电镀作业是一个复杂的过程,涉及到很多方面的东西,影响电镀作业的因素很多,主要有以下一些因素。
1、电镀槽对电镀作业的影响
大多数电镀都需电镀槽,何为电镀槽?广义地说任何容器,只要不漏而又耐腐蚀,都可以用来做镀槽。但是要讲究质量的话,镀槽应用按设计要求制作,而不是随便拿一个容器就可用的。镀槽设计的依据是产量和被镀零件的大小、形状。如果产量低、零件小,就用较小的镀槽,否则就是浪费。反之,产量高、零件大,如果槽子太小,镀液很容易出现失调,电镀质量不能保证,也不划算。合理的镀槽容量应该是满负荷运作能力的1.2~1.5倍,建议用加工零件的受镀面积来估算镀槽容积,一般每平方分米应占用8~12L容积,才可维持正常的工作。
2、挂具对电镀作业的影响
挂具对电镀质量的影响非常大,却又往往最容易被忽视。有些简单的大零件,做一只钩子把产品一钩,往槽中阴极杠上一挂,就可以电镀。 即使这样,如果挂钩导电截面不够,烧红发烫是常见的事。很多电镀厂的挂具都在工作中发烫烫手,人们都习以为常,认为电镀就是这样,实在是大错特错。
挂具导电截面不足,使一类导体电阻加大,无功电耗增加。电流表上电流很大,但零件上分布的电流反而不足,使二次电流分布不均,电镀质量无法保证。同时槽液温度上升加快,槽电压上升,带来种种问题。因此要合理使用挂具主导电杠,以不烫手为原则。应根据镀槽的总电流强度和挂具数量计算导电截面,合理分配各个挂具,还应根据零件形状确定挂具附件。
一般挂具上端零件距液面至少5cm,下端距槽底10~15cm,在有搅拌孔和加热管在槽底时,这个值还要增加或取其上限。人工操作的挂具要考虑每挂的重量,不要超过10kg。最好是双钩框式挂具,自动线的挂具在人工上下时,单挂也不可过重。另外,所有挂具都要对非直接导电部位绝缘处理,涂挂具胶。用胶布绕缠的方法不好,溶液残液流在夹缝中不易清洗。
3、电镀电源功率对电镀作业的影响
电镀电源的功率必须能承受所定的加工任务,并连续地工作而不出现故障。一般是按被镀产品的表面积和所镀镀种的正常电流密度计算出所需的总电流量,加上一定保险系数来确定选用多大的整流电源。在取电流密度时应该取最大允许电流密度,并要考虑连续工作时的温升和可能发生的工艺变化。因此,在计算出的电流总量上,要加30%左右的保险量,以策安全。否则,将难以保持稳定的生产效率和良好的电镀质量。针对不同的镀种,对电源和电压范围也要有所选择。一般正常电镀的槽电压都在6V以下,但由于阳极钝化和溶液电导率 (浓度、温度、搅拌等影响 )的变化,槽压会有波动,有时会在10V以上。因此,常规电镀的电源电压应在0~12V范围,对镀铬、铝氧化等特殊镀种,电源电压应在0~18V或更高一些,由于工作电压过高时,整流元件的要求也高,造成电源造价升高。因此,不是镀种需要时,应选择电压低一些的设备比较合算。
4、电源波形对电镀作业的影响
电源加工一般要求采用直流电源,但对直流的理解往往有误差,并非从整流电源出来的电流是平稳的直流电源,都带有一定脉冲,要看采用的是什么整流线路和器件。
通常合适电镀的电源应该是三相桥式流并加滤波的线路。特别对于镀铬来说,平稳的直流有利于镀铬的加工。因此镀铬的电流效率只有10%~15%,如果电流中有较多的脉冲,使其效率进一步下降,其分散能力进一步下降,质量无法保证。对大多数电镀来说,都是采用直流为好,脉冲有时有利于电镀,特别是镀铜或镀贵金属,但对大多数加工企业都是没有必要的。
5、温度对电镀作业的影响
有些镀种需要加温才能得到合格的电镀层,而有些镀种又必须在某个温度下工作才行,可见温度指标是电镀工艺的重要指标。能够在很高温度范围内都正常工作的镀液当然是好镀液,但实际中这种镀液不多。因此,用加温或降温的物理方式来弥补镀液性能的不足是完全必要的,技术上是可行的,唯一的是投资问题。但如果加以综合考虑,在一次投入后稳定了质量,减少了返工浪费和工时浪费,还是划算的。因此,现在不少乡镇企业也认识到这一点,开始在电镀设备上增加投入。
