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（jìn）行電鍍前必要的（de）工作。鍍液與所用的工藝條件，須（xū）由產品的要求來確定（dìng）。目前能采用的工藝已（yǐ）經很多，不同的配方和工藝條件可以 很容易地（dì）查到。選擇鍍液的配方和配套的工藝，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（jìng）和（hé）條件。

 產品要求電鍍，一般大多是為（wéi）了裝飾防護或者（zhě）增強其功能。無（wú）論是何種目的，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（de）要求。如果被鍍件形狀複 雜（zá），或具有小（xiǎo）的內孔、凹陷或盲孔，或者材料與表麵很特殊，電鍍工藝就必須細致研究（jiū）分析後才確定，以便滿足這些特殊（shū）情況。鍍液是否能具備足夠的（de）宏觀（guān）與微觀分 散能力，顯（xiǎn）然是必須要考慮的。

 通（tōng）常電鍍溶液的配方大體上可以分為兩類。按照電極上離子交換時具備的形（xíng）態，簡單的水合離子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（diàn）鍍速 度、鍍層結晶結構和特性等（děng）方麵都有明顯差別。如果零件形狀並不特（tè）別複雜，鍍層也能滿足要求時，宜盡量選用（yòng）較簡單的鍍液配方。這樣不僅成本低，易於控製和管 理，而（ér）且更重要的（de）是汙（wū）水也較易治理。

 對於一種實用的電鍍溶（róng）液，下列（liè）項目須著重考慮。

 1溶液的總（zǒng）體濃度

 離子濃度高（gāo）可以提高容許的極限電流密度。但材料的成本也上升。隨之鍍液從槽內帶出的損耗和引起的汙（wū）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的穩定。即便是非分解性的組分，也會帶來（lái）分析和調整的困難。組分的壽命（mìng）也要考慮，會自（zì） 行分解或在電解過程中發生變化、半衰期短的（de）盡量不用。有些化（huà）合物加入後十分有效，但汙水難於處理的也不宜加入，否則會遇到環（huán）境汙染的限製。有毒物（wù）質更要慎 加。

 3溶液（yè）的（de）工作溫度（dù）

 常溫工作的電鍍溶液當然比較理（lǐ）想，可以節省設備（bèi）投資和能源消耗。但工作溫度區間不宜（yí）太窄，否則仍避免不了要配備加溫設施，甚至（zhì）配備冷卻設備。總體來講（jiǎng），鍍（dù） 液要求加溫並（bìng）不一定都會提高成本，這要看實際要保持的溫度和相（xiàng）應獲得的好處。綜合的效益取（qǔ）決於選擇協調（diào）的工藝。

 4相應的配套工藝（yì）

 一般地說，選用的鍍液要具備（bèi）較高的操作柔性。對操作（zuò）要（yào）求苛刻（kè）的鍍液並非好的鍍液。有些鍍液效果（guǒ）雖好，但對輔助工作要求條件（jiàn）很敏感，必將（jiāng）在生產中窮於應付（fù）。 鍍液不宜過分地要求工藝配套，或（huò）者容許（xǔ）參數範圍過窄，以（yǐ）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（hé）廢（fèi）品率。

 5研發與（yǔ）生產

 電鍍在很（hěn）大程度上是服務（wù）性的（de）工藝，而其本身從化學和電化學（xué）角度也是一種較複雜的工藝係統。電鍍（dù）工藝的選擇實際上（shàng）還與產品本身的設計和結構、零件的（de）材料和加 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（mìng）等諸多因素息息相關。自身的特點還（hái）有工藝的穩定性和柔性、與人力資源（yuán）和環境 要求的協調、材料的（de）供應和能源配備等等。因此，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會發生。

 (二)穩態與介（jiè）穩沉積

 1穩態沉（chén）積（jī）

 實現穩態沉（chén）積（jī），可以控製恒定電價，也可以控製恒（héng）定電流（liú）。恒（héng）電位有利於針（zhēn）對（duì）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（zǐ）品種、合（hé）金（jīn）成分（fèn）、電 流效（xiào）率等，並（bìng）可以省去隨著生產情況變化而調控電流。但（dàn）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（tè）別是電流分布複雜時生產實（shí）踐不易。恒電流操作 控製相（xiàng）對比較容易，所以在生（shēng）產上大多采用控製電流的方法。

 通常習慣按照鍍液的要求，選定適宜的電流密度及可容許的偏差範圍，給（gěi）足所需的電流密度（dù）並使之保（bǎo）持穩定。當采用常規的恒（héng）穩直流時，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聯係。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。

 通常采用的鍍液多（duō）為（wéi）單鹽或加入絡合劑（jì）來組成。常用的單鹽有硫酸（suān）鹽、氯（lǜ）化物、氟硼酸鹽等，少數情況也采用氨（ān）基磺酸、乙酸、檸檬酸等複雜一些的酸鹽。許多單（dān）鹽（yán）傾向於在一級電離中便離解為所需的金（jīn）屬離子（zǐ），並以水化形式（shì）存在於（yú）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。例如（rú）：氰（qíng）化物、氨或強堿、焦磷（lín）酸（suān）鹽、氨三乙酸’(等，一些有機物也常被采用。這（zhè）些鍍液往往要經二級電離來提供（gòng）所需的金屬離子，因而（ér）放（fàng）電過程的單鹽複（fù）雜。但是其極化特性（xìng）和宏（hóng）觀分散能力一般比單鹽要好。

