電鍍的鍍液與（yǔ）工藝選擇

 (一)鍍液選擇

鍍液與工藝參數的（de）選定，是產品進行電鍍前必要的工作。鍍液與所（suǒ）用的工藝條件，須由產品（pǐn）的要求來（lái）確定。目前能采用的工藝已經很多，不同的配方和工藝條件（jiàn）可以 很容易地（dì）查（chá）到。選（xuǎn）擇鍍液的配方和配套的工藝，首要的是能針對性地（dì）滿足（zú）產（chǎn）品的（de）質量要求（qiú），其次便是考慮可能得以實施的環境和條件。 

產品（pǐn）要求電鍍，一般大（dà）多是為了（le）裝飾防護或者增強其功能。無論是（shì）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，或具有小的內孔、凹（āo）陷或盲孔，或者材料與表（biǎo）麵很特殊，電鍍工藝就必須細致研究分析（xī）後（hòu）才確定，以便滿足這（zhè）些特殊（shū）情況。鍍液（yè）是否（fǒu）能具備足夠的宏觀（guān）與微觀分 散能力，顯然（rán）是必須（xū）要考慮的。

 通常電鍍溶液的配方大體上（shàng）可以分為兩類。按照電極上離子交換時具備的形態，簡單的水合離子（zǐ）和加入（rù）絡合劑或鼇合劑後生成的較複雜離（lí）子。在分散能力、電鍍（dù）速 度、鍍（dù）層結晶結構和特性等方麵（miàn）都有明顯差別。如果零件形狀並不（bú）特別複雜，鍍層也能（néng）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（yú）控製和管（guǎn） 理，而且更重要的是汙水也較易治（zhì）理。

 對於一種實用（yòng）的電鍍溶液，下列項目須著重考慮。

 1溶液（yè）的（de）總體濃度

 離子（zǐ）濃度（dù）高可以提高容許的極限電流密度。但材料（liào）的成本也上升。隨之（zhī）鍍液從槽內帶出的損耗和引起的（de）汙水處理成本也增加。

 2添加的組分

 鍍（dù）液中添加的組（zǔ）分（fèn）不宜太多，否則（zé）難於控（kòng）製和調整，實際（jì）上無法保（bǎo）持工（gōng）藝的穩定。即便是非分解性的組分，也會帶來分析和（hé）調整的困難。組分的壽命也（yě）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。有些化合物（wù）加入（rù）後十分有效，但汙水難於處理的（de）也不宜加入，否則會遇（yù）到環境汙染的限製。有毒物質（zhì）更要慎（shèn） 加。

 3溶液的工作溫（wēn）度

 常溫工作的電鍍溶液當然（rán）比較理想，可以節省設備投資和能源（yuán）消耗。但工作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不（bú）了要配（pèi）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（dìng）都會提高成本，這要看實際要保持的溫度和相應獲得（dé）的好處。綜合的效（xiào）益取決（jué）於選擇協調的工（gōng）藝。

 4相應的配套工藝

 一般地說，選用的鍍液要具備（bèi）較（jiào）高的操作柔性。對操作要求苛刻的鍍液並非好的鍍液。有些鍍（dù）液效果雖好，但對輔助（zhù）工作要求條件很敏感，必（bì）將（jiāng）在生產（chǎn）中窮（qióng）於應付。 鍍液不宜過分（fèn）地要求（qiú）工（gōng）藝配套，或者容許參數範圍過窄，以避免難於監控和調整維護。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（fā）與生產

 電（diàn）鍍在很大程度上是服務性的工藝（yì），而其本身從化學和電化學角度也是一種較複雜的工藝（yì）係統。電鍍（dù）工藝的選擇實際上還與產（chǎn）品本身的設計和結（jié）構、零件的材料和加 工方法、組件和部件的裝配過程、產品（pǐn）的貯存環（huán）境和貯存期、使用的條件與預期壽命等（děng）諸多因素息息相關。自身的特點還（hái）有（yǒu）工藝的（de）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（yīng）和能源配備等等。因此，特（tè）別是對於（yú）新的工藝研究，必須（xū）有中間放大和開發的過程（chéng）以找出問題，否則不適應（yīng）和被動（dòng）常會發（fā）生。

 (二)穩態與介（jiè）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。恒電位有利於針對極化和析出電位來監控，以便在一定的（de）沉積電位下控製沉積的離子品種、合金成分、電 流（liú）效率等（děng），並可以省去隨（suí）著生產情況變化而調控電流。但是這（zhè）種操作須用參比電極構成（chéng）三電極係統，對於大的設備特別是電（diàn）流分布複雜時生（shēng）產實踐不易。恒電流操作 控製（zhì）相對比較容易，所以在生產上大多采用控製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的要求，選定適宜的電流密（mì）度（dù）及可容許的偏差範圍（wéi），給足所需的電流密度並使之保（bǎo）持穩定。當采用常規的恒穩直流時（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（xiàng）聯係。但是在這種情況下，鍍液的狀態對（duì）於沉積速度（dù）和質（zhì）量而言（yán）便會（huì）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、氯化物（wù）、氟硼酸鹽（yán）等，少數情況也（yě）采（cǎi）用（yòng）氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些的酸鹽。許多單（dān）鹽傾向於在一級電離中便（biàn）離（lí）解為所需的金屬離子（zǐ），並以水化形式存在於溶（róng）液內。

