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電流密度下限，獲得良好鍍層的最大電流密度稱電流密度上限。
一般來說，當(dāng)陰極電流密度過低時,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大,不能超過允許的上限值(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產(chǎn)生形狀如樹枝的金屬鍍層,或者在整個陰極表面上產(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)重時會形成樹枝狀結(jié)晶或者是海綿狀鍍層。
一般情況下電流密度過低,陰極極化作用小，晶核的形成速度慢.而成長的速度快;繼續(xù)增大電流密度,陰極極化逐漸提高,陰極過電位也不斷增大.鍍層結(jié)晶就越來越細(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.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大時，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.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,升高溶液的溫度,通常會加快陰極反應(yīng)速度和離子擴散速度,降低陰極極化作用.因而也會使鍍層結(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增大陰極極化作用,以彌補升溫的不足,這樣不但不會使鍍層結(jié)晶變粗,而且會加快沉積速度,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。
提高鍍液溫度會降低陰極極化,導(dǎo)致鍍層結(jié)晶變粗。這是因為放電金屬離子在鍍液溫度高時，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動而產(chǎn)生的離子擴散速度，降低了濃差極化。其綜合結(jié)果就降低電沉積時的陰極極化。實際上升高溫度通常也能提高電流密度的上限,同時由于鹽類的溶解度增大，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)陽極溶解,減少鍍層針孔,降低鍍層內(nèi)應(yīng)力等優(yōu)點。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溫度下工作才行。用加溫或降溫的方式來彌補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,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,就能得到非常光亮的鍍鎳層。
3.攪拌的影響
攪拌會加速溶液的對流，使陰極附近消耗了的金屬離子得到及時補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)過濾,以除去溶液中的各種固體雜質(zhì)和渣滓,否則會降低鍍層的結(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。攪拌能加強鍍液的對流,減薄擴散層的厚度,使電沉積時陰極表面的放電金屬離子迅速得到補充，降低濃差極化。同時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、壓縮空氣攪拌.鍍液循環(huán)等多種方式。陰極移動有橫向移動和垂直移動。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,一般都需備有連續(xù)過濾裝置。否則,浮起的固體微粒會造成鍍層粗糙或產(chǎn)生毛刺。對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,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。
實踐證明.電流的波形對鍍層的結(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,直流電流的方向,一段時間是正向,接著的一段時間是反向,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極。
一段正向電鍍的時間和一段反向退鍍的時間之和就是一個周期的時間(tk+ta=T)。
實踐證明,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.可除去電鍍時產(chǎn)生的劣質(zhì)鍍層,減少或消除鍍層上的粗糙和毛刺:同時還能使鍍件尖端和邊緣鍍層厚度較厚處,退鍍時除去較多的鍍層.使鍍層厚度均勻,整平性好。
在應(yīng)用周期換向電鍍時,零件人槽最好先進(jìn)行陰極電鍍,以防止鍍件在無鍍層時作為陽極,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-系列開路(無電流通過)所中斷的電流。它與換向電流所不同的是不把鍍件作陽極,而是間歇地停止供電,由于間歇中斷電流,陰極電位隨時間周期性地變化。
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算出所需的總電流量,再加上一定的保險系數(shù)來確定選用多大的整流電源。
針對不同鍍種,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,槽電壓會有所波動,有時會在10V左右。因此，常規(guī)的電鍍電源電壓應(yīng)在0~ 12V范圍內(nèi),對鍍鉻、鋁陽極氧化等工藝,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 ,但對直流的理解往往有誤差,并非從整流電源出來的電流就是平穩(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。特別對于鍍鉻來說，平穩(wěn)的直流有利于鍍鉻過程。
因為鍍鉻的電流效率只有10%~15%，如果直流電流中有較多的脈沖,會使其電流效率進(jìn)一步降低,其分散能力也會下降,因此電鍍質(zhì)量就無法保證。
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,還可擴大陰極電流密度范圍。
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