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為什麽(me)同等情況下(xià)掛鍍能鍍好而滾(gǔn)鍍鍍(dù)不好(或很難鍍好)?
想必不少人有過這樣的經曆,同樣的鍍液,同樣的鍍件,掛鍍能鍍好而滾鍍卻鍍不好或很難鍍好,為什麽呢?這與(yǔ)滾鍍的(de)特殊(shū)性(xìng)是分不開的。
1、混合周期的影響
滾鍍不可避免地會受到零件混合(hé)周期的影響。混(hún)合周(zhōu)期指滾鍍時零件(jiàn)從內層翻到表層,然後又從表層翻回內層所需要的時間(可參(cān)考往期有關混合周期內容的文章)。而掛鍍零件是單(dān)獨(dú)分裝的,不存在(zài)混合周期的影響。所以,對於某些鍍件基(jī)體與鍍液“相克”的情況,掛鍍一般(bān)沒(méi)有(yǒu)問題,而滾鍍常常鍍不好或(huò)很難鍍好。可以(yǐ)說,混合周期是影響滾、掛鍍鍍層質量或施鍍難度(dù)的主要因素。
例如(rú),釹鐵硼材質化學活性較強,若采用簡單鹽鍍(dù)液(如酸性鍍鋅、硫酸鹽鍍鎳等)施鍍,存在(zài)基體表麵氧(yǎng)化(則影響結合力)、基體遭受腐蝕、汙染鍍液等風險。此即屬於鍍件基體(tǐ)與鍍液“相克”的情況。盡管如此,釹鐵硼掛鍍基本沒有什麽障礙,電鍍開始後電流(liú)直接、無遮擋地(dì)施加在(zài)鍍件上,上鍍速度大於(yú)表麵氧化速度,鍍層質量得到保證。可以說,釹鐵硼掛鍍與普通零件掛鍍(dù)差(chà)異不(bú)大。但釹鐵硼滾鍍就不(bú)是這(zhè)樣了,使用簡單鹽鍍液,由於混合周期的存在,當零件位於內層時因(yīn)電化學反應基本停止而發(fā)生基體(tǐ)表麵氧化。所以,為保證鍍層質量,釹鐵硼滾鍍會采取一(yī)係列措(cuò)施,如(預鍍或直接鍍時)盡量選用鍍速快的溶液、嚴格滾筒尺寸、增加滾筒透水性(xìng)、工序間不間斷操作、大電流衝擊等(可參考(kǎo)往期有關釹鐵硼零件滾鍍內容的(de)文章),這(zhè)相應增加了釹鐵硼(péng)滾鍍的難度。
鋼件或鋅合(hé)金(jīn)件直接鍍無氰堿銅,滾鍍比掛鍍難度大也(yě)是這個道理(lǐ),即滾鍍因混(hún)合周期的存在比掛鍍更(gèng)容易發生“置換鍍(dù)”,則鍍層與基體的結合力存在更大的風險。所以,鋼件(jiàn)或鋅合金件(jiàn)滾鍍無氰堿銅(tóng),最好先鍍底鎳,不用太(tài)厚,薄薄的(de)一層即可,則(zé)難度大大降低。而掛鍍(可能(néng))可以不用。
滾鍍(dù)酸銅難度較大,生產中應用也不(bú)多,其原因未必在於酸(suān)銅工藝本身,更主要的是由於其對底鍍層要求較高,底鍍層(céng)做不好對後續鍍銅產生較大的影響。滾鍍酸銅要求底鍍層須達到一定(dìng)的厚度、均勻度、深度等,以起到基體與酸銅溶液較好的“隔離”作用。否則滾(gǔn)鍍過程中當零件位於內層時,因電化學反應基本停止基體可能會承受較大的酸銅溶液腐蝕的風險。滾鍍酸銅也是受混(hún)合周期影響較大的一(yī)個比較典型的例(lì)子。而(ér)掛鍍酸銅對底鍍層(céng)基本不做刻意要求。
釹鐵硼滾鍍鎳-銅-鎳也存在這樣的問題。釹鐵硼(péng)滾鍍(dù)底鎳也是為了“隔離”基體與(yǔ)後(hòu)續的(de)焦銅溶液,否則因釹(nǚ)鐵硼基體化學活性較強,必(bì)然會遭受焦銅溶液的氧化腐蝕。所以,釹鐵硼底鎳層也要求一定的厚度、均勻度、深度等。但底鎳層(céng)厚的話又會影響(xiǎng)磁體的熱(rè)減磁,這是一個矛盾。可以考慮鍍兩次焦銅或選用性(xìng)能更好的無氰堿銅工藝,墨守成(chéng)規難以使產品(pǐn)質量得(dé)到(dào)提(tí)升。