 這兩類鍍（dù）液維持穩定沉積的機（jī）製並不（bú）相同。用簡單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 須加入緩衝劑。導電劑也是常有的組分，並常有同（tóng）離子效應的雙（shuāng）重（chóng）作用（yòng）。絡合型或加鼇（áo）合劑的（de）鍍液須（xū）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的穩 定和維持絡合平衡，因而操（cāo）作控製要複雜一些。單鹽的溶液有時也采（cǎi）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（róng）液在恒定的溫度、不加（jiā）攪拌並且給定恰當的電流密度時，如無其他（tā）附加因素（sù）或場強的影響，電鍍過（guò）程可以處於相對的定態。實際上鍍層的質量和沉積的（de）速度取決於電鍍溶液和工藝（yì）參數的穩定。不適當的擾（rǎo）動將損害電鍍質量。

 各種添加劑包括促進細晶、改善分散能（néng）力、實（shí）現整平提高（gāo）平整（zhěng）度以及使（shǐ）鍍層光亮（liàng）等目前（qián）品種甚多，專用性較強並目效（xiào）果視情況而異。許多（duō）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用，因而往往是複雜結構的有機物（wù），有時是（shì）數種物質混配。這些添加劑（jì）大體（tǐ）上是通過試驗來尋覓，目前還沒有統一可 行的理論指導來挑選。

 添加劑有損耗性（xìng）和無（wú）損耗性的兩類，後者僅（jǐn）因鍍件帶出而消耗。電解常使有機物在電極表（biǎo）麵分解，因而添加劑應隨電鍍量的增加而補充。分（fèn）解後（hòu）的產物是否有害也要（yào） 考（kǎo）慮，否則在補充添加劑的同時要定期（qī）清理鍍液。添加（jiā）劑（jì）中有許多也帶有表麵活性（xìng），因此往往利（lì）用表麵張力的測試來監控。!!!關係也是（shì）一種監控的（de）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（jié）。有時在生產中不進行測試而按鍍槽的實（shí）際（jì）生產量即安培小時數來補（bǔ）充添（tiān）加。許多商品添加劑因為希望成 分保密而建議采用（yòng）這種添（tiān）加（jiā）方法以避免化驗和（hé）監測。鍍層質量對添加劑的品種和加（jiā）入量很敏感，所以要慎（shèn）重選擇和監控，特別是不知道成分時，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（liú）密度（dù）的大小，在很大程度上（shàng）決定電鍍的速度，所（suǒ）以一般都希望能用較高的電流密度和寬廣的電流密度容許範圍，這樣便能（néng）鍍得較快，並（bìng）且方便操（cāo）作。寬廣的電流 容許範圍有利於大的和複雜形狀的鍍件取（qǔ）得厚度和結構較為均勻的鍍層。與此同時，也希望有較高的（de）電流效率和電（diàn）流效率的穩定性，因為這不僅是鍍速問題（tí），也能減 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（zhì）下使電極界麵處的離子濃度降低到零。實際（jì）生產（chǎn）中（zhōng）要求的是能夠在被鍍零件上（shàng）鍍出（chū）好的鍍層（céng）的（de）最（zuì）高可用 的電流密度。在這（zhè）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，或者說一般意義上的極限電流（liú）密（mì）度要比理論值低很多。高於這個實（shí）用的極 限一般隻能用於暫時（shí），例如（rú）鍍鉻（gè）時，短時提高起始電流以（yǐ）求獲得較好的覆蓋。

 傳（chuán）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，包括機械（xiè）或空氣攪拌、連續泵送（sòng）、運動鍍件等方法（fǎ），有助於鍍液內的傳質，從（cóng）而往往可以較大幅度地 提高可用的電流（liú）密度。但攪（jiǎo）拌必須均勻，否（fǒu）則無法保證產品質量的均勻（yún）。同（tóng）時攪拌也可以使溶液內的沉渣漂浮，易於（yú）導致鍍層變壞。

為了消除（chú）單純的攪拌所（suǒ）帶（dài）來的問題，同時也能在（zài）提高鍍速的同（tóng）時改善（shàn）鍍層（céng）結構和外觀質量（liàng），上（shàng）個世紀年代興起了周期換向電流電鍍的方法（fǎ）。通過短時的將鍍件從陰極 轉為陽極，便使鍍層進入（rù）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（yě）有（yǒu）拋光作用而使（shǐ）鍍層更為光滑（huá）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（kàn）到（dào），對於恒定電流的維持穩態的沉積時，如果（guǒ）利用不同場強來施加擾動，便有可能獲得較好的效益。實際上可以（yǐ）施加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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