發(fā)布日期：2024-09-20
網(wǎng)站寄語：電鍍燒焦是的常見故障之一，那么，在出現(xiàn)電鍍燒焦的現(xiàn)象是什么因素引起的呢？今天我們不妨進來詳細(xì)的了解一下。
“燒焦”是一個借用詞，指工件陰極電流密度過大而超過工藝規(guī)范上限時鍍層出現(xiàn)的非正常沉積。
不少論述工藝的文獻(xiàn)中都有一個故障表，包括故障現(xiàn)象、可能原因及排除方法。然而實際大生產(chǎn)的情況非常復(fù)雜，各電鍍廠的情況差異又很大，沒有一個故障表能包羅萬象。即使比較全面的故障表，一個故障現(xiàn)象列有可能原因七八個，具體到實際，到底是哪個原因，還需逐一具體分析。死記硬背故障表未必能找到真正的原因。只有對故障現(xiàn)象的實質(zhì)，以及為什么某種原因會造成故障的道理弄明白了，融會貫通，才能結(jié)合實驗驗證，找出具體原因。本講將從道理上對引起燒焦故障的多種可能原因進行簡單分析。
燒焦的共同點是：位置總出現(xiàn)在陰極電流密度[敏感詞]的工件凸出或端頭部位，決不會出現(xiàn)在工件深凹處的低電流密度區(qū)。但對于不同鍍種或同一鍍種的不同工藝，燒焦的外觀表現(xiàn)不盡相同。例如：
對于氯化物微酸性鍍鋅，燒焦呈疏松黑色海綿狀；而對于堿性鋅酸鹽鍍鋅，燒焦呈白灰色粗糙狀，鍍層附著力尚好。
對于氰化鍍銅，燒焦呈結(jié)晶不細(xì)致的磚紅色；光亮酸銅的燒焦呈暗色海綿狀疏松物；而對于多數(shù)無氰堿銅，燒焦呈暗色較粗糙結(jié)晶。
對于鍍鎳，燒焦處鍍層粗糙且常伴有脫皮現(xiàn)象。鍍鉻的燒焦呈灰色無光狀。酸性光亮鍍錫的燒焦則呈暗色霧狀。
陰極電流密度越大，主鹽金屬離子放電還原越快。當(dāng)擴散、對流、電遷移的傳質(zhì)速度低時，陰極界面液層中主鹽金屬離子濃度低，濃差極化過大，H+易放電還原而導(dǎo)致析氫。劇烈的析氫使還原后的金屬原子無法排列為正常結(jié)晶而形成疏松多孔的沉積物。另外，析氫后界面液層中pH 升高，可能形成金屬氫氧化物（甚至進而分解為氧化物）或堿式鹽，并夾雜在鍍層中。上述兩種情況下均不能形成結(jié)晶有序排列的正常鍍層而出現(xiàn)燒焦。即燒焦的根本原因可歸結(jié)為：
（1） 陰極界面液層中主鹽金屬離子濃度過低；
（2） 主鹽金屬離子放電過于困難，造成H+放電析氫；
（3） 陰極界面液層中pH 過高；
（4） 鍍層中夾雜較多非純鍍層金屬的化合物。
燒焦的多種外在原因均可根據(jù)上述幾條加以分析和理解。
3. 1 其他條件正常時的燒焦
任何電鍍工藝條件中都規(guī)定有相應(yīng)工藝允許的陰極電流密度（一般指平均電流密度）的范圍。即使鍍液成分、液溫、pH、攪拌等條件均正常時，所施加的陰極電流密度過大，超過工藝允許的上限時，鍍層也易燒焦。電鍍直流電源應(yīng)均可從0 V 起連續(xù)調(diào)壓，正是為了適應(yīng)將電流密度調(diào)整到較佳值的需要。對于定型產(chǎn)品或尺寸鍍鉻件，可根據(jù)槽中工件的表面積來確定所采用的總電流。對于非定型產(chǎn)品，則只能靈活掌握。根據(jù)相應(yīng)工藝，對電流進行靈活調(diào)整，是電鍍熟練操作人員應(yīng)具有的基本素質(zhì)之一。電流過小時，生產(chǎn)效率低，低電流密度區(qū)鍍層光亮性、整平性下降，深鍍能力差；若電流過大，則工件易燒焦。在大生產(chǎn)中，常見幾種不良操作方式：
