提高鍍液的陰極極化度

鍍液的性能:分散能力、覆蓋能力、整平能力分散能力：（均鍍能力）Throwingpower

電解液使零件表面鍍層厚度均勻分布的能力。

覆蓋能力：（深鍍能力）

Coveringpower

電解液使零件深凹處沉積金屬鍍層的能力。

整平作用:Leveling

power

電解液使有微觀粗糙的金屬表面填平的能力。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1一、鍍液的分散能力（1）鍍液分散能力的數(shù)學(xué)表達(dá)式遠(yuǎn)、近陰極電解槽l-近陰極；2-遠(yuǎn)陰極；3-陽(yáng)極；4-絕緣隔板總阻力：R電極；R電液；R極化I=U/(R電液+R極化)

∴I1=U1/(R電液1+R極化1)；

I2=U2/(R電液2+R極化2)

鍍液性能及測(cè)試方法4.1U1U2R電液與R極化是影響電流在陰極上分布的主要因素。電流在陰極不同部位上的分布與電流到達(dá)該部位的總阻力成反比。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1由于：S1=S2

，U1=U21）初次電流分布(一次電流分布)

假定R極化≈0時(shí)，研究電流在陰極各部位的分布。目的：研究幾何因素對(duì)電流分布的影響?！哌h(yuǎn)、近陰極的截面積S相同，ρ(電阻率)相同，

Dk1/Dk2=I1/I2=R電液2/R電液1=l2/l1=Kl1/l1=K

鍍液性能及測(cè)試方法4.1R=ρL/S結(jié)論：1、近陰極和遠(yuǎn)陰極上的電流密度與它們同陽(yáng)極的距離l成反比。2、初次電流分布等于l2/l1，等于常數(shù)K，3、K值越大，電流分布越不均勻。

鍍液性能及測(cè)試方法4.12)二次電流分布(實(shí)際電流分布)

陰極極化存在時(shí)，固定幾何條件，研究電流在陰極各部位的分布。目的：研究電化學(xué)因素對(duì)電流分布的影響。

R極化1>R極化2，使分子與分母的數(shù)值趨于接近，這種補(bǔ)償使遠(yuǎn)、近陰極上的電流趨于均布。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1（2）影響電流及金屬在陰極表面分布的因素遠(yuǎn)、近陰極電解槽l-近陰極；2-遠(yuǎn)陰極；3-陽(yáng)極；4-絕緣隔板

鍍液性能及測(cè)試方法4.1φA：陽(yáng)極與溶液界面的電位差φk1：陰極與溶液界面的電位差當(dāng)直流電通電解槽時(shí)，U=φA-φk1+I1R1

=φA-φk2+I2R2

鍍液性能及測(cè)試方法4.1φA-φkIR工件表面材質(zhì)與陽(yáng)極相同時(shí)，此值一般為0.xV~1V鍍液種類槽體結(jié)構(gòu)與大小陰陽(yáng)極板面積極板間距一般不超過(guò)1V~2V槽壓如升高？當(dāng)直流電通電解槽時(shí)，U=φA-φk1+I1R1

=φA-φk2+I2R2由此得：I1R1-φk1=I2R2-φk2

（2）影響電流及金屬在陰極表面分布的因素

鍍液性能及測(cè)試方法4.1R=ρl1/SI=DSR=ρl2/S其中：l2=l1+ΔlI1、I2——近陰極和遠(yuǎn)陰極的電流強(qiáng)度；ρ

——電解液的電阻率；l1——近陽(yáng)極和陽(yáng)極之間的距離。△l——遠(yuǎn)陰極和近陰極與陽(yáng)極距離之差；△φ/△D——陰極極化度。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1措施：縮小遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極之間的距離差（△l）；

