【正文】 度：氫氧化鈉有良好的導(dǎo)電能力，適當(dāng)?shù)靥岣邭溲趸c的含量可以提高除油速度。電流密度：適當(dāng)提高電流密度，因產(chǎn)生的氣泡多，故可加快除油速度。溶液溫度：溫度升高，電極反應(yīng)活化能降低，反應(yīng)速度加快，從而提高除油速度。表6—6是電解脫脂液的組成及工藝規(guī)范示例。表6—6成分和工作條件配方種類l23氫氧化鈉(NaOH) g／L80～120160～20080～100碳酸鈉(Na2CO3) g／L50～80氯化鈉(NaCl) g／L40～60溫 度 ℃～7030～40～60電流密度 A／d㎡≤30≤30≤30 (三)灼燒脫脂灼燒脫脂是指將鋼絲加熱到油脂燃點(diǎn)以上的溫度，去除油脂的一種方法。如果鋼絲在拉拔之后電鍍之前需要正火、鉛淬火等熱處理時，通常都采用這種方式脫脂。由于灼燒脫脂后的鋼絲表面留有殘?jiān)?，尤其是潤滑層較厚時，殘?jiān)^多，容易堵塞加熱爐馬弗管，且在后道工序不易清洗干凈，因此現(xiàn)在不少廠家在正火、鉛淬火前加化學(xué)脫脂或電解脫脂工序。二、 鋼絲酸洗 經(jīng)熱處理后的鋼絲在其表面一般都有一層氧化鐵皮，它硬而脆，在電鍍之前必須將這層氧化鐵皮去除，否則不可能獲得牢固的鍍層。去除氧化鐵皮的方法很多，但在連續(xù)作業(yè)線上采用的主要是兩種方法：化學(xué)酸洗法和電化學(xué)酸洗法。 115 (一)化學(xué)酸洗 化學(xué)酸洗是讓鋼絲通過酸液，使鋼絲表面的氧化鐵皮與酸液發(fā)生化學(xué)的或電化學(xué)的反應(yīng)，達(dá)到去除氧化鐵皮的目的。鋼絲化學(xué)酸洗常用的酸為硫酸和鹽酸。在連續(xù)作用線上的化學(xué)酸洗一般都采用鹽酸酸洗，這是因?yàn)椋旱谝唬}酸在常溫下具有較強(qiáng)的浸蝕能力，而硫酸需在50℃左右方具有這種能力；第二，鹽酸對鋼絲基體溶解緩慢，不易使鋼絲發(fā)生過腐蝕和產(chǎn)生“氫脆”。鹽酸酸洗的主要缺點(diǎn)是：易揮發(fā)，污染空氣，腐蝕設(shè)備。 (1)鹽酸酸洗原理鋼絲浸入鹽酸液后，將發(fā)生下列反應(yīng)：Fe2O3+6HCl==2FeC13+3H2O (α)Fe304+8HCl==2FeCl3+FeCl2+4H20 (β)FeO+2HCl==FeCl2+H20 (γ)2FeCl3+Fe==3FeCl2 (δ)Fe+2HCl==FeCl2+H2↑ (ζ) 由于反應(yīng)產(chǎn)物FeCl2的溶解度大,故(α) 、(β) 、(γ)三個反應(yīng)進(jìn)行較快,相對地(α)進(jìn)行得較慢,因此氧化鐵皮的去除主要是靠鹽酸的化學(xué)溶解作用,而氫氣的機(jī)械剝離作用比硫酸要小得多。據(jù)有關(guān)資料介紹：硫酸酸洗的氧化鐵皮的去除,化學(xué)溶解作用只占22%,而氫氣剝離作用要占78%；而鹽酸酸洗的氧化鐵皮的去除，化學(xué)溶解作用只占77%,氫氣剝離作用占23%,這也是用鹽酸酸洗比用硫酸酸洗酸耗要高的原因之一。（2）影響鹽酸酸洗速度和效果的主要因素鹽酸濃度:鹽酸溶液承受亞鐵離子的能力越強(qiáng),酸洗的時間越短。當(dāng)溫度一定時，鹽酸的濃度越高，F(xiàn)eCl2的溶解度越低；但鹽酸濃度太低，氧化鐵皮的溶解度又太慢。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度為25—35℃和鹽酸濃度為15—20％時，可達(dá)到較快的酸洗速度。酸液溫度：提高酸液溫度，可以提高酸洗速度，但不能為提高酸洗速度而隨意提高酸液溫度。