（1） 隨意開電，掌握不了[敏感詞]值，其中也包括實際經(jīng)驗不足。如氯化鉀鍍鋅時，工件上不冒氫氣泡，說明電流肯定??；大冒氫氣泡處，則必然產(chǎn)生燒焦；[敏感詞]情況是工件尖角凸起處略冒氫氣泡。不銹鋼或鎳上閃鍍鎳時，必須大冒氣泡，否則活化作用不良。酸性亮銅不允許冒氫氣泡，否則冒泡處必然燒焦。
（2） 手工操作時整槽工件取出部分后不及時減電，余下部分電流密度過大，特別是空缺邊上的一掛上電流密度[敏感詞]，很易燒焦。
（3） 取完工件后也不降低整流器輸出電壓，再放入的少量幾掛電流過大，入槽即燒焦。電鍍鎳等易鈍化金屬時，因雙性電極現(xiàn)象過強，局部還易起皮。正常操作是依槽中工件多少，及時增減電流。
3. 2 非正常情況產(chǎn)生的燒焦
3. 2. 1 主鹽濃度過低
對于氯化鉀鍍鋅、光亮酸銅、鍍鎳等簡單鹽電鍍，當(dāng)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(fù)雜。若單獨提高主鹽濃度，則配合比變小，陰極電化學(xué)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(yīng)按比例提高，即鍍液應(yīng)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(rèn)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(dá)到或接近新配液的試片高端燒焦范圍。
3. 2. 2 鍍液pH 過高
3. 2. 2. 1 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。
3. 2. 2. 2 配合物電鍍
一方面，與簡單鹽電鍍一樣，陰極界面液層中H+放電后pH 升高更快；另一方面，多數(shù)堿性條件下的配合物電鍍，隨著鍍液pH 上升，在相同配合比時形成的配離子更加穩(wěn)定，主鹽金屬離子放電更為困難，H+的放電則相對更易。正是由于這兩方面原因，鍍層更易燒焦。這也許是多數(shù)配合物電鍍的允許陰極電流密度上限都較小的主要原因。
單從燒焦而言，特別是對于簡單鹽電鍍，pH 低些為好；但鍍液pH 對鍍液性能的影響是多方面的，應(yīng)綜合考慮各方面因素后確定[敏感詞]pH。比如pH 低時，光亮劑的吸附性能下降，需用量與消耗量都大增，造成有機雜質(zhì)增加過快。因鎳價上漲，有的鍍鎳液中主鹽濃度控制得很低，這容易使鍍層燒焦，為防止燒焦又要將pH 調(diào)得很低；但主鹽濃度低了又會出現(xiàn)光亮整平性下降等其他問題。故pH 過低并非好事。電鍍技術(shù)的復(fù)雜性之一就在于不能簡單地根據(jù)某一種需求而隨意改變配方與工藝條件，而應(yīng)綜合權(quán)衡得失。
3. 2. 3 鍍液中pH 緩沖劑過少
鍍液中的pH 緩沖劑不僅對鍍液本身pH 有緩沖作用，更重要的是對陰極界面液層pH 的緩沖作用。當(dāng)其含量低時，高陰極電流密度區(qū)因其本底濃度低，同樣因鍍液中濃度低，緩沖劑向陰極界面液層擴散的速度下降，其對陰極界面液層中pH 的緩沖作用差，H+稍一放電，界面液層中pH 上升更快，鍍層更易燒焦。鍍鎳、氯化鉀鍍鋅液中的緩沖劑──硼酸，還具有細(xì)化鍍層結(jié)晶、提高鍍層光亮性等作用，所以非但不能缺，而且應(yīng)根據(jù)不同液溫條件，盡量多加至不結(jié)晶析出為宜。不少人很不注重氯化鉀鍍鋅液中硼酸的及時補加，所以電鍍質(zhì)量上不了檔次。
