電鍍（dù）的鍍液與工（gōng）藝選擇

 (一)鍍液選擇 

鍍液與工藝參數的選定，是產品進（jìn）行電鍍前必要的工作。鍍液與所用的工藝條件，須由產品（pǐn）的要求來確（què）定。目前能采用的工藝已經很多，不同的配方和工藝條件可以 很容易（yì）地查到。選擇鍍液的配（pèi）方和配套的（de）工藝（yì），首要的是能針對性地滿足產品的質量要求，其次便是考慮可能得以實施的環境和條件（jiàn）。

 產品要求電（diàn）鍍（dù），一般大多是為了裝飾防（fáng）護或者增強其功能。無論是何種（zhǒng）目（mù）的，所（suǒ）鍍出的鍍（dù）層都必須是一層均勻的完整覆蓋，這是最（zuì）基本的要求。如果（guǒ）被鍍件形狀複 雜，或具有小的內孔、凹陷或盲孔（kǒng），或者材料與表麵很特殊，電鍍工藝就必（bì）須（xū）細致研（yán）究分析後才（cái）確定，以便滿足這些特（tè）殊情況。鍍液是否能具備足夠的宏觀（guān）與（yǔ）微觀分 散能力，顯然是必須要考慮的。

 通常電鍍溶液的配方大體上可以分為兩類。按（àn）照電極上離子交換（huàn）時具備的形態，簡單的水合離子和加（jiā）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（jié）晶結構和特性等方麵都有（yǒu）明顯差別。如（rú）果零件形狀並不特別（bié）複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量選用較簡單的鍍液配方。這樣（yàng）不僅成本低，易於控製和管 理，而且更（gèng）重（chóng）要的是汙水也較易治理。

 對於一種實用的電鍍溶液，下列項目須著重考慮。

 1溶液的（de）總體濃度

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

  2添加的組分

 鍍液（yè）中添加的組分不宜太多，否則難於控製和調整，實際上無法保持工藝（yì）的（de）穩定（dìng）。即便是非分解性的組分，也（yě）會（huì）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（diàn）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（yǒu）效，但（dàn）汙水難於處理的也不宜加入，否則會遇到環境汙染的限製。有毒物質更要慎 加。

 3溶液的工作（zuò）溫度（dù）

 常（cháng）溫工作的電鍍溶液當然比較（jiào）理想，可以節省設備（bèi）投資和能源消耗。但工作溫度區間（jiān）不宜（yí）太窄，否則（zé）仍避免不了要配備加溫設施，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（chí）的（de）溫度和相應獲得的好處。綜合的效益取決於選擇協調的工藝。

 4相應的配套工藝

 一（yī）般地說，選用（yòng）的鍍液（yè）要（yào）具備較高的操作柔性。對（duì）操（cāo）作要求（qiú）苛刻（kè）的鍍液並非（fēi）好的鍍液。有些（xiē）鍍（dù）液效果雖好，但對輔助工作（zuò）要求條（tiáo）件很敏感，必將在生產中窮於應付。 鍍液不宜過分地要求工藝配套，或者容許參數範（fàn）圍（wéi）過窄，以避免（miǎn）難於（yú）監控和（hé）調整維護。例如（rú）要求表麵準備過（guò）嚴，便相應要增加成本和（hé）廢品率。

 5研發與生產

 電鍍在很大程度上（shàng）是服務性的（de）工藝，而其本（běn）身從化學和電化學（xué）角度也是（shì）一種較複雜的（de）工藝係統。電鍍工藝的選擇實際上還與產品本身的設計（jì）和結構、零件（jiàn）的材料（liào）和加 工方法、組件和部件的裝配過程、產品的貯存環境和貯存期、使（shǐ）用的條件與預（yù）期壽命等諸多因素息息相（xiàng）關。自身的特點還有工（gōng）藝的穩定性和柔性、與人力資（zī）源和環境 要求的協調（diào）、材料的供應和能源（yuán）配備等等。因此，特（tè）別是對於新的工藝研究，必須有中（zhōng）間放大和開發的過程以找出問題，否（fǒu）則（zé）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，可以控製恒定電價，也可以控製恒定電流（liú）。恒電位有（yǒu）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、合金成分、電 流效率（lǜ）等，並可以省去隨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（yú）大的設備特別是電流分布複雜時生產實踐（jiàn）不易。恒電流操作 控製相對比較容易，所以在生產上大多采用控（kòng）製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的要求，選定適宜的（de）電流密度（dù）及可容許的偏差範圍，給足所需的電流密度並使之保持穩（wěn）定。當（dāng）采用常規的恒穩直流時，這種（zhǒng）操作也（yě）比較方便。恒定的電流易於直（zhí）接與法拉第沉積（jī）量相聯係。但是在這種情況下，鍍液（yè）的狀態對於沉積速度和質量而言便會（huì）是第一（yī）位的。

 通常采用的鍍液多為單鹽或加入絡合劑來組成。常用（yòng）的單鹽有硫酸（suān）鹽、氯化物、氟（fú）硼酸（suān）鹽等，少數情（qíng）況也采用氨基磺酸、乙酸、檸檬酸等（děng）複雜一些的酸鹽。許多單鹽傾向於（yú）在一級電離中便離解為所需的金屬離子，並以（yǐ）水（shuǐ）化形式存在於溶（róng）液內。