因?yàn)樵谳^低的溫度時鹽酸的蒸汽壓已經(jīng)相當(dāng)大，并且隨溫度升高還要繼續(xù)迅速增加，產(chǎn)生大量的酸蒸汽而影響環(huán)境；同時增加酸耗量，所以鹽酸洗一般應(yīng)該是在室溫下進(jìn)行。 鐵鹽含量：鹽酸酸洗時，酸液中含有適量的FeCl2會強(qiáng)化酸洗，縮短酸洗時間，這是因?yàn)辂}酸中 鐵鹽易溶于水，而溶液中鐵離子濃度增加，會使溶液的電化學(xué)反應(yīng)能力增強(qiáng)，因此，在更換酸洗液時要留一部分老酸。但是，當(dāng)FeCl2含量超過4—8%(重量)時，隨著FeCl2含量增加，酸洗時間會延長。表67是鹽酸酸洗液的組成及工藝規(guī)范示例表67成分和工藝規(guī)范配方種類123鹽酸(HCl) g／L180～250160～220160～250氯化亞鐵(FeCl2) g／L200150200溫 度 ℃室溫室溫室溫116(二)陰一陽交替電解酸洗鋼絲電解酸洗一般可用于連續(xù)作業(yè)線，與其它化學(xué)酸洗相比較，其特點(diǎn)是：酸洗速度快、表面質(zhì)量高、酸洗速度與電解液中酸的濃度以及鐵鹽含量的變化關(guān)系小，但金屬損耗多。常用的電解酸洗有陰極電解酸洗、陽極電解酸洗和無電極直接接觸的陰一陽交替電解酸洗。電解酸洗用硫酸溶液。無論陰極酸洗還是陽極酸洗都需要采用導(dǎo)電輥進(jìn)行接觸式導(dǎo)電，在較大的電流密度下鋼絲會被電火花擊傷,這樣勢必影響下道工序質(zhì)量。而無接觸陰—陽交替電解酸洗可以克服這一缺點(diǎn),同時它還兼有陰極電解酸洗和陽極電解酸洗的優(yōu)點(diǎn),電流密度可高達(dá)50100 A/d㎡。 陰一陽極交替電解酸洗的工作原理如圖6—5所示。圖表 6圖6—5 鋼絲陰—陽極交替電解酸洗示意圖 電解槽被絕緣材料分隔成陽極區(qū)和陰極區(qū)，接直流電源正極的小槽為陽極區(qū)，接贏流電源負(fù)極的為陰極區(qū)。電流從直流電源輸出，到陽極區(qū)的陽極板，再通過電解液到陽極區(qū)的鋼絲然后借道鋼絲將電流接入陰極區(qū)，經(jīng)過電解液流向陰極板，最后回到電源負(fù)極。在整個系統(tǒng)中，鋼絲處于中性極。但是，當(dāng)鋼絲進(jìn)入陽極區(qū)時，鋼絲本身為相對陰極；當(dāng)鋼絲進(jìn)入陰極區(qū)時，鋼絲本身又為相對陽極，從而完成了極性的自動交替。 通電時，當(dāng)鋼絲為相對陰極時，電極反應(yīng)為： 2H++2e→H2↑當(dāng)鋼絲為相對陽極時，電極反應(yīng)為：SO42→SO4+2e2SO4+2H2O→2H2SO4+O2↑ 鋼絲上電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體對鋼絲表面的氧化鐵皮及污物起疏松及剝離作用，同時硫酸液對氧化鐵皮也產(chǎn)生化學(xué)溶解作用，從而達(dá)到去除氧化鐵皮的目的。 表6—8是陰一陽交替電解酸洗液的組成及工藝規(guī)范示例。117表68工藝參數(shù)鋼絲狀態(tài)盤 條熱處理鋼絲硫酸(H2S04) g／L160～240180～220亞鐵(Fe2+) g／L50(max)35(max)槽液溫度 ℃≤45室溫電流密度 A／d㎡50～10020～50在槽時間 S2～55～10第四節(jié) 氰化法電鍍黃銅 一、合金共沉積的必要條件 兩種或兩種以上金屬離子在陰極上共沉積而形成均勻細(xì)致鍍層的過程稱為合金電鍍。一般把合金鍍層中含量大于1％的金屬看作合金的組分。在鋼絲上電鍍合金比電鍍單金屬要困難得多，它除了需要電鍍單金屬的一些基本條件外，還必須具備以下兩個條件。 第一，兩種金屬都能分別地在其各自的鹽溶液中沉積出來。 第二，兩種金屬的沉積電位必須接近，否則電位較正的金屬將優(yōu)先沉積，甚至完全排斥電位較負(fù)金屬的沉積。