電鍍工藝攪拌的影響

1、電鍍工藝管理一一攪拌對(duì)電鍍過程的影響對(duì)丁電鍍過程而言，攪拌是從廣義上講的。凡是導(dǎo)致電解液作 各種流動(dòng)的方式，都稱為攪拌。在電鍍過程中，攪拌除了加速溶液 的混合和使溫度、濃度均勻一致以外，主要是促進(jìn)物質(zhì)的傳遞過程。 由丁攪拌在消除濃差極化和提高電流密度方面的顯著作用，因此， 大部分電鍍工藝都采用了攪拌技術(shù)。那么攪拌究竟是怎么樣影響電鍍過程的呢？在討論這個(gè)問題之 前，先介紹一下攪拌的方式和攪拌程度的定量表示方法。(1) 攪拌的方式I 陰極移動(dòng)。陰極移動(dòng)是電鍍過程中應(yīng)用最多的方法。這是以 電機(jī)帶動(dòng)變速器并將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)的方法。陰極移動(dòng)設(shè)備屆非標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)備，但 已經(jīng)有專門的企業(yè)生產(chǎn)這種裝置。陰極移動(dòng)量

2、的單位一 股是m/ min，但是也有的工藝用次/ min表示，因?yàn)閷?duì)丁陰極移動(dòng) 而言，移動(dòng)的頻率比移動(dòng)的距離更為重要。移動(dòng)的距離受槽子的長(zhǎng) 度等的影響會(huì)有所不同，但對(duì)丁移動(dòng)的次數(shù)(頻率)，則對(duì)丁任何尺 寸的槽子都是一樣的。實(shí)際上當(dāng)工藝規(guī)定為m/ min時(shí)，都還要根 據(jù)鍍槽的長(zhǎng)度來確定每次可以移動(dòng)的距離后，再換算成每分鐘移動(dòng) 的次數(shù)，例如，某工藝規(guī)定的陰極移動(dòng)速度為2m/ min ,而鍍槽的 長(zhǎng)度允許陰極每次移動(dòng)的最大幅度為0.2m，則這時(shí)的陰極移動(dòng)頻率 為10次/ mim,常用的陰極移動(dòng)量為1015次/ min ,或25m/ min 。 空氣攪拌?？諝鈹嚢枋请婂冎杏玫幂^多的攪拌方式。采用空 氣

3、攪拌時(shí)，壓縮空氣必須是經(jīng)過凈化裝置凈化過的，因?yàn)橹苯訌目?氣壓縮機(jī)中出來的壓縮空氣，難免會(huì)帶有油、水等雜質(zhì)，如果帶入 鍍槽，對(duì)電鍍層質(zhì)量會(huì)造成不利的影響?？諝鈹嚢栌昧康谋硎镜膯?位是每分鐘每立方鍍液多少升即L/ (m3 min),強(qiáng)力空氣攪拌時(shí)， 可達(dá)成 500L / (m3 - min)。 鍍液循環(huán)。鍍液循環(huán)現(xiàn)在已經(jīng)是很流行的方式。因?yàn)椴捎缅?液循環(huán)時(shí)多半是用的過濾機(jī)，這樣可以在攪拌鍍液的同時(shí)凈化鍍 液，一舉而兩得。當(dāng)然，有時(shí)也可以不加入濾芯，單純地進(jìn)行鍍液 的循環(huán)。循環(huán)量的表示方法是m3/ min或者m3/ h,要根據(jù)所攪拌 鍍液的總液量來確定所用的過濾機(jī)，因?yàn)檫^濾機(jī)的流量單位也是m3 /

4、 min ,因此，可以根據(jù)工藝對(duì)流量的規(guī)定選定相應(yīng)的循環(huán)過濾裝 置。 磁力攪拌。磁力攪拌多用丁實(shí)驗(yàn)或小型電鍍裝置。這是以電 機(jī)帶動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，由旋轉(zhuǎn)的磁鐵再以磁力帶動(dòng)放置在電解液內(nèi) 的磁敏感攪拌裝置旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到高速攪拌的效果。磁力攪拌的單 位實(shí)際上就是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即r / min。 陰極往返旋轉(zhuǎn)。這是類似陰極移動(dòng)的裝置。但陰極所做的不 是平行的來回移動(dòng)，而是以主導(dǎo)電桿為軸的正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)在也 已經(jīng)有這種設(shè)備銷售。所用的量表示為每分鐘次數(shù)(次/ min)。 超聲波攪拌。超聲波攪拌的作用比通常的機(jī)械類攪拌大得多， 是特殊的攪拌方式。適合丁要求很高的某些重要的電鍍過程。 螺旋槳攪拌。這是機(jī)械攪

5、拌中最原始的模式。主要是用丁電 解液的配制或活性炭處理等。如果用丁鍍液的攪拌，由丁轉(zhuǎn)速太快 而需要用減速器減速。單位為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r / min)。攪拌對(duì)傳質(zhì)過程的影響在前面的內(nèi)容中已經(jīng)知道傳質(zhì)是電極過程中的重要步驟。在標(biāo) 準(zhǔn)情況下的傳質(zhì)過程是由丁電解質(zhì)溶液中存在濃度、溫度的差異等 而引起的溶液內(nèi)物質(zhì)的流動(dòng)。這種情況下的流動(dòng)速度是非常緩慢 的，在發(fā)生電極反應(yīng)時(shí)，很快就會(huì)在陰極區(qū)內(nèi)造成反應(yīng)離子的缺乏， 陰極發(fā)生濃差極化。這時(shí)，采取攪拌措施就可以彌補(bǔ)自發(fā)性傳質(zhì)不 足帶來的電極反應(yīng)受阻，并且使極限電流密度提高。從而在保證電 鍍質(zhì)量的同時(shí)提高電極反應(yīng)的速度。攪拌能使電鍍液在較高的電流 密度下工作對(duì)電鍍

