電鍍的鍍液與工（gōng）藝選擇

 (一)鍍液選擇 

鍍液與工藝參數（shù）的選定，是產品進行電（diàn）鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須（xū）由產品的要求來確定。目前能采用的（de）工藝已經很多，不同的配方和（hé）工藝條件可以 很容易（yì）地查到。選（xuǎn）擇鍍（dù）液的（de）配方和配套的工藝，首要的是能針對性地滿足產品（pǐn）的質量要求（qiú），其次便（biàn）是考慮（lǜ）可能得以實施（shī）的環境和條件。

 產品（pǐn）要（yào）求電鍍，一般大多是為了裝飾防護或者增強其功（gōng）能。無論是何種目的，所鍍出的（de）鍍層（céng）都必須是一層均勻的完（wán）整覆蓋，這是最基本（běn）的要求。如果被鍍件形狀複 雜（zá），或具有小的內孔、凹陷或盲孔，或者材料（liào）與表麵很特殊，電鍍工藝就必須細致（zhì）研究分析後才確定，以便（biàn）滿足（zú）這些（xiē）特殊情況。鍍液是否能（néng）具備足夠的宏觀與微觀分 散能力（lì），顯然是必（bì）須要考慮的（de）。

 通常電鍍溶液的配方大體上可以分（fèn）為兩類。按（àn）照電極上離子交換時具備（bèi）的形態，簡單（dān）的水合離子（zǐ）和加入絡合劑或鼇合劑後（hòu）生成的較複雜離子。在分散能力、電鍍速 度、鍍層結晶結構和特性等方麵都有明顯差（chà）別。如果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（dān）的（de）鍍液配方。這樣不僅成本低，易於控製（zhì）和管 理，而且（qiě）更（gèng）重（chóng）要的是汙水也較易治理。

 對於一種實（shí）用的電鍍（dù）溶液，下（xià）列項目須著重考慮。

 1溶液的總體濃度

 離子濃度高可（kě）以提高容許（xǔ）的極限電流密度。但材料的（de）成本也上升。隨之鍍液從槽內帶出的損耗（hào）和引起的汙水處理（lǐ）成本也增加。

  2添加的組分

 鍍液中添加的組分不宜太多，否則難於控製和（hé）調整，實際上無法保持工藝（yì）的穩（wěn）定。即便是非分解性的組分，也會帶來分（fèn）析（xī）和調整（zhěng）的困難。組分的壽命也要考（kǎo）慮，會自 行分解或在（zài）電解過程中（zhōng）發生變化、半衰期短的盡（jìn）量（liàng）不用。有些化合物加入後（hòu）十分有效，但汙水難於處理的也不宜加入，否（fǒu）則會遇到環境汙（wū）染（rǎn）的限製（zhì）。有毒物質更要慎 加。

 3溶液的工（gōng）作溫度

 常（cháng）溫工作的電鍍（dù）溶液當然比較理想，可以節省（shěng）設備投資和能（néng）源消耗。但工作溫度區（qū）間不宜太窄，否則仍避免（miǎn）不了要配備加溫設施（shī），甚至配（pèi）備冷卻設備。總體來講，鍍 液要求加溫並不（bú）一定都會提高成（chéng）本，這要看實（shí）際要保持的溫度和相應獲得（dé）的好（hǎo）處。綜合的效益取決（jué）於（yú）選擇（zé）協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一般地說，選用（yòng）的鍍液要具備較高的操作柔性。對（duì）操作要求苛（kē）刻的鍍液並非好（hǎo）的鍍液。有些鍍液效果雖好，但對輔助工作要求條件很敏感，必將在生產中窮於應付。 鍍（dù）液不宜過分地要求工藝配套，或者容許參數範（fàn）圍（wéi）過窄，以避免難於監控和調（diào）整維護。例如要求表麵準備過（guò）嚴，便相應要增（zēng）加成本（běn）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，而其本身從化學和電化學角（jiǎo）度也是一種較複雜的工藝係統。電鍍工藝的選擇實際（jì）上還與產（chǎn）品本身的設計和結構、零（líng）件（jiàn）的材料和加 工方法（fǎ）、組件和部件的裝配過程、產品的貯（zhù）存環境和貯存期、使（shǐ）用的條件與預期（qī）壽命等諸多因素息息相關。自身的特點還有工藝（yì）的穩定性和柔性、與人力資源和環境 要求（qiú）的協調、材料的供應和能（néng）源配備等等。因（yīn）此，特別是對於新的工藝研究，必須有（yǒu）中間放大和開發的過程以找出問題，否則不適應和被動常（cháng）會發生。

 (二)穩態與介穩沉積

 1穩（wěn）態沉積

 實現穩態沉積，可以控製恒定電價，也可以控製恒（héng）定電流。恒電位（wèi）有利於針對（duì）極化和析出電位來監控，以便在一定的沉積（jī）電位（wèi）下控製沉積的離子品種、合金成分、電 流效率（lǜ）等，並可以省去隨著生產情況（kuàng）變化而調控電流。但是這（zhè）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（diàn）流（liú）分布複雜時生產實踐不易。恒電流操（cāo）作 控製相對比較容（róng）易，所以在生產上大多采用控製電（diàn）流的方（fāng）法。

 通常習慣按照鍍液的要求，選定（dìng）適宜的電流密度（dù）及可容（róng）許的偏差（chà）範圍，給足所需的（de）電（diàn）流密度並使之保持穩定。當采用常規的恒穩直流時，這種操作也比較方便（biàn）。恒定的電流易於（yú）直接與法拉第沉積量相聯係。但是在這（zhè）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（wèi）的。

