電鍍（dù）的鍍液與工藝選擇

 (一)鍍液選擇 

鍍液與工（gōng）藝參數的選（xuǎn）定（dìng），是產品進（jìn）行電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工（gōng）藝條件，須由產品的（de）要求來確定。目前能采用的工藝已經（jīng）很（hěn）多，不同的配方和工藝條（tiáo）件可以 很容易地查到。選擇鍍液的（de）配方和配套的工藝，首要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實施的（de）環境和條件。

 產品（pǐn）要（yào）求電鍍，一般（bān）大（dà）多是（shì）為了裝飾防護或者增強（qiáng）其功能。無論是何種目的，所鍍出的（de）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（yǒu）小的內（nèi）孔、凹陷或盲孔，或（huò）者材料與表（biǎo）麵很特殊，電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（shū）情況。鍍液是否能具備足夠的宏觀與微觀分 散能力，顯然是必（bì）須要考慮的。

 通常（cháng）電鍍溶液的配方大體（tǐ）上可以分為兩（liǎng）類。按照電極上離子交換時具備的形態，簡單的水合離子（zǐ）和加入絡合劑或鼇合劑後生成的較複雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結晶（jīng）結構和特性等方麵（miàn）都有明顯差（chà）別。如果零件（jiàn）形（xíng）狀並（bìng）不特別複雜，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，易於控製（zhì）和管 理，而且更重要的是汙水也較易治理。

 對於一種實用的電（diàn）鍍溶液，下列項目須著重（chóng）考慮。

 1溶液的總體（tǐ）濃度

 離子濃度高可以（yǐ）提高容許（xǔ）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（qǐ）的汙水（shuǐ）處理成本也增（zēng）加。

  2添加的組分

 鍍液中添（tiān）加的組分不宜太多，否則難於（yú）控製和調整，實際上無法（fǎ）保持工（gōng）藝的穩定。即（jí）便（biàn）是（shì）非分解性的組分，也會帶來分析和調整的困難。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（bàn）衰期短的盡量不用。有些化合物加（jiā）入後十分有效（xiào），但汙水（shuǐ）難（nán）於處（chù）理的也不宜加入，否（fǒu）則（zé）會遇到環（huán）境汙染的限製。有毒物質更要慎（shèn） 加。

 3溶液的工作溫度

 常溫工（gōng）作的（de）電鍍溶（róng）液（yè）當然比較理想，可以節省設（shè）備投資和能（néng）源消耗。但工作溫度區間不宜太窄，否則仍避免不（bú）了要配備（bèi）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（chéng）本，這要看實際要保持的溫度和相（xiàng）應（yīng）獲得的好處。綜合的效益取決於（yú）選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一般地說，選用的鍍液要（yào）具備較高的操作柔性。對操作要求苛（kē）刻的鍍液並非好的鍍（dù）液。有些鍍液效（xiào）果雖好，但對輔助工作要求條件很敏感，必將在生（shēng）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（shù）範圍過窄，以避免難於監控和（hé）調（diào）整（zhěng）維護。例（lì）如要求表麵（miàn）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（fú）務性的工藝，而其本身從化學和電化學角（jiǎo）度也是一種（zhǒng）較複雜的（de）工藝係統。電鍍工藝的（de）選擇實際上還與產品本身（shēn）的設計和結構、零件的材（cái）料和加 工方法、組件和部件的（de）裝配過程、產品的貯存環境和貯存期（qī）、使用的條件與預期壽命等諸（zhū）多因素息息相關。自身的（de）特點還有工藝的穩定性和柔性、與人（rén）力資源（yuán）和環境 要求的協調、材料（liào）的供應和能源配備（bèi）等等。因此，特別是對於新的工藝研究，必須有中間放大和開發的（de）過程以找出（chū）問題，否則不適應和被動常會發生。

 (二)穩態與介穩沉積

 1穩態沉積

 實現穩態沉積，可（kě）以控製（zhì）恒定電價，也可以（yǐ）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（chéng）分、電 流效率等，並可以省去隨著（zhe）生產情況變（biàn）化而調控（kòng）電流。但（dàn）是（shì）這種操作須用參比電極構成三電極係統，對於大的設備特別是電流分（fèn）布（bù）複雜時生產實踐不易。恒電流操（cāo）作 控製相對比較容易，所以在生（shēng）產上大多采用控製電流的方法。

 通常習慣（guàn）按照鍍液的要求，選定適宜的電流（liú）密度（dù）及可（kě）容許的偏差範圍（wéi），給足所需的電流密度並使之保持（chí）穩定。當采用常規的恒穩直流時，這種操作也比（bǐ）較方便。恒定的電流易於直接與法拉第沉積量（liàng）相聯（lián）係。但是在這種情況下，鍍液的狀態對於沉積速度和質量而言便會是第一位的。

 通常采用（yòng）的鍍液（yè）多為單鹽或加入絡合劑來組成。常（cháng）用的單鹽有硫酸鹽、氯化物、氟硼酸鹽等（děng），少數（shù）情況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些的酸鹽。許多（duō）單鹽（yán）傾向於在一級電離中（zhōng）便離解為所需的金屬（shǔ）離子，並以水化形（xíng）式存在於溶液內。

 絡合型的鍍（dù）液通（tōng）常（cháng）是（shì）加入經選擇的絡合劑或鼇合劑。例如：氰化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨三（sān）乙酸’(等，一些有機物也常（cháng）被采用。這些鍍（dù）液往往要經二級電離來（lái）提供所需的金屬離子（zǐ），因（yīn）而放電過程（chéng）的單鹽複雜。但是其極化特性和宏（hóng）觀（guān）分（fèn）散能（néng）力一般比單鹽要好。