 絡合型的鍍液通常是加（jiā）入經選擇的絡合劑或（huò）鼇合（hé）劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨三乙酸’(等，一些有（yǒu）機物也常被采用。這些鍍液往往要經二級電離來提（tí）供所需的金屬（shǔ）離（lí）子，因而放電（diàn）過程的單鹽複雜。但是其極化特性和宏（hóng）觀（guān）分散能（néng）力一般比單鹽要好。

 這（zhè）兩類鍍液維持（chí）穩定沉積的機製並不相同。用簡單（dān）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。)*值的監控對這種鍍液也很重要，為此常（cháng） 須（xū）加入緩衝劑。導電劑也是（shì）常有的組分，並常有同離子效應的（de）雙重作（zuò）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（wù）的（de）穩 定和維持絡合平（píng）衡，因而（ér）操作控製要複雜（zá）一些（xiē）。單鹽的溶液有時也采用複鹽，而絡合型的鍍液也可能存在兩（liǎng）種（zhǒng）或更多的絡合物。

 當保持電鍍溶液在（zài）恒定的溫度、不加攪拌（bàn）並且給定恰當（dāng）的電流密度時，如無（wú）其他附加（jiā）因素或場強的影響，電鍍過程可以處於相對的定（dìng）態。實際上鍍層的質量和沉積的速度取決於電鍍溶液（yè）和工藝參數的穩定。不適當的擾動將損害（hài）電鍍質（zhì）量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散能力、實現整平提高平整度以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專（zhuān）用性較強並目效果視情況而異。許多具體（tǐ）的產品業已商（shāng）品化。這 些添加劑大多是依靠（kào）在電極界麵上的吸附來起（qǐ）作用，因而往往是複雜結構的有機物，有時是數種物質混配。這些添加劑大體上是通過試驗來尋覓，目前還（hái）沒（méi）有統一可 行的（de）理論指導來挑選。

 添加劑有（yǒu）損耗性和無（wú）損耗性的兩類，後（hòu）者僅因（yīn）鍍件帶出而（ér）消耗。電（diàn）解常使有（yǒu）機物在電極表麵分解，因而添加劑應隨電鍍量的增加而補充。分解後（hòu）的產物是否有（yǒu）害也要 考慮（lǜ），否則（zé）在補充添加劑的同（tóng）時要定期清理鍍液。添加劑中有許（xǔ）多也帶有表麵活性，因此往往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 況下添加劑的消耗量要通過研發階段及中間放大過程來總結。有時在生產中（zhōng）不進行測試而按鍍槽的實際生產量即安培小時（shí）數來補充添加。許多商品添加劑（jì）因為希望成 分保密而建議采（cǎi）用這種添加方法以（yǐ）避免化驗和監測（cè）。鍍層質量對添加劑的品種和加入量很敏感，所（suǒ）以要慎重選（xuǎn）擇和監控，特別是不知道成（chéng）分時，否則易出質量事故。 赫爾槽測（cè）試也很有用。

 2介穩沉積

 電（diàn）流密度的大小，在很大程度上決定電鍍的速（sù）度，所以一（yī）般都希（xī）望能用較高的電流密度和（hé）寬廣的電流密度容許範圍，這樣便能鍍得較快，並且（qiě）方便操作。寬（kuān）廣的電流 容許範圍有利於大的和複雜（zá）形狀的鍍（dù）件取得厚度和結構（gòu）較為均勻的鍍層。與此同時（shí），也希望有（yǒu）較高的電流效率和電流效率的穩（wěn）定性，因為這不僅是鍍速問題，也能（néng）減 少（shǎo）能（néng）耗。

 實踐上的（de）電（diàn）流密度並不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（dù）降低到零。實（shí）際生產中要求（qiú）的是能夠在被鍍零件上鍍（dù）出好的鍍層的最高可用 的電流密度。在這裏，工（gōng）程（chéng）需（xū）要是主要的考慮。所以，在（zài）電鍍生產實踐中應用的（de）電流（liú）密度，或者說（shuō）一般意（yì）義上的極限電流密度（dù）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，短時提高起始電流以（yǐ）求獲得較好的覆蓋。

 傳統（tǒng）的提高可用（yòng）電流密度的方法（fǎ）首（shǒu）推攪拌。對電鍍（dù）溶液的攪動（dòng），包括機械或空氣攪拌、連續泵送、運動鍍件等方法，有助（zhù）於鍍液（yè）內的（de）傳質，從而往往可以較大（dà）幅度地 提高可用（yòng）的電流密度。但攪拌必須均勻，否則無法（fǎ）保證產品質量的均勻。同（tóng）時攪拌也可以使溶液內的沉渣漂浮，易於導致鍍層變壞。

 為了消除單純的攪拌所帶來的問題，同時也（yě）能在提高鍍速的同時改善鍍層結構和外觀（guān）質量，上個世紀年代興起了周期換向電流（liú）電鍍的方法。通過短時的將鍍件從陰（yīn）極 轉為陽極，便使（shǐ）鍍層（céng）進入一個溶解過程。這種方法可（kě）以改善鍍層結構，減少氣孔，同時也有拋（pāo）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，對於恒定電流的維持（chí）穩態的沉（chén）積時（shí），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（kě）以施加到電鍍過程的種種擾動，可以包括電場、力（lì）場、磁、熱、聲、光等（děng）各個方麵。