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★1 電鍍基本原理

 

電鍍是一種電化學(xué)過程，也是一種氧化還原過程.電鍍的基本過程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極，金屬板作為陽(yáng)極，接直流電源后，在零件上沉積出所需的鍍層.

 

例如：鍍鎳時(shí)，陰極為待鍍零件，陽(yáng)極為純鎳板，在陰陽(yáng)極分別發(fā)生如下反應(yīng)：

陰極(鍍件)：Ni2++2e→Ni (主反應(yīng))

2H++e→H2↑ (副反應(yīng))

陽(yáng)極(鎳板)：Ni －2e→Ni2+ (主反應(yīng))

4OH-－4e→2H2O+O2+4e (副反應(yīng))

 

不是所有的金屬離子都能從水溶液中沉積出來，如果陰極上氫離子還原為氫的副反應(yīng)占主要地位，則金屬離子難以在陰極上析出.根據(jù)實(shí)驗(yàn)，金屬離子自水溶液中電沉積的可能性，可從元素周期表中得到一定的規(guī)律，如表1.1所示

陽(yáng)極分為可溶性陽(yáng)極和不溶性陽(yáng)極，大多數(shù)陽(yáng)極為與鍍層相對(duì)應(yīng)的可溶性陽(yáng)極，如：鍍鋅為鋅陽(yáng)極，鍍銀為銀陽(yáng)極，鍍錫-鉛合金使用錫-鉛合金陽(yáng)極.但是少數(shù)電鍍由于陽(yáng)極溶解困難，使用不溶性陽(yáng)極，如酸性鍍金使用的是多為鉑或鈦陽(yáng)極.鍍液主鹽離子靠添加配制好的標(biāo)準(zhǔn)含金溶液來補(bǔ)充.鍍鉻陽(yáng)極使用純鉛，鉛-錫合金，鉛-銻合金等不溶性陽(yáng)極.

 

★2 電鍍基本工藝及各工序的作用

 

2.1 基本工序

(磨光→拋光)→上掛→脫脂除油→水洗→(電解拋光或化學(xué)拋光)→酸洗活化→(預(yù)鍍)→電鍍→水洗→(后處理)→水洗→乾燥→下掛→檢驗(yàn)包裝

2.2 各工序的作用

2.2.1 前處理：施鍍前的所有工序稱為前處理，其目的是修整工件表面，除掉工件表面的油脂，銹皮，氧化膜等，為后續(xù)鍍層的沉積提供所需的電鍍表面.前處理主要影響到外觀,結(jié)合力，據(jù)統(tǒng)計(jì)，60%的電鍍不良品是由前處理不良造成，所以前處理在電鍍工藝中占有相當(dāng)重要的地位.在電鍍技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，非常重視前處理工序，前處理工序占整個(gè)電鍍工藝的一半或以上，因而能得到表面狀況很好的鍍層和極大地降低不良率.

噴砂： 除去零件表面的銹蝕，焊渣，積碳，舊油漆層，和其它干燥的油污；除去鑄件，鍛件或熱處理后零件表面的型砂和氧化皮；除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕；降低零件表明的粗糙度，以提高油漆和其它涂層的附著力；使零件呈漫反射的消光狀態(tài)

磨光： 除掉零件表明的毛刺，銹蝕，劃痕，焊縫，焊瘤，砂眼，氧化皮等各種宏觀缺陷，以提高零件的平整度和電鍍質(zhì)量.

拋光： 拋光的目的是進(jìn)一步降低零件表面的粗糙度，獲得光亮的外觀.有機(jī)械拋光，化學(xué)拋光，電化學(xué)拋光等方式.

脫脂除油： 除掉工件表面油脂.有有機(jī)溶劑除油，化學(xué)除油，電化學(xué)除油，擦拭除油，滾筒除油等手段.

酸洗： 除掉工件表面銹和氧化膜.有化學(xué)酸洗和電化學(xué)酸洗.