6、過程是有著重要意義的。這對(duì)丁獲得光亮良好的 鍍層有著重要作用。許多光亮添加劑要求在較高的電流密度下工 作，沒有攪拌的作用，在高電流區(qū)很容易發(fā)生鍍層的粗糙，甚至丁 出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象。許多電鍍添加劑是有機(jī)大分孑，甚至是高分子化合 物，離子的半徑都比較大，遷移的速度較低，如果沒有攪拌作用的 促進(jìn)，要使在陰極吸附層內(nèi)消耗的添加劑得到及時(shí)的補(bǔ)充是有困難 的。攪拌還可以加速電極反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體的逸出，比如，氫氣的 析出，從而減少鍍層的孔隙率。攪拌的副作用是會(huì)使陽(yáng)極的溶解也加速，有時(shí)會(huì)超過陰極反應(yīng) 的速度而致使鍍液組成失去平衡。如果陽(yáng)極有陽(yáng)極泥或渣生成時(shí)， 攪拌會(huì)帶起這些機(jī)械雜質(zhì)沉積到鍍件上，當(dāng)然這是指強(qiáng)力攪拌

7、時(shí)的 情況，低頻的陰極移動(dòng)一般不會(huì)有這樣的問題。攪拌還是高速電鍍 的重要手段，這對(duì)丁提高生產(chǎn)效率是特別有意義的。(3)攪拌與高速電鍍高速電鍍是在高速電解加工工藝的迅速發(fā)展的刺激下發(fā)展起來 的。自1943年前蘇聯(lián)的拉扎林科發(fā)表了利用電容器放電進(jìn)行金屆 鉆孔加工的方法以來，高電流密度的電解加工方法在各國(guó)迅速發(fā) 展。1958年，美國(guó)阿羅加德公司發(fā)表了以普通電鍍不可想像的高電 流密度進(jìn)行陽(yáng)極電解加工的設(shè)備，這種設(shè)備在電解液的流速成為1lOOm/ s的條件下，可以采用高達(dá)10000100000A / dm2的電流 密度下進(jìn)行電解加工。這種驚人的速度當(dāng)然會(huì)引起電鍍技術(shù)工作者 的關(guān)注，結(jié)果是使電鍍的高速化也

8、成為可能。實(shí)驗(yàn)表明，采用普通 的攪拌手段，電鍍的陰極電流密度的變化值，只有10A / dmz左右。 而采用高速攪拌，陰極電流密度的變化可達(dá)100A / dm2左右?，F(xiàn)在 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的高速電鍍的方法有如下幾種： 鍍液在陰極表面高速流動(dòng)的方法。這個(gè)方法可根據(jù)鍍液的流 動(dòng)方式乂可分為平流法和噴流法兩類。使用平流法的陰極電流密度 可達(dá)150480A / dm2,沉積速度對(duì)丁銅、銳、鋅可達(dá)25100 m min，對(duì)丁鐵是25 / Mmin，對(duì)丁金是18 化 min，而對(duì)丁銘是12 叩 / min以上。普通鍍銘使用攪拌會(huì)降低電流效率，但對(duì)丁高速鍍銘， 則可以提高陰極電流效率，達(dá)到48 % （普通鍍銘的電流效

9、率只 12 % ）。例如也在鋁圓筒內(nèi)以530A / dm2的電流密度鍍銘2min ,可 以得到50 p H!的鍍層。 陰極在鍍液中高速運(yùn)動(dòng)的方法。根據(jù)運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理，讓陰 極（制件）在鍍液中作高速運(yùn)動(dòng)，其效果與鍍液作高速流動(dòng)是大同小 異的，但是，由丁這時(shí)運(yùn)動(dòng)的頻率相當(dāng)高，已經(jīng)不適合讓陰極做往 返的運(yùn)動(dòng)，而是讓陰極高速振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。當(dāng)采用陰極振動(dòng)時(shí)，陰極的振幅并不大，只有幾毫米至數(shù)白毫 米。但是頻率則為幾赫至數(shù)白赫。這種陰極振動(dòng)法適合丁不易懸掛 的小型或異形制件。設(shè)備的制造也比較容易。陰極高速旋轉(zhuǎn)的方法適合丁軸狀制件或者成軸對(duì)稱的制件。這 種高速旋轉(zhuǎn)的電極上的電流密度也可以達(dá)到上述高速液流法中的 水平。 在鍍液內(nèi)對(duì)電極表面進(jìn)行摩擦的方法。這個(gè)方法是在鍍液中 添加固體中性顆粒，使之以一定速度隨鍍液沖擊作用丁陰極的制件 表面。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是既加強(qiáng)了傳質(zhì)過程，乂對(duì)鍍層表面進(jìn)行了 整理。添加在鍍液中的這些中性顆粒是不參加電極反應(yīng)的，它們是 在強(qiáng)攪拌的作用下（通常是噴流法）對(duì)陰極進(jìn)行沖刷，可以獲得光潔 平整的鍍層。鍍覆的速度為鍍銅時(shí)是50 H M min ;鍍銳時(shí)是25從m/ min ；鍍銅合金時(shí)是25 化 min ；鍍銘時(shí)是6 M min 。運(yùn)用攪拌而出現(xiàn)的另一個(gè)電鍍新技術(shù)的領(lǐng)域是復(fù)合鍍，也有稱 為彌散鍍。這種復(fù)合鍍層是