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鍍液成分化學分析是電鍍質(zhì)量分析的重要依據(jù)
電鍍?nèi)芤?、鍍前處理和后處理溶液成分多,而且在生產(chǎn)過程中其含量不斷變化,因此必須定期分析和調(diào)整。實踐證明,在電鍍生產(chǎn)過程影響電鍍質(zhì)量的諸因素中,鍍液和鍍前、鍍后處理溶液成分是否合乎工藝規(guī)范往往是主要因素。在分析電鍍質(zhì)量事故時,采用因果圖對影響質(zhì)量因素進行分析是必要的,但首先必須分析鍍液和前后處理溶液成分及含量是否符合工藝規(guī)范。
在電鍍工藝中除了必須明確規(guī)定各種溶液成分及其含量外,還必須編制一份適合本單位 生產(chǎn)實際情況的“電鍍?nèi)芤悍治?、過濾、調(diào)整和更換守則”,在“守則”中規(guī)定各種溶液的“分析項目及規(guī)范”、 “分析周期”、“過濾周期”和“更換周期”?;炇夜と吮仨殗栏癜础笆貏t”規(guī)定,對各種溶液定期取樣進行分析報告,分析一式四份,一份交生產(chǎn)班組,為溶液調(diào)整的依據(jù);一份交檢驗室,作為檢驗員檢驗鍍層質(zhì)量的憑證,一份交車間工藝室,作為現(xiàn)場工藝員監(jiān)控各種槽液變化情況的數(shù)據(jù)和分析電鍍質(zhì)量故障的參考;一份由化驗室自留存底,化驗員不但要保留每次取樣分析結果的報告,還必須將取樣分析的剩余溶液保留三天,以備復驗。生產(chǎn)班組必須按溶液分析結果對溶液進行調(diào)整,并填寫溶液調(diào)整記錄,一式四份,除自留一份外,其余三份分送技術室、檢驗室和化驗室。在得到技術室同意后方可在調(diào)整過的槽液中進行生產(chǎn)。檢驗人員在檢驗電踱質(zhì)量的同時應當檢查每一周期溶液分析和調(diào)整報告,如果槽液不符合工藝規(guī)范又未進行調(diào)整,檢驗人員有權阻止操作工人在成分不符合工藝規(guī)范的槽液中進行生產(chǎn);對在成分不符合工藝規(guī)范的槽液中生產(chǎn)的電鍍件,檢驗員有權不進行驗收,在分析電鍍質(zhì)量事故時,技術人員首先必須查詢?nèi)芤悍治稣{(diào)整報告。
零件形狀對電鍍質(zhì)量的影響
零件的形狀是設計人員根據(jù)產(chǎn)品結構的需要設計確定的,但是零件的形狀往往給電鍍表面處理生產(chǎn)帶來許多棘手的難題。
譬如,大面積的平面型零件、成形的管狀零件、球形零件、具有盲孔或內(nèi)螺紋的零件、邊棱未進行倒角或倒圓的零件、重量很輕的薄片零件、具有孔徑長度比很小的深孔零件、要求內(nèi)表面鍍覆的管狀零件、工作表面呈尖錐狀的零件、盒狀零件、瓶狀零件等形狀復雜的零件進行表面處理時,如果不采取特殊的技術措施,就很難在零件的表面上獲得質(zhì)量滿意的鍍覆層。