3. 2. 4 鍍液陰極極化值過大
鍍液陰極極化值越大，主鹽金屬離子放電越困難，H+越易乘機放電，鍍層越易燒焦。
3. 2. 4. 1 配合物電鍍
當(dāng)主鹽濃度相同時，配合物電鍍的配位劑含量越高，即配合比越大，或因pH 等條件控制不當(dāng)，生成的主鹽配離子放電還原越困難，造成陰極電化學(xué)極化值過大，H+越易放電，鍍層越易燒焦，允許陰極電流密度上限越低。對于氰化鍍銅，當(dāng)游離氰化物過高時，陰極電流效率下降，易析氫，同時允許陰極電流密度下降。
3. 2. 4. 2 簡單鹽電鍍
簡單鹽電鍍時，若添加劑加入過多，吸附產(chǎn)生的添加劑膜層過厚，主鹽金屬離子難于穿透吸附層放電，但H+是體積很小的質(zhì)子，易于穿透吸附層放電析氫，鍍層容易燒焦。另外，添加劑過多還有其他副作用，所以任何添加劑、光亮劑都必須堅持少加勤加的原則。
3. 2. 5 降低鍍液分散能力的幾何因素的影響
第八講已對影響鍍層厚度分布均勻性的因素作過較詳細(xì)討論。在此，再歸納一下幾何因素對燒焦的影響。當(dāng)其他條件正常時：
（1） 若鍍槽過窄或掛雙排工件，近陰極到陽極的距離過近，電流密度稍大則近陰極處鍍層易燒焦。
（2） 若工件裝掛不良，造成遠(yuǎn)、近陰極的距離差過大，為滿足生產(chǎn)效率、保證低電流密度區(qū)鍍層的光亮整平性，電流開得稍大則近陰極處鍍層易燒焦。
3. 2. 6 電力線分布不均勻造成的燒焦
這主要與陽極尺寸以及陽極與陰極的相對位置有關(guān)。電力線分布不均時，電力線過于密集之處，陰極電流密度大，鍍層易燒焦。
（1） 陽極過長而工件過短時，工件下端電力線過于密集，易燒焦。
（2） 工件過短而垂直懸掛于鍍液中過深時，上部電力線密集，易燒焦。
（3） 工件過短而懸掛于鍍液中過淺時，下部電力線密集，易燒焦；
（4） 水平方向上陽極的分布遠(yuǎn)長于工件橫向放置的長度時，工件兩頭電力線密集，易燒焦。
（5） 陽極過少、分布過于稀疏（或部分不導(dǎo)電）時，距陽極近的工件處電力線密集，易燒焦。
3. 2. 7 液溫過低
液溫過低時，擴散、對流、電遷移的速度都下降。無論對于簡單鹽電鍍還是配合物電鍍，高電流密度處的主鹽金屬離子放電消耗后，都來不及傳質(zhì)補充，濃差極化過大，H+易放電而導(dǎo)致鍍層燒焦。硼酸這類緩沖劑易因液溫低而結(jié)晶析出并沉于槽底，實際鍍液中緩沖劑的濃度不夠，這也會加劇燒焦。
3. 2. 8 攪拌不足
攪拌是提高對流傳質(zhì)速度的主要手段。采用陰極移動或旋轉(zhuǎn)，可使工件表面液層與稍遠(yuǎn)處鍍液間出現(xiàn)相對流動；空氣攪拌則可使整個鍍液產(chǎn)生翻動，起到均質(zhì)作用。攪拌強度越大，對流傳質(zhì)效果越好。加快陰極界面液層中主鹽金屬離子放電后的補充速度，以及界面液層中H+、緩沖劑等的補充速度，均有利于減少燒焦、擴大允許電流密度。但攪拌也會降低濃差極化，使低電流密度區(qū)鍍層的光亮整平性下降，且有可能使某些工藝（如氯化鉀鍍鋅）的深鍍能力下降。因此，對攪拌強度應(yīng)予以控制，以兼顧擴大允許電流密度與攪拌所帶來的某些副作用。例如：實施陰極移動時，要規(guī)定每分鐘移動次數(shù)與行程；陰極旋轉(zhuǎn)時，應(yīng)調(diào)整陰極回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速；而空氣攪拌則應(yīng)在無油空壓氣進氣線路上加裝調(diào)整進氣量的閥門。對于常規(guī)電鍍，工件表面液層中鍍液的流動只能呈比較溫和的層流狀。在高速電鍍時，為盡量擴大允許電流密度而又不至于導(dǎo)致鍍層燒焦，則要采用十分強烈的攪拌，使表面液層的流動呈不規(guī)則的湍流狀，如采用高速液流法、鍍液噴射法、硬粒子磨擦法等。