 絡合型（xíng）的鍍液通常是（shì）加入經選擇的絡合劑或鼇合劑。例如：氰（qíng）化物、氨或強堿、焦磷酸鹽、氨三（sān）乙酸（suān）’(等，一些有機物也常被采用。這些鍍液往往要經二級電離（lí）來提供所需（xū）的金屬離子，因而放電過程的單鹽複雜。但是其極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）定沉積的機製並不（bú）相同。用簡單鹽類的鍍（dù）液（yè）常依靠遊離的酸堿來調節離子的活度，或利用同離（lí）子效應。)*值的監控對這（zhè）種鍍液也很（hěn）重要（yào），為此常 須加入（rù）緩衝劑。導電劑也是常有的組分，並常有同（tóng）離子（zǐ）效應的雙重作用。絡合型或（huò）加鼇合劑的（de）鍍液（yè）須監控其反應後的富裕量，即遊離（lí）的絡合劑濃度以保持反應物的穩 定和維持絡合平衡（héng），因而操作（zuò）控製要複雜一（yī）些。單鹽的溶液有（yǒu）時也采（cǎi）用複鹽，而絡合型的鍍液（yè）也可能存在兩種或更多的絡合物。

 當保持電鍍溶液在恒定的溫度、不加攪拌並（bìng）且給定恰當的電流（liú）密度時，如無其他附加（jiā）因素或場強的影響，電鍍過程可（kě）以處於相對的定態。實際上鍍層的質量和沉積（jī）的速度（dù）取（qǔ）決於電鍍溶（róng）液和工藝參數（shù）的穩（wěn）定。不適當的擾動將損害電鍍（dù）質量。

 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（dù）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（duō）具體的產品業已商品化。這 些（xiē）添加劑大多是依靠在電極界麵（miàn）上的吸附來起作用（yòng），因而往往是複雜結構的（de）有（yǒu）機物，有時是數種物質混配。這些添加劑大體（tǐ）上是通過試驗來尋覓，目前還沒有（yǒu）統一可 行的理論指（zhǐ）導來挑（tiāo）選。

 添加劑有損耗性和無損耗性的兩類，後（hòu）者僅因鍍件帶出而消耗。電解常使有機物在電極表（biǎo）麵分解，因而添加劑應隨（suí）電鍍量的增加而補充。分解後的產物是否有害也要 考慮，否則在補充添加劑的同時要定期清理鍍（dù）液。添加劑中（zhōng）有許多（duō）也帶有表麵活性，因此往往利用表麵張力的測試（shì）來監控。!!!關係也是一種（zhǒng）監控的方法。多數情 況（kuàng）下（xià）添加劑的消（xiāo）耗量要通過研發（fā）階段及中間放大過程來總結。有時在（zài）生產中不進行測（cè）試而按鍍槽的實際生（shēng）產量即安（ān）培小（xiǎo）時數來補充添加（jiā）。許多商品添加劑因為希望成 分保密而建議采用這種添加方法（fǎ）以避免化驗和監測。鍍層質量對添加劑的品種和加入量很敏感，所以要（yào）慎重選擇和監控，特別是不知道成分（fèn）時（shí），否則易出質量事故。 赫爾槽測試也很有（yǒu）用。

2介穩沉（chén）積（jī）

電流密度的大小（xiǎo），在很（hěn）大程度上決定電鍍的（de）速（sù）度，所以一般都（dōu）希望能用較高的電流（liú）密度和寬廣的電流密度容許範圍，這樣便能鍍得較（jiào）快，並且（qiě）方便操作。寬廣的電流 容許（xǔ）範圍有利於大的和複雜形（xíng）狀的鍍（dù）件（jiàn）取得厚度（dù）和結構較為均（jun1）勻的鍍層（céng）。與此同（tóng）時，也希望有較高的電流效（xiào）率和電流效率（lǜ）的穩定性，因（yīn）為這不僅是鍍速問題，也能（néng）減 少能耗。

 實踐上的電流（liú）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（lí）子濃度降低到零。實際生產（chǎn）中要求（qiú）的是能夠在被鍍零件上鍍出好的鍍層的（de）最（zuì）高可用 的電流密度。在這裏，工程需要是主（zhǔ）要的考慮。所以，在電（diàn）鍍生產實踐中應用的電流密度，或者說一般意義上的極限電流（liú）密度要比理論值低很多。高於這（zhè）個實用的極 限一般隻能用於（yú）暫時，例如鍍鉻時，短時提高起始電流以求獲得較好的（de）覆蓋。

 傳統（tǒng）的提高可用（yòng）電流密度（dù）的方法首推攪拌。對電鍍溶液的（de）攪（jiǎo）動，包括（kuò）機械或空氣攪拌、連續泵送、運動鍍件等方法，有助於鍍（dù）液內的傳質，從而往往可以（yǐ）較大幅度地 提高可用的（de）電流密度。但攪拌必須（xū）均勻，否則無法保證產品質量的均勻。同時（shí）攪拌也可以使溶液內的沉（chén）渣漂浮（fú），易（yì）於導致鍍層變壞。

為了消（xiāo）除單純（chún）的攪拌所帶來的問題，同時也能在提高鍍速的同時改善（shàn）鍍層結構和（hé）外觀質量，上個（gè）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極 轉為陽（yáng）極，便使鍍（dù）層進入（rù）一個（gè）溶解過程。這（zhè）種方法（fǎ）可以改善鍍層結構，減少氣孔，同時也（yě）有拋光作用而（ér）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（yǐ）看到，對於恒定（dìng）電流的維持穩態的沉（chén）積時，如果利（lì）用不同場強來施加（jiā）擾動，便有可能獲得較好的效（xiào）益。實際上可以施加（jiā）到電鍍過程的種種擾（rǎo）動，可以包括電場、力場、磁、熱、聲、光等各個方麵。

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