 這兩（liǎng）類鍍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（lí）的（de）酸堿來調節（jiē）離（lí）子（zǐ）的活度（dù），或利用同離子（zǐ）效應。)*值的監控對這種鍍液也很重要，為此常 須加入緩衝（chōng）劑。導電劑也是常有（yǒu）的（de）組分，並常有同離子效應（yīng）的雙重作用。絡合型或加鼇合劑的鍍液須監（jiān）控其反應後的富裕（yù）量，即遊離的絡合劑濃度以（yǐ）保持反應物的穩 定和維持絡合平衡（héng），因（yīn）而操作控製要複雜一些。單鹽的溶液有時也（yě）采用複鹽，而絡合型的鍍液也可能存在兩種或更多的絡合物。

 當保持電鍍溶液在恒（héng）定的溫度、不加攪（jiǎo）拌並且給定恰當（dāng）的電流密度時，如無其他附加因素或場強的影（yǐng）響，電鍍過程可（kě）以處於相對的定（dìng）態。實際上鍍層的質量（liàng）和沉積的速度取（qǔ）決於電鍍溶液和工藝參數的穩定。不適當的擾動將損害電（diàn）鍍質量。

 各種添（tiān）加劑包括（kuò）促進細晶、改善（shàn）分（fèn）散能力、實現整平提（tí）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（qíng）況而異。許多具體的產品業已商品化。這 些添加劑大多是依靠在電極界麵上的吸附來起作（zuò）用，因而往往（wǎng）是（shì）複雜結構的有機物，有時是數種物（wù）質混（hún）配。這些添加劑大體上是通（tōng）過試驗來尋覓，目前還沒有統（tǒng）一可（kě） 行的理論指導來（lái）挑選。

 添加劑有損耗性和（hé）無損耗性的兩類，後者僅因鍍件帶出而消耗（hào）。電解常使有機物在電（diàn）極表麵分解，因（yīn）而添加劑應（yīng）隨電鍍量的增加而補充。分解後的（de）產物是否有害也要 考慮，否則在補充添加（jiā）劑的同時要定期清理鍍液。添加劑中有許多也帶（dài）有表麵活（huó）性，因此往往利用表（biǎo）麵張力的測試（shì）來監控。!!!關係也是一種監控的（de）方（fāng）法。多數情 況下添加劑的消耗量要通過研發階段（duàn）及中間放大過（guò）程來總（zǒng）結。有時在生產中不進行測試而按鍍槽的實際生產量（liàng）即安培小時數來（lái）補充添加。許多商品添（tiān）加劑因為希望成 分保密而建議采用這種添加方法以避免化驗和監測。鍍層質量對添（tiān）加劑的品種和加入量很敏感，所以要（yào）慎重選擇和（hé）監（jiān）控，特別是不知道成分（fèn）時，否則易出質量事故。 赫爾槽測試也很有用（yòng）。

2介穩沉積

電流密度（dù）的大小，在很大程度上決定（dìng）電（diàn）鍍的速度，所以一（yī）般都希望能用較高的電流密度和寬廣的電（diàn）流（liú）密度容許範（fàn）圍，這樣便能鍍（dù）得較快，並且方便操作。寬廣的電流 容許範圍有利於大的和複雜形狀的鍍件取得厚度和結構較為均勻的鍍層。與（yǔ）此同時，也希望有較高的電流效率和電流效（xiào）率的穩定性，因為這不僅是鍍速（sù）問題，也能減 少能耗。

 實踐上（shàng）的電流密度並不等同於理論電流的極限（xiàn），即在傳質（zhì）控製下使電極界（jiè）麵處的離子濃度降低到零。實際（jì）生產中要求的是能夠在（zài）被鍍零件上鍍出好（hǎo）的鍍層的最高可用 的電流密度。在這裏，工程需要是主要的考慮（lǜ）。所以，在電（diàn）鍍生產實踐中應用的電流密（mì）度，或者說一般意義上的極限電流（liú）密度要比理論值低很多（duō）。高於這個實用的（de）極 限一般隻能用於暫時，例如（rú）鍍鉻時，短（duǎn）時提高起始電流以求獲得較好（hǎo）的覆蓋。

 傳統的提高可用電流密度的方法首推攪拌。對電鍍溶液的攪動（dòng），包括機械或空氣攪拌、連續泵送、運動鍍件等（děng）方法，有助於鍍液內的（de）傳質，從而（ér）往往（wǎng）可以較大幅（fú）度地 提高可用的電流密（mì）度（dù）。但攪拌必須均勻，否則無法保證產品質量的（de）均勻。同時攪拌也可以使溶液內的沉渣漂浮，易於導致鍍層（céng）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（gāo）鍍速的同時改善鍍層結（jié）構和外觀質（zhì）量，上個世紀年代興起了周期換向電流電鍍的方法。通過短時的將鍍件從陰極 轉為陽極，便使鍍層進入一個（gè）溶解過程（chéng）。這種方法可（kě）以改（gǎi）善鍍層結構，減少氣孔，同時也有（yǒu）拋光作（zuò）用（yòng）而使鍍層更為光滑細（xì）致。

 通過電流的周期換向和變動以及各種不同攪拌的方（fāng）法，可以看到，對（duì）於恒定電（diàn）流的維持穩（wěn）態的沉積時，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。實際上可以施加到電鍍過程的種種擾動，可以包括電場、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵。

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