1 電鍍的結晶過程 電鍍過程實質上是金屬的電結晶過程。大致分為以下幾個步驟： 1)水化的金屑離子向陰極擴散和遷移; 2)水化膜變形; 3)金屬離子從水化膜中分離出來; 4)金屬離子被吸附和遷移到陰極上的活性部分; 5)金屬離子還原成金屬原于，并排列組成一定晶格的金屬晶體。 在形成金屬晶體的同時進行著結晶核心的生成和成長過程，這兩個過程的速度決定了金屬結晶的粗細程度。 在電鍍過程中當晶核的生成速度大于晶核的成長速度時，就能獲得結晶細致、排列緊密的鍍層。晶核的生成速度大于晶核成長速度的程度越大，鍍層結晶越細致、緊密;否則，結晶粗大。 結晶組織較細的鍍層，其防護性能和外觀質量都較理想，實踐證明：提高金屬電結晶時的陰極極化作用，可以提高晶核的生成速度，便于獲得結晶細致緊密的鍍層。 但陰極極化作用不是越大越好，當陰極極化作用超過一定范圍時，會導致氫氣的大量析出，從而使鍍層變得多孔、粗糙、疏松、燒焦，甚至呈粉末狀，質量反而下降。 2 影響電鍍層結晶粗細的主要因素 1)主鹽特性 在電鍍中把含鍍層金屬的鹽稱做主鹽，例如硫酸鹽鍍鋅溶液中的硫酸鋅即為主鹽。 一般來講，如果主鹽是簡單的鹽，其電鍍溶液的陰極極化作用很小，極化數值只有幾十毫伏，因此鍍層結晶晶粒較粗，例如硫酸鹽鍍鋅、硫酸鹽鍍銅等由于電鍍溶液陰極極化作用很小，故鍍層結晶晶粒較粗，其外觀質量及防護性能較差。 如果主鹽是絡鹽，由于絡離子在溶液中的離解能力較小，絡合作用使金屬離子在陰極上的還原過程變得困難，從而提高了陰極的極化作用，因此鍍層的結晶晶粒較細。 例如氨三乙酸—氯化銨型鍍鋅溶液中使用了絡合能力較強的絡合劑氨三乙酸，它和鋅離子形成的絡離于大大提高陰極極化作用，極化數值可達到250mV,因此獲得的鍍鋅層比硫酸鹽鍍鋅獲得的鍍層較為細致、緊密。 2)主鹽濃度 在其它條件(如陰極電流密度和溫度等)不變的情況下，隨著主鹽濃度的增大，陰極極化下降,結晶核心的生成速度變慢，所得鍍層的結晶晶粒變粗。 稀溶液的陰極極化作用雖比濃溶液大，但其導電性能較差，不能采用大的陰極電流密度，同時陰極電流效率也較低，所以不能利用這個因素來改善鍍層結晶的細致程度。 3)附加鹽 在電鍍溶液中除了含主鹽外，往往還要加入某些堿金屬或堿土金屬的鹽類,這種附加鹽的主要作用是提高電鍍溶液的導電性能，有時還能提高陰極極化作用。 例如以硫酸鎳為主鹽的鍍鎳溶液中加入硫酸鈉和硫酸鎂，既可提高導電性能，又能增大陰極極化作用(增大極化數值約100mV左右)，使鍍鎳層的結晶晶粒更為細致、緊密。 4)添加劑 為了改善電鍍溶液的性能和鍍層質量，往往在電鍍溶液中加入少量的某些有機物質的添加劑.例如阿拉伯樹膠，糊精、聚乙二醇、硫脲、千千加、丁炔二醇，糖精及動物膠等。 添加劑能吸附在陰極表面或與金屬離子構成“膠體—金屬離子型”絡合物，從而大大提高金屬離子在陰極還原時的極化作用，使鍍層細致、均勻、平整、光亮。 例如在銨鹽鍍鋅溶液、檸檬酸鹽鍍鋅溶液、氨三乙酸鍍鋅溶液中加入1～2g/L聚乙二醇和1～2 g/L.硫脲分別可以增加極化數值為70一100mV，100～200mV和200mV以上，都能使鍍層結晶晶粒變細。必須注意有機添加劑是有選擇性的，不可亂用，以免造成不良后果。 5)陰極電流密度 陰極電流密度對鍍層結晶晶粒的粗細有較大影響。一般來講，當陰電流密度過低時,陰極極化作用小，鍍層的結晶晶粒較粗，在生產上很少使用過低的電流密度。 隨著陰極電流密度的增大，陰極極化作用也隨之增大(極化數值的增加量取決于各種不同的電鍍溶液)，鍍層結晶也隨之變得細致緊密，但陰極上的電流密度不能過大，不能超過允許的上限值(不同的電鍍溶液在不同的工藝條件下有著不同的陰極電流密度的上限值)，超過允許的上限值以后，由于陰極附近嚴重缺乏金屬離子的緣故,在陰極的尖端和凸出的地方會產生形狀如樹枝的金屬鍍層,或者在整個陰極表面上產生形狀如海綿的疏松鍍層。 在生產中經常遇到是在零件的尖角和邊緣處容易發生“燒焦”現象，發展下去就會形成樹枝狀結晶或者是海綿狀鍍層。 6)電鍍溶液的溫度 在其它條件相同的情況下,升高溶液溫度,通常會加快陰極反應速度和金屬離子的擴散速度,降低陰極極化作用，因而也會使鍍層結晶晶粒變粗。 但升高溶液溫度可以提高允許的陰極電流密度的上限值，陰極電流密度的增加會增大陰極極化作用，不但不會使鍍層結晶晶粒變粗而且會加快沉積速度，提高生產效率。 7)攪拌 攪拌會加速溶液的對流，使陰極附近消耗了的金屬離子得到及時補充和降低陰極的濃差極化作用,因而在其它條件相同的情況下，攪拌會使鍍層結晶晶粒變粗。 然而采用攪拌后,可以提高允許的陰極電流密度上限值,在較高的電流密度和較高的電流效率下得到細致緊密的鍍層。 利用攪拌的電鍍溶液必須進行定期的或連續的過濾，以除去溶液中的各種固體雜質和渣滓。 否則會降低鍍層與基本金屬的結合力，使鍍層粗糙、疏松、多孔。 目前在工廠中采用的攪拌方法有：機械攪拌法、陰極移動法和壓縮空氣攪拌法。 機械攪拌法應用較少;陰極移動法應用較廣泛,這是因為結構簡單、使用方便、槽底泥渣不易翻起的緣故;壓縮空氣攪拌法可在酸性鍍銅、鋅、鎳溶液中使用，但不適用于氰化物電鍍溶液。 8)換向電流 換向電流實際是變形的交流電，能周期地改變電流方向,被鍍零件在每個周期內將有一瞬間變成陽極，從而控制了結晶長大的時間，使之不能長得很粗大，同時還能溶解鍍層上的顯微凸出部分，具有整平作用。 因而采用換向電流，可以使用較高的陰極電流密度，強化電鍍過程，提高生產率，并可使鍍層結晶組織排列得更為密實。 例如在氰化物電鍍溶液中用周期換向電流電鍍銅、黃銅、銀及其它金屬時，所獲得的鍍層質量比不采用換向電流的質量好。 在無氰絡化物電鍍溶液中采用換向電流，也得到良好的效果。 |
