善鍍液的分散能力，提高鍍層質(zhì)量。通常在光亮鍍鎳和鍍銅工藝中使用攪拌。攪拌能加強(qiáng)鍍液的對(duì)流,減薄擴(kuò)散層的厚度,使電沉積時(shí)陰極表面的放電金屬離子迅速得到補(bǔ)充，降低濃差極化。同時(shí)攪拌可提高容許的電流密度上限,使操作電流密度增大,增大陰極極化。
目前常用的攪拌鍍液方法是陰極移動(dòng)、壓縮空氣攪拌.鍍液循環(huán)等多種方式。陰極移動(dòng)有橫向移動(dòng)和垂直移動(dòng)。壓縮空氣攪拌比較劇烈，它能使沉積于槽底的固體微粒浮起而分散到鍍液中,所以使用壓縮空氣攪拌鍍液時(shí),一般都需備有連續(xù)過(guò)濾裝置。否則,浮起的固體微粒會(huì)造成鍍層粗糙或產(chǎn)生毛刺。對(duì)于一些易與空氣中的氧和二氧化碳作用的鍍液.如鍍鐵和硫酸鹽鍍錫等，不宜采取用這類(lèi)攪拌。
4.電源的影響
電鍍生產(chǎn)中常用的電源有整流器和直流發(fā)電機(jī),根據(jù)交流電源的相數(shù)以及整流電路的不同可獲得各種不同的電流波形。例如單相半波單相全波、三相半波和三相全波等。
實(shí)踐證明.電流的波形對(duì)鍍層的結(jié)晶組織、光亮度鍍液的分散能力和覆蓋能力、合金成分、添加劑的消耗等方面都有影響,故對(duì)電流波形的選擇應(yīng)予重視。
目前除采用一 般的直流電外.根據(jù)實(shí)際需要還可采用周期換向電流及脈沖電流。
周期換向電流就是周期性地改變直流電流的方向.即在電鍍時(shí),直流電流的方向,一段時(shí)間是正向,接著的一段時(shí)間是反向,正向電流就是將鍍件作為陰極,而反向電流就是將鍍件作為陽(yáng)極。
一段正向電鍍的時(shí)間和一段反向退鍍的時(shí)間之和就是一個(gè)周期的時(shí)間(tk+ta=T)。
實(shí)踐證明,把周期換向電流應(yīng)用于氰化物鍍銅和氟化物鍍銀.所獲得的鍍層質(zhì)量比用一般直流電所得的鍍層好得多,這是由于在反向退鍍時(shí).可除去電鍍時(shí)產(chǎn)生的劣質(zhì)鍍層,減少或消除鍍層上的粗糙和毛刺:同時(shí)還能使鍍件尖端和邊緣鍍層厚度較厚處,退鍍時(shí)除去較多的鍍層.使鍍層厚度均勻,整平性好。
在應(yīng)用周期換向電鍍時(shí),零件人槽最好先進(jìn)行陰極電鍍,以防止鍍件在無(wú)鍍層時(shí)作為陽(yáng)極,造成基體金屬腐蝕而污染鍍液。
脈沖電流就是單向(陰極)電流周期性地被-系列開(kāi)路(無(wú)電流通過(guò))所中斷的電流。它與換向電流所不同的是不把鍍件作陽(yáng)極,而是間歇地停止供電,由于間歇中斷電流,陰極電位隨時(shí)間周期性地變化。
電鍍電源常用的是直流整流器，選擇不同的整流器電源對(duì)電鍍質(zhì)量也是有影響的。
(1)電源功率的影響。
電鍍電源的功率必須能承受被加工零件所需的電流,并能連續(xù)工作而不出現(xiàn)故障。
一般是按被鍍產(chǎn)品的表面積和所鍍鍍種的正常電流密度范圍計(jì)算出所需的總電流量,再加上一定的保險(xiǎn)系數(shù)來(lái)確定選用多大的整流電源。
針對(duì)不同鍍種,選擇電源和電壓范圍。一般電鍍的槽電壓在6v以下。由于陽(yáng)極鈍化和溶液電導(dǎo)率(濃度、溫度、攪拌等影響)的變化,槽電壓會(huì)有所波動(dòng),有時(shí)會(huì)在10V左右。因此，常規(guī)的電鍍電源電壓應(yīng)在0~ 12V范圍內(nèi),對(duì)鍍鉻、鋁陽(yáng)極氧化等工藝,電源電壓應(yīng)在0 ~24V或更高一些。
(2)電源波形的影響。
電鍍一般采用直流電源 ,但對(duì)直流的理解往往有誤差,并非從整流電源出來(lái)的電流就是平穩(wěn)的直流.都帶有一定脈沖，而脈沖量的大小,要看采用的是什么整流線路和器件。通常適合電鍍的電源應(yīng)該是三相橋式整流并加濾波的線路。特別對(duì)于鍍鉻來(lái)說(shuō)，平穩(wěn)的直流有利于鍍鉻過(guò)程。
因?yàn)殄冦t的電流效率只有10%~15%，如果直流電流中有較多的脈沖,會(huì)使其電流效率進(jìn)一步降低,其分散能力也會(huì)下降,因此電鍍質(zhì)量就無(wú)法保證。
交直流疊加電流是把交直流疊加在一起,進(jìn)行電鍍的電源。目前已應(yīng)用于焦磷酸鹽鍍銅和銅錫合金,可獲得結(jié)晶細(xì)致、光澤較好的鍍層,還可擴(kuò)大陰極電流密度范圍。
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