3. 2. 9 雜質(zhì)的影響
雜質(zhì)對電鍍的影響非常復(fù)雜，很難有共通的規(guī)律可循，只能對相應(yīng)工藝作具體試驗來確定其影響、允許濃度與去除方法。例如，Cl?是氯化物鍍鋅中重要的導(dǎo)電陰離子，但在堿性鋅酸鹽鍍鋅液中卻是雜質(zhì)，會使鍍層起豎狀條痕。硝酸根在無氰堿銅液中可借其在寬電勢范圍內(nèi)代替H+優(yōu)先放電而起到擴大允許電流密度、降低使用溫度的作用；但在鍍鎳液中不但會大大降低深鍍能力，甚至使低電流密度區(qū)鍍層漏鍍，而且使高電流密度區(qū)鍍層易燒焦起皮，且起皮處發(fā)黑。
滾鍍時只有滾筒孔眼處能導(dǎo)電，孔眼間隙處是絕緣的。鍍層的燒焦表現(xiàn)為工件上有孔眼大小的粗糙鍍層，俗稱“起滾筒眼”。疏松的海綿狀燒焦物會在隨后工件的相互摩擦中被除去而留下印記。滾鍍是否易因燒焦而起滾筒眼，取決于幾個因素：
（1） 滾鍍鍍液本身的性能。如組分含量、液溫、pH 等是否良好，是否允許有較大的陰極電流密度。
（2） 施加于每桶工件的總電流?？傠娏髟酱?，越易起滾筒眼。
（3） 工件形狀。一般平面小件或小工件的平面處易因緊貼滾筒內(nèi)壁而易起滾筒眼。
（4） 工件在滾筒內(nèi)的翻轉(zhuǎn)狀況。一方面取決于工件的裝載量，裝載量過大，翻轉(zhuǎn)效果差，易起滾筒眼；另一方面取決于滾筒的結(jié)構(gòu)，如六方形滾筒的平面部分易緊貼工件而使工件起滾筒眼，圓筒形滾筒則不易使平面件緊貼（但其翻動效果不及六方形滾筒）。
（5） 滾筒的開孔率（即孔眼總表面積與滾筒總表面積之比）越大，電流分散性越好，孔眼處的電流密度越小，工件起滾筒眼的可能性越小。一般開孔率不應(yīng)低于40%。
（6） 滾筒的長度與筒徑之比。采用細(xì)而長的滾筒時，工件的受鍍面積大，工件翻轉(zhuǎn)快，燒焦起滾筒眼的可能性較小。
（7） 裝載量。裝載量越大，工件翻動效果越差，越易起滾筒眼。那種為多裝工件而采用又短又粗的滾筒的做法是不恰當(dāng)?shù)摹?
（8） 陽極長度。滾筒的陽極越長，電力線分布越均勻，工件受鍍面積越大，燒焦起滾筒眼的可能性越?。ㄔ斠姷诎酥v）。
影響工件燒焦的因素非常多，可能由單一因素引起，也可能同時有多個因素在起作用。各個電鍍廠點的鍍液配方、工藝條件、生產(chǎn)方式、設(shè)備設(shè)施，工藝管理水平，工人的操作水平與責(zé)任心等均不盡相同，因此，產(chǎn)生燒焦故障時，應(yīng)認(rèn)真、全面、冷靜地分析具體原因，有針對性地加以解決。
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PS：電鍍燒焦的存在著多種可能性，按照以上的內(nèi)容排除可以排除大部分電鍍燒焦的故障，如果以上未能解決電鍍燒焦的問題，歡迎咨詢本網(wǎng)站電鍍表面處理技術(shù)專家。
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