用公式表示則為： 二、促使兩種金屬沉積電位接近的一般措施 要使兩種金屬沉積電位接近一般有如下措施： (1)降低電位較正金屬離子的濃度，提高電位較負(fù)金屬離子的濃度。 根據(jù)Nernst方程式，降低電極電位較正金屬離子濃度，使其電位負(fù)移。提高電極電位較負(fù)金屬離子濃度，使其電位正移,而使兩者的平衡電極電位趨于接近。然而這種措施的效果并不顯著，例如對兩價金屬而言，降低濃度100倍，按（6—3）式計(jì)算，這是微不足道的，而且在合金電鍍實(shí)踐中，當(dāng)金屬鹽濃度相差100倍以上，就很難獲得滿意的合金鍍層。所以這個方法只能作為兩種金屬的沉積電位比較接近的情況下的一種輔助措施。 (2)選用合適的絡(luò)合劑，并調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑濃度。 金屬離子經(jīng)絡(luò)合后，其平衡電位均向負(fù)移動，如果原來平衡電位較近的金屬負(fù)移的幅度大于平衡電位較負(fù)的金屬負(fù)移的幅度，則兩者經(jīng)絡(luò)合后，平衡電位的差距可以縮小。這一點(diǎn)在前面闡 118述Nernst方程式時已舉例說明過了。 一般說來，增加絡(luò)合劑的濃度使得兩種金屬的電位都趨向于負(fù)，如果絡(luò)合劑對電位較正的金屬影響較大，則絡(luò)合劑的增加將使它們的電位更為接近。 (3)兩種金屬選用不同的絡(luò)合劑絡(luò)合。這類混合型的合金鍍液，兩種金屬各有它的絡(luò)合劑，兩種絡(luò)合物可以共存又不互相反應(yīng)，通過控制兩種絡(luò)合劑各自的濃度從而改變兩種金屬各自的電位，易于達(dá)到共沉積的條件，使絡(luò)鹽的優(yōu)點(diǎn)得到更大的利用。四、鍍液的配制氰化鍍黃銅溶液的配方及工藝規(guī)范見表6—9。表6—9成分及工藝規(guī)范配方種類123銅(以CuCN形式加入) g／L60～7050～7040～70鋅(以Zn(CN)2形式加入) g／L14～2014～2810～20游離氰化鈉(NaCN) g／L40～7030～5040～70碳酸鈉(Na2C03) g／L756070氫氧化銨(NH40H) g／L酌量酌量酌量溫度 ℃40～6045～7540～70陰極電流密度 A／d㎡≤10≤102～10 119 鍍液的配方及工藝規(guī)范可以各不相同，但配制鍍液時氰化物的投入量仍應(yīng)遵循反應(yīng)原理。例如，欲配制1000L氰化鍍液，要求含Cu+60g／L，Zn2+15 g／L，游離氰化鈉40g／L，計(jì)算氰化亞銅CuCN、氰化鋅Zn(CN)氰化鈉NaCN各需多少。 ，Zn(CN)2的克分子量為117，NaCN的克分子量為49；根據(jù)(659)式，NaCN與CuCN的比例應(yīng)為249：89．5=：1；根據(jù)(660)式，NaCN與Zn(CN)2的比例應(yīng)為249：117=1：；按分子量，Cu+％，Zn2+在Zn(CN)2中占65/117=%；則：氰化亞銅的投入量應(yīng)為100060/103=；氰化鋅的投入量應(yīng)為100015/103=；氰化鈉的投入量應(yīng)為84．63+26．98+40=； 游離氰化鈉在氰化亞銅中的份額為4060/（60+15）=32kg，在氰化鋅中的份額為4015/(60+15)=8Kg。 上述計(jì)量均未考慮氰化物的純度，若要使計(jì)量更為精確，則各自再除純度的百分?jǐn)?shù)。 