2.2.2 電鍍

在工件表面得到所需鍍層，是電鍍加工的核心工序，此工序工藝的優(yōu)劣直接影響到鍍層的各種性能.此工序中對(duì)鍍層有重要影響的因素主要有以下幾個(gè)方面：

2.2.2.1主鹽體系

每一鍍種都會(huì)發(fā)展出多種主鹽體系及與之相配套的添加劑體系.如鍍鋅有氰化鍍鋅，鋅酸鹽鍍鋅，氯化物鍍鋅(或稱為鉀鹽鍍鋅)，氨鹽鍍鋅，硫酸鹽鍍鋅等體系.

每一體系都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，如氰化鍍鋅液分散能力和深度能力好，鍍層結(jié)晶細(xì)致，與基體結(jié)合力好，耐蝕性好，工藝范圍寬，鍍液穩(wěn)定易操作對(duì)雜質(zhì)不太敏感等優(yōu)點(diǎn).但是劇毒，嚴(yán)重污染環(huán)境.氯化物鍍鋅液是不含絡(luò)合劑的單鹽鍍液，廢水極易處理；鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其它體系；電流效率高，沉積速度快；氫過電位低的鋼材如高碳鋼，鑄件，鍛件等容易施鍍.但是由于氯離子的弱酸性對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕性，一方面會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的腐蝕，另一方面此類鍍液不適應(yīng)需加輔助陽(yáng)極的深孔或管狀零件.

2.2.2.2添加劑

添加劑包括光澤劑,穩(wěn)定劑,柔軟劑,潤(rùn)濕劑，低區(qū)走位劑等.光澤劑又分為主光澤劑，載體光亮劑和輔助光澤劑等.對(duì)于同一主鹽體系，使用不同廠商制作的添加劑，所得鍍層在質(zhì)量上有很大差別.總體而言歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的添加劑最好，臺(tái)灣次之，大陸產(chǎn)的相對(duì)而言比前兩類都遜色.

主鹽與具體某一廠商的添加劑的聯(lián)合決定了使用的鍍液的整體性能.優(yōu)秀的添加劑能彌補(bǔ)主鹽某些性能的不足.如優(yōu)秀的氯化物鍍鋅添加劑與氯化物主鹽配合得到的鍍液深鍍能力比許多氰化鍍鋅鍍液的深度能力好.

2.2.2.3 電鍍?cè)O(shè)備

掛具：方形掛具與方形鍍槽配合使用，圓形掛具與圓形鍍槽配合使用. 圓形鍍槽和掛具更有利于保證電流分布均勻，方形掛具則需在掛具周圍加設(shè)諸如鐵絲網(wǎng)之類的分散電流裝置或縮短兩側(cè)陽(yáng)極板的長(zhǎng)度，使用如圖所示的橢圓形陽(yáng)極排布.

攪拌裝置：促進(jìn)溶液流動(dòng)，使溶液狀態(tài)分布均勻，消除氣泡在工件表面的停留.

電源： 直流，穩(wěn)定性好，波紋系數(shù)小.

2.2.3 后處理

電鍍后對(duì)鍍層進(jìn)行各種處理以增強(qiáng)鍍層的各種性能，如耐蝕性，抗變色能力，可焊性等.

脫水處理： 水中添加脫水劑，如鍍亮鎳后處理

鈍化處理： 提高鍍層耐蝕性，如鍍鋅

防變色處理：水中添加防變色藥劑，如鍍銀，鍍錫，鍍仿金等

提高可焊性處理：如鍍錫

因此后處理工藝的優(yōu)劣直接影響到鍍層這些功能的好壞.