零件形狀對電鍍質(zhì)量的影響,主要是由于它影響著電鍍電流在零件表面上分布的均勻性。在零件上的邊棱部位、孔口部位是電流比較集中的部位,這些部位分布的電鍍電流可能要比其他表面高很多倍,而在深凹的表面上,如孔的內(nèi)表面、內(nèi)螺紋表面,往往不使用輔助陽極是很難引入電鍍電流的。由此可見,在形狀復雜的零件表面上電鍍,各部位表面上的鍍層厚度必然差異很大,即使采用分散能力、覆蓋能力都非常好的鍍液進行電鍍,有時候也很難克服形狀復雜所造成的影響。因此,對形狀復雜的零件表面,規(guī)定鍍層厚度的均勻性指標或要求所有的表面全部有鍍層是不客觀的。為此,電鍍企業(yè)遇到形狀復雜的零件電鍍時,必須與用戶協(xié)調(diào)對鍍覆層的要求。
化學鎳金與電鍍鎳金的基本工藝
化學鎳金的優(yōu)點之一就是工藝相對簡單,只需使用兩種關鍵的化學藥,即含有次磷酸鹽與鎳鹽的化學鍍液與酸性金水(含有KAu(CN)2)。工藝一般先經(jīng)過酸洗、微蝕、活化、化學鍍鎳、清洗、浸金等過程,關鍵的步驟是在銅焊盤上自催化化學鍍鎳,通過控制時間和溫度以及pH 值等參數(shù)來控制鎳鍍層的厚度;再利用鍍好的新鮮鎳的活性,將鍍好鎳的焊盤浸入酸性的金水中,通過化學置換反應將金從溶液中置換到焊盤表面,而部分表面的鎳則溶入金水中,這樣只要置換上來的金將鎳層完全覆蓋,則該置換反應自動停止,清洗焊盤表面的污物后工藝即可完成。這就是說化學鎳金的工藝相對容易控制,這時的鍍金層往往只有約0.03~0.1 微米的厚度,且各種形狀或各部位的鍍層厚度都均勻一致。
電鍍鎳金是通過施電的方式,在焊盤的銅基材上鍍上一層低應力的約 3~5 微米的鎳鍍層,然后再在鎳上鍍上一層約0.01~0.05 微米的薄金,在電鍍液一定的情況下,通過控制電鍍的時間來實現(xiàn)對鍍層厚度的控制。其它的工藝環(huán)節(jié)如清洗、微蝕等基本與化學鎳金的無異?;瘜W鎳金與電鍍鎳金做的工藝的差異就在鍍液的配方以及是否需要電源。對于涂了阻焊膜的裸銅板通常不容易使每個需要鍍的區(qū)域都加上電了,則這時只能使用化學鍍。
無論是化學鎳金或是電鍍鎳金,對用于焊接的鍍層的實質(zhì)而言,真正需要關注的是鎳鍍層,因為真正需要焊接形成金屬間化物的是鎳而不是金,金僅僅是為了保護鎳不被氧化或腐蝕,金層在焊接一開始就溶解到焊料之中去了。因此,組裝工藝前加強對各鍍層表面處理的質(zhì)量檢查或控制是非常必要的。由于工藝的差異,導致了兩種鍍層質(zhì)量的差異、特別是在結構、硬度、可焊性等方面存在明顯的不同。
主鹽濃度過低
對于氯化甲鍍鋅、光亮酸銅、鍍鎳等簡單鹽電鍍,當主鹽濃度過低時,鍍層易燒焦。原因是:(1)主鹽濃度過低時,陰極界面液層中主鹽濃度本身很低,電流稍大,放電后即缺乏金屬離子,H 易乘機放電;(2)鍍液本體的主鹽濃度低,擴散與電遷移速度都下降,陰極界面液層中金屬離子的補充速度也低,濃差極化過大。
配合物電鍍則較復雜。若單獨提高主鹽濃度,則配合比變小,陰極電化學極化不足。在保持配合比不變的前提下,要提高主鹽濃度,配位劑濃度應按比例提高,即鍍液應濃,但這受多種因素制約,鍍液濃度不可隨意提高。
赫爾槽試驗時,若認為主鹽濃度過低,可補加后再試驗,使燒焦區(qū)在其他條件相同的情況下,達到或接近新配液的試片燒焦范圍。
簡單鹽電鍍
(1) pH 高時,陰極界面液層中H 濃度本身就低,量不大的H 還原即會使pH 升高至產(chǎn)生燒焦的值。
(2) 鍍液本體的H 濃度低時,H 向陰極界面液層的擴散、電遷移速度也低,來不及補充陰極界面液層中H 的消耗,其pH 上升更快,也加劇燒焦。