盡可能增大零件和陽(yáng)極之間的距離（l

1）；

降低溶液的電阻率（ρ）或增大溶液的導(dǎo)電性，

提高陰極極化度（△φ/△D）。

趨于0

鍍液性能及測(cè)試方法4.11）幾何因素

幾何因素包括電解槽的形狀、電極的形狀、尺寸及其相對(duì)位置等。

電力線分布示意圖電力線分布：邊緣效應(yīng)、尖端效應(yīng)

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

鍍液性能及測(cè)試方法4.1例如：鍍刀尖懸掛方位

鍍液性能及測(cè)試方法4.1如：防止邊緣效應(yīng)應(yīng)采用輔助陰極或絕緣板。為了消除被鍍件某些部位電力線過(guò)于集中，在該部位附近另加某種形狀的陰極，用以消除部分電流，叫輔助陰極，又稱屏蔽陰極。使電流分布均勻，應(yīng)將陽(yáng)極和零件均勻地掛滿整個(gè)電解槽。金屬在陰極上分布與電解槽尺寸的關(guān)系①鍍槽形狀

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

鍍液性能及測(cè)試方法4.1當(dāng)△l→0時(shí)，有助于電流在陰極表面均布。當(dāng)陽(yáng)極為平板時(shí)，零件形狀越簡(jiǎn)單，越接近平面，電流分布就越均勻。在實(shí)際生產(chǎn)中采用象形陽(yáng)極，使陽(yáng)極和零件各處的距離相等，可使電流均布。②遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差(△l)象形陽(yáng)極

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

鍍液性能及測(cè)試方法4.1例如：發(fā)動(dòng)機(jī)氣門桿鍍硬鉻

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

鍍液性能及測(cè)試方法4.1②遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差(△l)輔助陽(yáng)極當(dāng)管件或封底腔盒體，要求內(nèi)部鍍層良好時(shí)，可借助輔助陽(yáng)極。③陰極與陽(yáng)極距離(l1)

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

增大極間距時(shí)k值的變化零件和陽(yáng)極的距離(l1)增大l倍，K值就從原來(lái)的12/8=1.5減小到20/16=1.25，從而使分散能力得到改善。單排電鍍時(shí)，槽凈寬不小于0.8m；雙排電鍍時(shí)，槽凈寬不宜小于1.2m。零件懸掛深度對(duì)鍍層分布的影響④零件在電解槽中的懸掛深度

解決方法：掛滿整個(gè)電解液深度。5cm15cm

鍍液性能及測(cè)試方法4.1掛鍍復(fù)雜件鍍鋅槽

鍍液性能及測(cè)試方法4.1極化度大的鍍液電流分布更均勻，分散能力好。不同斜率的極化曲線2)電化學(xué)因素①極化度對(duì)電流分布的影響

鍍液性能及測(cè)試方法4.1在電鍍生產(chǎn)中，一般常選擇電流密度的上限，最大陰極極化作用，使分散能力得到改善。復(fù)雜零件均鍍較高極化度的電解液適當(dāng)?shù)呐湮粍┖吞砑觿?/p>

鍍液性能及測(cè)試方法4.1②電解液的電阻率(ρ)0當(dāng)≠0時(shí)，增加鍍液的導(dǎo)電性，可改善電流在陰極表面的分布。當(dāng)→0，增加鍍液的導(dǎo)電性能，不可能提高分散能力。（例：鍍鉻液）

鍍液性能及測(cè)試方法4.1提高導(dǎo)電性措施:

加入堿、堿土金屬鹽或銨鹽。③電流效率對(duì)鍍層均布的影響ηk-Dk關(guān)系曲線曲線I：電流效率對(duì)分散能力沒(méi)影響。曲線II：電流效率使鍍層分布更不均勻。曲線Ⅲ：電流效率對(duì)鍍層分布起“調(diào)節(jié)”作用。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