 通常采用的鍍液多（duō）為單鹽或加入絡合劑來組成。常用的單鹽有硫酸鹽、氯化物、氟硼酸鹽等，少數情（qíng）況也采（cǎi）用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些的酸鹽（yán）。許多單鹽傾向於（yú）在（zài）一級電離中便離解為所（suǒ）需的金屬離子，並（bìng）以水（shuǐ）化形（xíng）式存在於溶液內。

 絡合型的鍍液通常是加入經選擇（zé）的絡合劑或鼇合劑（jì）。例如：氰化物（wù）、氨或強堿、焦（jiāo）磷酸鹽、氨三乙酸’(等，一些有機物也常被采用。這些鍍液往往要經二級（jí）電離來提供所需的（de）金屬離子，因而放（fàng）電（diàn）過程的單鹽複雜（zá）。但是其極（jí）化特性和宏觀分散能力一般比單鹽要好。

 這兩類鍍液維持穩（wěn）定沉積（jī）的機製並不相（xiàng）同。用簡單鹽類的鍍（dù）液常依靠遊離的酸堿來調節（jiē）離子的活度，或利用同離子效應。)*值的監控對（duì）這種鍍液也很重要，為此常 須加入緩衝劑。導電劑也是常有的組分，並（bìng）常有同離子效應的雙重（chóng）作用。絡合型或加鼇合劑的鍍液（yè）須監控其反應後（hòu）的（de）富裕量，即遊離的絡合劑濃度以保持反應物（wù）的穩 定和維持絡（luò）合平衡，因而操作（zuò）控製要複雜一些。單鹽的溶（róng）液有時也采用複鹽（yán），而絡（luò）合型的鍍液也可能存在兩種或更多的絡合物。

 當（dāng）保持電鍍溶液在恒定的溫度、不加攪（jiǎo）拌並且給（gěi）定恰當的電流密度時，如無其他附加（jiā）因素或（huò）場（chǎng）強的影（yǐng）響，電鍍過程可以處（chù）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和工藝參數的穩定。不適（shì）當的（de）擾動將損害電鍍質量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散能力、實（shí）現整平提高平整度以及使鍍層光亮等目前品種甚多，專用性較強並目效果視情況而異。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（xī）附來起作用，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（tiān）加劑（jì）大體上是通過試驗來尋覓，目前還沒有統一可 行的理論指導來（lái）挑選。

 添加劑有損耗性和無損耗性（xìng）的兩類，後者僅（jǐn）因鍍件帶出而消（xiāo）耗。電解常使有機物在電極表麵分解，因而添加劑應隨（suí）電鍍（dù）量的增加而補充。分解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（qī）清理鍍液。添加劑中有許多也帶有表麵活性，因此往往利用表麵（miàn）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）劑的消耗量要通過研發階段及中間放大過程來總結。有（yǒu）時在生產中不進（jìn）行測試而按鍍槽的實（shí）際生產量即安培小時數來補（bǔ）充添加。許多商品添加劑因為（wéi）希望成 分保密而建議采用這種添加方（fāng）法以避免化驗和監測（cè）。鍍層質量對添加劑的品種和加入量很敏感，所以要慎重選擇和監（jiān）控，特別是不知（zhī）道成（chéng）分（fèn）時，否則易出質量事（shì）故。 赫爾槽測試也很（hěn）有用。

2介穩沉積

電流密度的大小，在很大程度上決定電鍍的速度（dù），所以一般都希望能（néng）用較高的電流密（mì）度和寬廣的電流密度容許範圍（wéi），這樣便能鍍得（dé）較快，並且方便操作。寬廣的（de）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（yún）的鍍層。與此同（tóng）時，也希望有較高的電流效率和電流效率的（de）穩（wěn）定性，因為這不僅是鍍速問題，也能減 少能耗。

 實踐上的電流密度並不（bú）等同於理論電流的極限，即在傳質控製下使電（diàn）極界麵（miàn）處的離子濃度降低到（dào）零。實（shí）際生產中要求的是能夠（gòu）在被鍍零（líng）件上鍍出好的鍍（dù）層的最高可用 的電流密度。在這裏，工程需要是主要的考慮。所以，在電鍍生產實踐中應用的電流密度（dù），或者說一般意義上的極限電流密度要比理（lǐ）論值（zhí）低很（hěn）多。高（gāo）於（yú）這個實用（yòng）的極 限（xiàn）一般隻能用於暫時，例如鍍鉻時，短時提高起始電流以求獲得較好的覆蓋（gài）。

 傳統的提高可用（yòng）電流密度的方法首推攪拌。對電鍍溶液的（de）攪動，包括機械或空氣攪拌、連續泵（bèng）送、運（yùn）動鍍件等方法，有助於鍍液內的傳質，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（zé）無（wú）法保證產品質量的均勻。同時攪拌也可以使（shǐ）溶液內的沉渣（zhā）漂浮，易（yì）於導致鍍層（céng）變壞。

為了消除單純的攪拌所帶來的問題，同時也能在提高（gāo）鍍速的同時（shí）改善鍍層結構和外觀質（zhì）量，上個世紀年代興（xìng）起了（le）周期換向電流電鍍的方法。通過短時的將鍍件從陰極 轉（zhuǎn）為（wéi）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，同時也有拋光作用而使鍍層（céng）更為光滑細致。

 通過電流的周（zhōu）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（dìng）電流的維持穩態的沉積時，如果利用不同場強來施加擾動（dòng），便有可能獲得較好的（de）效（xiào）益。實際上可以施加到電鍍過（guò）程的（de）種種擾（rǎo）動，可以包括電場、力場、磁、熱、聲、光等（děng）各（gè）個方麵。

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