溫度對電鍍光亮鎳影響分析

霍大勇

(喀什師范學(xué)院，新疆喀什 844006)

引 言

電鍍生產(chǎn)的工藝規(guī)范中，溫度是一個(gè)重要參數(shù)。溫度參數(shù)是指鍍液溫度，鍍液溫度受電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境溫度及生產(chǎn)過程中的電流密度和鍍液成分的影響。同時(shí)，鍍液溫度也影響著電鍍液組分的溶解度、表面活性物質(zhì)的濁點(diǎn)、液相傳遞的速度及鍍液的黏度，而且影響表面活性物質(zhì)在電鍍電極有效表面的吸附能力和電鍍工藝中陰極電流密度的采用范圍［1-6］。在長期的電鍍生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場積累的經(jīng)驗(yàn)，記錄了一些溫度影響電鍍生產(chǎn)的典型故障實(shí)例，對其中的4個(gè)硫酸鹽鍍光亮鎳典型故障加以分析、討論，供同行參考。

1 鍍液溫度不均勻

1.1 生產(chǎn)實(shí)例1溫度較高處鍍層藍(lán)霧

位于中原地區(qū)的某工廠，對小工件實(shí)施硫酸鹽光亮鍍鎳，工件采用掛裝方式，每個(gè)掛具6個(gè)工件。從4月份開始投產(chǎn)運(yùn)行正常。冬季，為保證電鍍質(zhì)量，需對鍍鎳溶液加熱，采取了蒸汽循環(huán)加熱的方式。生產(chǎn)中出現(xiàn)同一掛具位于上部的工件鍍后鍍層光亮，位于掛具下部的鍍件鍍層表面出現(xiàn)藍(lán)霧，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 故障現(xiàn)場處理及分析

由于該生產(chǎn)線投產(chǎn)后生產(chǎn)正常，產(chǎn)品質(zhì)量一直較好。故障出現(xiàn)前后，現(xiàn)場的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)線上的設(shè)備、產(chǎn)品類型都沒有變化，產(chǎn)品出現(xiàn)問題時(shí)唯一改變的因素是生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境溫度，為提高鍍槽溫度采取了加熱措施。所以，在分析處理該故障時(shí)，首先考慮了加熱裝置設(shè)置的因素。現(xiàn)場測定發(fā)現(xiàn)，工件出現(xiàn)藍(lán)霧的部位鍍液溫度高(在鍍槽下部靠近加熱管附近)。采取措施是加強(qiáng)鍍液的攪拌和循環(huán)過濾，保證鍍液上下溫度均勻，故障排除。

1.3 相關(guān)問題

導(dǎo)致硫酸鹽鍍光亮鎳電鍍過程中出現(xiàn)鍍層藍(lán)霧故障的原因還包括以下影響因素:1)電鍍電流過大;可以通過檢測陰極電流密度，合理設(shè)置電鍍電流值解決。2)鍍液成分中的某些組分含量過高;可以通過分析調(diào)整鍍液解決。3)鍍液的pH過高;可以用化學(xué)法或者電解法調(diào)整pH達(dá)到工藝需求的范圍。4)十二烷基硫酸鈉補(bǔ)加不當(dāng);需要用霍爾槽試驗(yàn)并調(diào)整十二烷基硫酸鈉含量。

這四種故障誘因出現(xiàn)時(shí)，表現(xiàn)在產(chǎn)品上的現(xiàn)象與“溫度不均勻”誘因一樣的鍍層藍(lán)霧。處理該故障時(shí)，要首先辨析故障誘因，再根據(jù)現(xiàn)場具體狀況針對性地處理解決。有時(shí)一個(gè)故障的誘因是單一的，有時(shí)可能是幾種因素的疊加出現(xiàn)。