使電流和金屬在陰極上分布均勻，采用的措施：選擇適當(dāng)?shù)呐湮粍┖吞砑觿岣咤円旱年帢O極化度；添加堿金屬鹽類或其他強(qiáng)電解質(zhì)，提高鍍液的電導(dǎo)率；盡可能加大零件與陽(yáng)極間的距離；采用象形陽(yáng)極、輔助陰極等使電流分布均勻；在掛具設(shè)計(jì)時(shí)，使零件主要被鍍面對(duì)著陽(yáng)極并與之平行；零件在電鍍槽中應(yīng)均勻排布,并充滿整個(gè)鍍槽。

鍍液性能及測(cè)試方法4.13)鍍液的分散能力（T.p）數(shù)學(xué)表示式當(dāng)電流效率為100％，上式可寫成：ml—近陰極上沉積金屬的質(zhì)量；m2—遠(yuǎn)陰極上沉積金屬的質(zhì)量。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1（3）分散能力的測(cè)定方法JB/T7704.4-95

原理：遠(yuǎn)、近陰極法測(cè)定裝置

①遠(yuǎn)、近陰極法電鍍一定時(shí)間后，稱取遠(yuǎn)、近陰極上沉積金屬的重量，求出電解液的分散能力。

鍍液性能及測(cè)試方法4.1實(shí)驗(yàn)要求：電解槽尺寸為150×50×70mm3；陰極尺寸為50×70mm2，厚度為0.25～0.5mm；陰極材料一般用銅片或黃銅片，要求表面光亮，試片背面和側(cè)面用清漆絕緣；陽(yáng)極：網(wǎng)狀；電鍍時(shí)間為30min，電流大小和溫度視測(cè)量的溶液而定。斷電后，清洗陰極，置于100~115℃烘箱中干燥15min，冷卻后用分析天平稱出鍍層的質(zhì)量。

按表4-1計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果。②彎曲陰極法彎曲陰極法測(cè)定分散能力的裝置原理：直接測(cè)量鍍層的厚度求出分散能力。T.p=(δB/δA+δD/δA+δE/δA)/3×100%

鍍液性能及測(cè)試方法4.1實(shí)驗(yàn)要求：槽尺寸為160×180×120mm3，裝試液2.5L；陽(yáng)極材料：尺寸150×50×5mm3，材質(zhì)與工業(yè)電鍍時(shí)相同；浸入溶液中的面積為0.55dm2。彎曲陰極各邊長(zhǎng)度約為29mm，厚度為0.2~0.5mm，電鍍時(shí)間和電流密度應(yīng)根據(jù)電解液的性質(zhì)而定。電流密度為0.5~1A/dm2，鍍20min；電流密度為3~5A/dm2時(shí)，鍍10min。測(cè)定分散能力的陰極試樣③赫爾槽法原理：T.p=δi/δ1×100%,T.p=δ5/δ1×100%,δi為2～8方格中任一方格的鍍層厚度，一般可選用δ5的數(shù)值；δ1為1號(hào)方格中鍍層的厚度。用這種方法獲得分散能力的數(shù)值在0～100％之間。二、鍍液的覆蓋能力JB/T7704.2-95（1）影響鍍液覆蓋能力的因素極限電流密度/臨界析出電流密度;

若兩者的比值大，電解液的覆蓋能力就好?；w金屬的本性;