 

★3. 電鍍的分類

3.1按鍍層組成分

單金屬電鍍(應(yīng)用較廣的鍍層有鋅、鎘、銅、鉻、錫、鎳、金、銀等)

二元合金電鍍(常用的有錫-鉛合金，鋅-鎳，鋅-鈷，銅-錫等)

合金電鍍 三元合金電鍍(常用的有銅-錫-鋅，鋅-鎳-鐵等)

多元合金電鍍(基本處于研究階段)

復(fù)合電沉積 (電鍍層中嵌入固體顆粒形成復(fù)合鍍層)

3.2 按獲取鍍層方式分

掛鍍(Rack Plating)

常規(guī)電鍍

滾鍍(Barrel Plating)

電刷鍍

脈沖電鍍

電鑄

裝飾性電鍍，如鍍金，鍍銀，銅╱鎳/裝飾鉻電鍍

防護(hù)性電鍍，如鍍鋅

耐磨性電鍍，如鍍硬鉻

功能性電鍍 提高可焊性電鍍，如鍍錫

增強(qiáng)導(dǎo)電性，如鍍銀，鍍金

 

★4電鍍?cè)诒砻嫣幚砑夹g(shù)領(lǐng)域的地位

 

4.1 表面處理的方式和手段

電鍍(電沉積)

陽(yáng)極氧化(鋁、鎂、鈦及它們的合金)

化學(xué)氧化(鋁及其合金，鋼鐵)

電化學(xué)及化學(xué)轉(zhuǎn)化 鉻酸鹽處理(鋼鐵上的鋅、鉻鍍層，鋁，鎂，銅)

磷酸鹽處理(磷化)

熱浸鍍(常用的有熱浸鋅、錫、鋁、鉛)

火焰噴涂

氣噴涂

爆炸噴涂

熱噴涂 電弧噴涂

電噴涂 等離子噴涂

高頻感應(yīng)噴涂

橡膠涂層

非金屬涂覆 塑料涂層

油漆涂層

滲鍍

化學(xué)氣象沉積

擴(kuò)散涂鍍 真空鍍膜

包鍍

達(dá)克羅(Dacromet，浸入鋅鋁，鋅鉻漿液中，形成涂層，然后烘烤干燥)

 

4.2 電鍍的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

電鍍由于工藝和技術(shù)成熟，在金屬精飾中按噸位計(jì)占加工的首位.電鍍的發(fā)展分三個(gè)時(shí)期，第一時(shí)期為改善光澤或耐蝕性，第二時(shí)期為因勞力不足而邁向勝利化、自動(dòng)化，第三時(shí)期為減輕公害問題.電鍍不可避免帶來環(huán)境污染問題，隨著其它污染小的新技術(shù)的發(fā)展，電鍍使用范圍正面臨著逐漸被壓縮的威協(xié).另一方面，電鍍本身也正在大力開發(fā)污染小新工藝，同時(shí)開發(fā)能獲取新功能鍍層的工藝，以拓展自身的生存空間.

 

★5新產(chǎn)品開發(fā)段表面處理的工作內(nèi)容

 

5.1根據(jù)產(chǎn)品的用途和功能確定合適的表面處理方式.

進(jìn)行表面處理前需弄清使用材料,材料金屬學(xué)狀態(tài),材料的表面狀態(tài)，鍍層厚度，耐蝕性要求，外觀要求，每個(gè)電鍍面的等級(jí)，鍍層檢驗(yàn)規(guī)范等.以上內(nèi)容確定后才能確定合適表面處理方式和具體工藝.同為一種電鍍，由于材料的種類，表面狀態(tài)，金屬學(xué)狀態(tài)不同，所采取的工藝會(huì)有很大的不同，如鈦材上鍍銀與普通鋼材鍍銀工藝上的區(qū)別

對(duì)鋼材：除油→活化(鹽酸)→鍍銅→鍍鎳→預(yù)鍍銀→鍍銀

對(duì)鈦材：除油→浸蝕(含氟化物的溶液)→活化→預(yù)鍍銀→鍍銀

 

5.2 尋找合適的供應(yīng)商(針對(duì)NWE現(xiàn)有狀況而言)

基于NWE沒有自己的表面處理部門，尋找到合適供應(yīng)商對(duì)NWE產(chǎn)品的表面處理至關(guān)重要，是現(xiàn)階段所有表面處理工作重心和核心.

5.3 供應(yīng)商的管控和輔導(dǎo)(針對(duì)NWE現(xiàn)有狀況而言)

由委外加工單位組織，產(chǎn)工和品保派相關(guān)技術(shù)工程師參與.