2 電鍍車間環(huán)境溫度過低

2.1 生產(chǎn)實(shí)例2在鎳鍍層鍍鉻時(shí)出現(xiàn)發(fā)花現(xiàn)象

1986年，某山區(qū)工廠電鍍車間，冬季時(shí)車間θ在6℃左右。對成品工件進(jìn)行鍍鎳后鍍鉻，頻繁出現(xiàn)鍍層發(fā)花，難以解決。

2.2 故障現(xiàn)場處理及分析

在解決該生產(chǎn)故障時(shí)，先后采取了降低鍍鎳溶液中糖精含量;控制光澤劑使用;鍍鎳后加強(qiáng)清洗等措施，均不能有效解決問題。后經(jīng)現(xiàn)場跟班記錄發(fā)現(xiàn)，鍍層發(fā)花現(xiàn)象和電鍍實(shí)施當(dāng)期環(huán)境溫度相關(guān)。采取電鍍車間采暖增溫措施，保證其環(huán)境θ高于15℃，故障排除。

硫酸鹽鍍光亮鎳過程中，低氣溫下，當(dāng)鍍鎳件出槽時(shí)，工件表面因環(huán)境溫度低易產(chǎn)生凝露，導(dǎo)致工件清洗效果差、清洗質(zhì)量難以保障。在鍍鉻工序中，清洗不到位的工件局部部位鉻層附著力不夠，造成鍍鉻層發(fā)花故障，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 相關(guān)問題

1)硫酸鹽鍍光亮鎳時(shí)，對出槽工件用熱水清洗，然后酸活化，再經(jīng)熱水清洗后鍍鉻。此時(shí)要注意不能把更多熱水帶入鉻鍍槽，以免影響鍍液。

2)電鍍車間室內(nèi)溫度要保證15℃以上。

3)電鍍車間在冬季要加強(qiáng)抽風(fēng)換氣，減少車間內(nèi)霧氣凝結(jié)。

3 鍍液溫度過高

3.1 生產(chǎn)實(shí)例3掛件鍍鎳后出現(xiàn)掛具影子現(xiàn)象

工件上“掛具影子”是指在掛鍍生產(chǎn)中，掛具掛鉤與施鍍零件洞眼接觸處亮鎳層發(fā)暗(或發(fā)黑)的現(xiàn)象;“掛具影子”是電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場對該種故障現(xiàn)象的一種通俗簡稱。某電鍍車間鋅合金小工件光亮鍍鎳，正常生產(chǎn)進(jìn)程中鍍層突然出現(xiàn)“掛具影子”故障。反復(fù)處理鍍液、掛具，均不能解決問題。

3.2 故障現(xiàn)場處理及分析

首先分析硫酸鹽鍍光亮鎳的電鍍液，當(dāng)鍍液成分出現(xiàn)問題時(shí)，會產(chǎn)生該故障。故障誘因分別是:1)銅雜質(zhì)過多;2)鋅雜質(zhì)過多;3)硫酸鎳含量過高，Cl－含量過低導(dǎo)致鍍液導(dǎo)電性差;4)鍍液pH偏低。對該生產(chǎn)故障中電鍍液的成分進(jìn)行檢驗(yàn)分析，沒有發(fā)現(xiàn)以上4種問題。

第二步分析生產(chǎn)過程中的光亮劑的使用;霍爾槽試驗(yàn)表明光亮劑使用正常。第三步測定陰極電流密度;在工藝范圍。第四步檢查掛具;掛具正常，沒有屏蔽現(xiàn)象出現(xiàn)。

最后測定電鍍液溫度，發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中電鍍液的θ高于60℃。此時(shí)，鍍液溫度與電流密度的結(jié)合不在光亮工作區(qū)，導(dǎo)致鍍液的分散能力降低，出現(xiàn)產(chǎn)品故障。

在后期生產(chǎn)中，加強(qiáng)對環(huán)境溫度和鍍液溫度的檢測，保證電鍍過程中電鍍液θ在60℃以下，故障排除。

3.3 相關(guān)問題

1)鋅合金零件鍍光亮鎳時(shí)，鍍液成分、光亮劑、陰極電流密度、掛具和鍍液溫度是避免鍍層出現(xiàn)掛具影子的五要素。

2)鍍液溫度和陰極電流密度要配合在光亮工作區(qū)。

3)鍍液溫度影響鍍鎳層內(nèi)應(yīng)力，在θ為10～35℃區(qū)間，鍍鎳層的內(nèi)應(yīng)力迅速下降;θ在35～60℃區(qū)間，鍍鎳層內(nèi)應(yīng)力降低較慢;θ在60℃以上，內(nèi)應(yīng)力基本不變化。鍍液溫度升高，其間的各成分溶解度增大，所以在較高溫度下，可以采用濃度高的鍍液。溫度升高在提高液體電導(dǎo)率、提高電流效率的同時(shí)，會導(dǎo)致陰極和陽極的極化作用降低。溫度太高，會使鹽類水解生成沉淀，造成鍍層粗糙。溫度太低時(shí)，硼酸結(jié)晶析出，影響鍍液的pH，陰極電流密度降低，陰極析氫加劇，形成鍍層針孔。