以光亮镀镍为例,当温度在 40℃以下时,再好的光亮剂也难以发挥出充分的光亮效果,在30℃以下就更难了。但一旦加温至50℃以上,光亮效果就明显了。当然,增加槽温会增加镀液的蒸发和消耗热能,能够不加温就镀亮最好。这有待于科研人员去开发新型的光亮剂。加温可以增加电解液电导,使电流效率增加,在一定范围内是有利于电镀的。相反,低温下也可以在简单溶液里镀出结晶细致的镀层,只不过实用价值不大。
6、pH值对电镀作业的影响
pH值是电镀工艺的重要因素,采用不同主盐的镀种有不同的pH值工作范围。从酸碱度的角度,镀液分为酸性、中性和碱性。对 pH值要求较严的往往是弱酸、弱碱性镀液,比如光亮镀镍,pH值在4~4.5之间,pH值过低,光亮度会有影响,pH值过高,脆性增加。因此,对于镀液的pH值要经常检测,不在工艺范围内要加以调整,调整的办法是将与主盐同离子的酸、碱稀释后在搅拌下加入。不可以直接将浓酸、浓碱加入镀液调pH值。
7、添加剂对电镀作业的影响
随着科技的进步,现在已出现了许多种电镀添加剂,特别是各种商业的光亮剂。由于光亮剂的出现,使过去需要靠机械抛光才能达到光亮度的镀种,可以直接从镀槽中镀出镜面光泽的镀层,这种光亮剂以往只用于镀镍等少数镀种,现在已经是几乎所有镀种都有不同程度的光亮添加剂,给电镀工业带来了很大的进步。光亮剂现在几乎都是有机化合物,添加量很少,主要是在电镀过程中影响结晶过程,改变结晶取向,使其达到对光的反射趋向一致。但添加剂也使镀层内应力增加,不同程度地带来镀层的脆性,好在由于不同有机物在参加电极反应时,给结晶的影响方式不同,使内应力表现为压应力和张应力两种。因此,选取合适的添加剂,可以减缓内应力的影响。
添加剂的不利影响,主要是过量的添加剂分解产物的积累。所以使用添加剂的镀液视生产量的情况要定期进行处理,处理的方法是采用活性炭过滤。通常将镀液加温至60℃,在充分搅拌下加入1~2g/L活性炭,当使用颗粒活性炭时,要加至2~4g/L,处理的要点是充分搅拌2h,不要一加进去就静置不管。为了防止添加剂的不足或过量,最好是按照消耗量勤加少加,即根据通电的安培小时数来加入添加剂。因为光亮剂在电解过程中才消耗,用电镀时的消耗电量来补加比较科学。经验的方法是按受镀面积,即出了多少活儿,消耗多少光亮剂。比如镀铁丝每1吨约消耗1kg,则每生产若干吨后,就补加多少公斤。补加添加剂要看清光亮剂名称、厂家。不同厂家的,即使是同类光亮剂也不可以混用,以免造成不必要的麻烦。往镀槽中添加光亮剂最好做当班记录,以便作为今后镀液有故障时的参考。严格地说,往镀槽中加入任何化学物,包括主盐、辅盐、添加剂等都应有当班记录。这是防止出错,万一出错也容易查找原因的良好管理办法。
8、杂质对电镀作业的影响
杂质对电镀的影响是最常见的电镀故障,在电镀故障中占的比例较大。杂质对电镀来说分为三类: 有机杂质、无机杂质、机械杂质。
有机杂质主要是带入槽内的油脂、表面活性剂、添加剂分解物。
无机杂质主要是主盐以及工艺规范以外的金属离子,比如镀镍中的Zn2+、Cu2+、Pb2+等,镀锌中的Cu2+、Fe2+等。这些杂质由于沉积电位不同而在镀件的低电流区或高电流区析出,使镀层出现发黑、发脆或发花的故障。
机械杂质主要指灰尘、阳极泥等不溶性漂浮物,混入镀槽后受电泳作用影响,也会在阴极成为杂质而影响镀层质量。对于有机杂质,主要靠活性炭吸附后过滤处理,无机杂质比较麻烦,个别无机盐很难用常规方法除去,即使可以除掉,成本也很高,因此要严防无机杂质混入。一般用电解法、置换法或沉积法去除。机械杂质主要靠过滤去除。
以上这些因素都是常见的影响电镀作业的因素,当然还有其他一些因素也对电镀作业有影响,在进行电镀作业时要面面俱到,不要让任何一个因素对电镀作业造成不良影响。