具體的配制方法如下： (1)先將計(jì)量好的NaCN用水(最好是蒸餾水或脫鹽水)溶解至規(guī)定容積的80％左右； (2)將計(jì)量好的CuCN、Zn(CN)2分別用少量水調(diào)成糊狀； (3)將糊狀Zn(CN)2在攪伴下徐徐加入NaCN溶液； (4)將糊狀CuCN在攪拌下徐徐加入NaCN溶液。必須注意，這個過程是放熱反應(yīng)，配制時一般控制其溫度在60℃左右。 (5)加入所需數(shù)量的NH3H2O、Na2CO3及其它添加劑(如果需要的話)。新鍍液需加入少量的NaCO3，補(bǔ)充鍍液可以不加。 (6)加水稀釋到規(guī)定容積，靜置數(shù)小時進(jìn)行過濾，取樣分析，符合工藝要求方能用于電鍍； (7)在低電流密度下電解數(shù)小時即可試鍍。 五、鍍液成份及工藝條件對電鍍質(zhì)量的影響 (1)主鹽氰化亞銅、氰化鋅 氰化亞銅和氰化鋅是鍍液的主鹽，它們是鍍液中金屬離子的提供者。鍍液中銅與鋅含量的比值對鍍層的組成有一定的影響，提高鍍液中銅對鋅的濃度比可提高鍍層中的銅含量，但不太敏感。 (2)游離氰化鈉 游離氰化鈉的存在是控制氰化電鍍黃銅的一個重要因素，它的含量過低，絡(luò)合物穩(wěn)定性降低，陰極極化作用減弱，電流效率增大，但鍍層易粗糙發(fā)暗，且陽極易鈍化，不能有效地穩(wěn)定鍍液；其含量過高，陰極極化作用增強(qiáng)，陰極在電鍍過程中會產(chǎn)生大量氫氣，電流效率降低。同時，游離氰化鈉的濃度還直接影響鍍層的成份，當(dāng)鍍液中銅、鋅離子含量一定時，游離氰化鈉含量升高，120則鍍層中銅與鋅的比值降低；反之，比值升高。（3）碳酸鈉 碳酸鈉能提高鍍液的分散能力和導(dǎo)電性，同時它也是一種緩沖劑，有利于穩(wěn)定鍍液的PH值。隨著電鍍時間的延長，由于堿性鍍液易吸收空氣中C02而生成Na2CO3，同時氰化物的水解也形成Na2CO3，造成碳酸鹽的積累，會使陰極電流效率下降并影響鍍層色澤。因此，應(yīng)定期用冷卻法除去碳酸鈉結(jié)晶。 (4)氨水 氨水既可調(diào)整鍍液的PH值，也是一種輔助絡(luò)合荊。加入少量的NH40H，對校正不良的鍍層顏色有顯著效果；增加氨水，還可以提高陰極電流密度的上限，擴(kuò)大電流密度的范圍，有利于鋅的沉積。但是過多的氨水不僅會污染環(huán)境，而且會導(dǎo)致鍍層呈白霧狀。 (5)PH值 鍍液的PH值對鍍層質(zhì)量有一定的影響，PH值高有利于鋅的析出，PH值低有利于銅的析出。鍍液的PH值太低時可用NH3H20或NaOH來調(diào)節(jié)，PH值太高時可用NaHC03來調(diào)節(jié)。 (6)陰極電流密度 零件電鍍黃銅一般采用低濃度、低電流密度的生產(chǎn)工藝，～3A/d㎡；鋼絲電鍍近期朝著高金屬濃度和高溫度的方向發(fā)展，允許在高達(dá)10～15A／dm2的高電流密度下進(jìn)行電鍍。 陰極電流密度如果過小，會影響鍍層的色澤。如果過大，會導(dǎo)致鍍層燒焦，影響鍍層與鋼絲基體的結(jié)合力，并使陰極電流效率降低。 (7)鍍液溫度 控制鍍液溫度是保證鍍層成分和色澤的一種最有效的手段。提高鍍液溫度可提高陰極電流密度的上限，有利于銅的析出，有利于提高電流效率。但是過高的溫度會造成污染環(huán)境，還會導(dǎo)致NaCN的加速分解。 (8)陽極 陽極采用合金陽極，其組成最好與鍍層相同或接近，否則容易引起鍍液不穩(wěn)定，國內(nèi)一般用H68。陽極中的微量雜質(zhì)(鉛、鐵、錫等)溶于鍍液后會干擾電鍍過程，因此應(yīng)嚴(yán)格要求陽極雜質(zhì)的含量。為了防止陽極的鈍化，陽極表面積與鋼絲表面積之比一般為20—50。 六、鑲層厚度和鍍層成份的控制 根據(jù)(6—28)式或(6—40)式，在dv值一定的情況下，鍍層厚度或鍍層重量與電流密度(在d、L一定時)和陰極電流效率成正比