4 后處理液溫度過低

4.1 生產(chǎn)實(shí)例4鑄鐵件電鍍光亮鎳鍍層防銹性差，不光亮

為提高鑄鐵件的防銹性能，提高外觀質(zhì)量，某工廠對鑄鐵件產(chǎn)品實(shí)行氰化鍍銅后鍍光亮鎳。生產(chǎn)過程中出現(xiàn)鍍鎳層不亮，且防銹性能差，不能很好地解決。

4.2 故障處理及分析

分析發(fā)現(xiàn)，鍍層不光亮是由于鑄鐵件表面粗糙，鍍后光亮度不好。防銹性能差是因?yàn)殍T件有孔隙，鍍層厚度微觀不均勻，有些地方有細(xì)微的漏鍍存在。改進(jìn)工藝，提高銅鍍層的厚度，并增加鍍銅后再鍍光亮銅工序。然后鍍鎳，使鎳層結(jié)合緊密。改善了工件的光亮性和防銹性能。

鍍光亮鎳后，原生產(chǎn)過程中用稀鉻酸鈍化液鈍化時(shí)控制溫度過低，影響了鍍鎳層防銹性能。改變生產(chǎn)工藝，在鈍化過程中，保證處理液的θ在70～80℃之間，進(jìn)一步提高了成品的防銹性能。這樣處理后，產(chǎn)品的質(zhì)量得到了提高。

4.3 相關(guān)問題

1)鑄鐵件鍍光亮鎳，前期處理應(yīng)有效保證，避免微觀處無鍍層現(xiàn)象。

2)鑄鐵件鍍鎳的鈍化處理時(shí)合理 θ為70～80℃。

5 鍍光亮鎳的基本配方和工藝條件

光亮鍍鎳省去了對工件實(shí)施的拋光工序，使現(xiàn)場工作環(huán)境得到改善，還能提高鍍層硬度，并易于實(shí)行自動(dòng)生產(chǎn)。光亮鍍鎳層的缺點(diǎn)是脆性較大，鍍層的耐蝕性相比普通鍍鎳稍差;可以采用多層鍍鎳的方法加以改善和提高。

5.1 基本配方

硫酸鹽電鍍光亮鎳的基本配方為250～300g/L硫酸鎳，40～60g/L氯化鎳，35～50g/L硼酸，0.5～1.0g/L 糖精，0.3 ～0.5g/L 1，4 － 丁炔二醇，0.05 ～0.20g/L十二烷基硫酸鈉。

5.2 工藝條件

pH為 3.8～4.5;θ為 45～55℃;Jκ為 2～5A/dm2;陰極移動(dòng)或空氣攪拌;電鍍液需要循環(huán)過濾。

5.3 鍍液的維護(hù)

1)硫酸鎳、氯化鎳、硼酸定期進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整到最佳含量。2)鍍液的pH應(yīng)維持在3.8～4.5。用10%硫酸或堿式碳酸鎳調(diào)整。3)添加劑按實(shí)際消耗補(bǔ)充。4)在雜質(zhì)達(dá)到極限之前，用除雜劑清理。5)利用霍爾槽試驗(yàn)，檢測鍍液的綜合情況。

6 結(jié)束語

溫度是各類電鍍質(zhì)量的主要影響因素之一。

對硫酸鹽鍍光亮鎳來說，環(huán)境溫度、鍍液溫度、鍍件在不同工序轉(zhuǎn)換過程中的溫度及后處理工序的溫度控制都影響光亮鍍層的質(zhì)量。尤其要注意的是要保持鍍液溫度與陰極電流密度始終結(jié)合在光亮工作區(qū)范圍，才能實(shí)現(xiàn)工藝目標(biāo)。

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