一種含鋅量較高(gāo)的小零件鍍亮鎳,不(bú)鍍底銅,掛鍍可得到質量合格的鍍層,滾鍍則鍍層發黑,且滾鍍過程中零件表麵伴有一定量的(de)氣泡產生(shēng)。這是因為滾鍍時受混(hún)合周期的影響,零件表麵受到了亮鎳(niè)溶(róng)液的置換(huàn)腐蝕,從(cóng)而(ér)影響(xiǎng)了鍍層質量。而掛(guà)鍍時(shí)零件單獨(dú)分裝懸掛,其混合周期可視為零,則零(líng)件表麵電流導通後會在最短的時間內上鍍,此時零件受腐蝕程度最小,因而可獲得質量合格的鍍層。
2、電流密度的影響
滾鍍因受瞬時電流密度的製約(可參考往期(qī)有關瞬時電流密度內容的文章),給定的平(píng)均電流密度上限不(bú)易提高,因此常常使用比掛鍍小或小得多(duō)的電流密度。電流密度小,給滾鍍(dù)帶來了(le)相比於掛鍍更多的麻煩。
比如,鍍液中電位較正的雜質金屬(shǔ)(如銅(tóng)、鉛等)容易在(zài)電流較(jiào)小時優先於主金屬離子而沉積。滾鍍使用的電流較小,銅、鉛等雜質極易沉積,從而對鍍(dù)層質量產生影響。氯化鉀滾鍍鋅,當鍍液中含鉛離子時,輕則零件低電流區鍍層不亮或不合格,重則零(líng)件出槽僅高電流區有亮度,出(chū)光或鈍化後消失。當(dāng)鍍液(yè)中有銅離子時,零件出槽鍍層亮度尚可,出光或鈍化後發黑。但同等情況下,掛鍍(dù)銅、鉛等離子的影響就會小得多。這是因為掛鍍使用的電流較大,這時鍍層沉積以電位較負的鋅為主,而電位(wèi)較正的銅、鉛等在陰極(jí)沉積的概率降(jiàng)低,則對鍍(dù)層產生的影響減小。
還有,滾鍍由於電流相對較小,零件低電流區電流更小,則複(fù)雜零件的深凹部位往往質量不佳或不合(hé)格(即深鍍能力不好)。比如(rú),一種油桶(tǒng)桶蓋鍍鋅,掛鍍(dù)基本沒(méi)有障礙,但滾鍍在(zài)桶麵的兩個“凹兒”內得到的是黑或(huò)深灰的鍍層。一種內螺紋膨脹螺栓鍍鋅,掛鍍可將全部螺(luó)紋鍍覆,而滾鍍不能。電流密度的差異,造成了滾、掛鍍鍍層質量的差異。提高滾鍍使用的(de)電流,是減小這種差異的關鍵所在。而提高滾鍍(dù)使用的電流,需(xū)要從減小孔眼處瞬時電(diàn)流密度或(huò)提高(gāo)瞬時電流密度上限(xiàn)入手(可參考往期有關瞬(shùn)時電流密度內容的(de)文章)。
3、滾筒開孔的影響
滾筒開孔阻礙了溶液內部的導(dǎo)電離子向陰極運(yùn)行,導致滾筒(tǒng)內導電離(lí)子濃度較低,因此滾鍍件的鍍層均勻性會比掛鍍(dù)差,則一般滾鍍難以滿足高(gāo)精度零件(jiàn)的質量要求。另外,滾鍍合金時,由於滾筒(tǒng)開孔的屏蔽作用,滾筒內外溶液中的鍍液組分(尤其合金比例(lì))差別可能較大(dà),則鍍(dù)出的產品在鍍層合金成分、外觀等方麵可能差別(bié)較大。比如,滾(gǔn)鍍鋅鎳合金鍍層中(zhōng)可能達不到(dào)要求(或預期)的鎳含量(則鍍層耐蝕性打折扣),滾鍍仿金鍍層外觀(guān)不佳有時做“補色”處理等。而掛鍍(dù)合金則較少出現此類問(wèn)題。改進滾筒開孔以增加滾筒透水性,是解決或改(gǎi)善(shàn)問題的關鍵(可參考往期有關滾筒開孔(kǒng)內容的文章(zhāng))。
所(suǒ)以,很多時候掛鍍能鍍好而滾鍍卻未必能鍍好(或很難鍍好),這需要根據情況找出鍍(dù)不好或很(hěn)難鍍好的原因,然後對症下藥,從而使問題(tí)得到解決或(huò)改善。
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