Cu>Ni>黃銅>Fe

沖擊電流/預(yù)鍍中間層。比正常電流大2-3倍

鍍液性能及測(cè)試方法4.1基體金屬組織的影響金屬的過(guò)電位增大

PdPtNiCoFeZnCuAuHg氫的過(guò)電位增大基體的表面狀態(tài)及粗糙程度的影響

鍍液性能及測(cè)試方法4.1

（2）覆蓋能力的測(cè)定方法1）直角陰極法適用于：覆蓋能力較低的電解液。（鍍Cr等）75×25×0.2mm3銅片或軟鋼板，背面絕緣以百分?jǐn)?shù)表示電解液的覆蓋能力2）內(nèi)孔法?10×50mm2或10×100mm2低碳鋼管、銅管或黃銅圓管?！汀瓦m用于：覆蓋能力較好的電解液。將圓管按縱向切開觀察內(nèi)孔中鍍層長(zhǎng)度，用鍍?nèi)肷疃扰c孔徑之比來(lái)表示。3）凹穴法表示方法：以凹穴內(nèi)表面鍍上金屬的情況來(lái)評(píng)定覆蓋能力的好壞。％12345678910原理：電流密度在遠(yuǎn)、近陰極上分布不同。赫爾槽：一種由平面陰極和平面陽(yáng)極構(gòu)成一定斜度的小型電鍍?cè)囼?yàn)槽。（Hull，1935）赫爾槽試驗(yàn)4.2槽體材料：

耐酸、堿透明塑料、有機(jī)玻璃；規(guī)格：

250mL、267mL、1000mL；規(guī)格AB/mmCD/mmAC/mmBD/mmCE/mm250mL267mL1000mL4848119127127213646486102102127656581確定獲得外觀合格鍍層的Dk范圍及其他工藝條件；研究電解液主要組分和添加劑的影響；分析電鍍故障產(chǎn)生的原因；測(cè)定電解液的分散、覆蓋能力和鍍層的其他性能。（1）赫爾槽在電鍍生產(chǎn)中的應(yīng)用1000mL赫爾槽

Dk=I(3.2557-3.0451lgL)

267mL赫爾槽Dk=I(5.1019-5.2401lgL)

250mL赫爾槽Dk=1.068I(5.1019-5.2401lgL)

式中:I一通過(guò)赫爾槽的電流強(qiáng)度/A；

L—陰極某點(diǎn)至陰極近端的距離/cm；

L取值范圍:0.635cm～8.255cm（2）赫爾槽陰極上的電流分布（2）赫爾槽陰極上的電流分布（2）赫爾槽陰極上的電流分布19換算單位：gal（加侖）×3.785=lit（升）

Lb(磅)×453.6=gram（克）OZ（盎司）/gal（加侖）×7.5=g（克）/lit（升）A/ft2（平方英尺）×0.108=A/dm2（2）赫爾槽陰極上的電流分布樣液選擇：代表性

重復(fù)試驗(yàn)→每次試驗(yàn)溶液體積相同；不溶性陽(yáng)極→1～2次試驗(yàn)后更換鍍液；可溶性陽(yáng)極→4～5次再更換鍍液；試驗(yàn)少量雜質(zhì)、添加劑影響→鍍液試驗(yàn)次數(shù)要少。陰、陽(yáng)極材料的選擇：平整的長(zhǎng)方形薄板

陽(yáng)極：3～5mm，與生產(chǎn)相同、不溶性陽(yáng)極、瓦楞形及網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極：0.25～1mm，冷軋鋼板、白鐵片、鋼及黃銅片（3）赫爾槽試驗(yàn)的方法外添物質(zhì)：溶解度？怎么溶，加多少？電流強(qiáng)度選擇根據(jù)電解液的性能而定，一般在0.5～3.0A。大多數(shù)的光亮鍍液采用2A；非光亮鍍液一般采用1A；裝飾性鍍鉻采用5A；硬鉻采用6～10A。試驗(yàn)時(shí)間一般為5～10min，也可適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。試驗(yàn)溫度應(yīng)與生產(chǎn)時(shí)相同。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取：陰極試片中線偏上1cm區(qū)。（4）陰極試片鍍層外觀的表示方法陰極試片結(jié)果部位選取A－鍍層燒黑而粗糙部分；B－鍍層發(fā)暗部分；C－鍍層光亮部分用符號(hào)表示鍍層的狀況，也可配合文字說(shuō)明。赫爾槽試片的符號(hào)（5）赫爾槽實(shí)驗(yàn)的方法舉例1）準(zhǔn)備陰極試片及陽(yáng)極板前處理：