|
基體金屬或預(yù)鍍層粗糙，鍍液中有“銅粉”或其他固體懸浮粒子，鍍液中有機(jī)雜質(zhì)過多，鉛等異金屬雜質(zhì)過多或被CN一沾污，鍍液pH過高，溫度偏高，電流密度過大，陽極溶解不正常，銅含量過高或焦磷酸鉀含量過低等都會引起鍍層粗糙、毛刺和結(jié)瘤。 分析這類故障時，首先應(yīng)確定故障的起源，用良好的前處理和良好的預(yù)鍍后直接進(jìn)行焦磷酸鹽鍍銅，或者用銅零件(或銅片)經(jīng)手工擦刷除油和活化后直接進(jìn)行焦磷酸鹽鍍銅。假使這樣試驗所得的鍍層不粗糙，那么粗糙起源于鍍前，否則就起源于鍍銅液中。 假使經(jīng)過試驗，確定故障起源于鍍銅液中，那么最好進(jìn)行燒杯試驗。先取1L鍍液，不經(jīng)任何處理做一塊樣板，作為空白對比，在這塊樣板上，一定要能觀察到鍍層粗糙的現(xiàn)象，然后用不同的方法處理鍍液后做試驗。例如：單純地過濾鍍液后做試驗，看看粗糙是否是鍍液中懸浮的固體微粒造成的；將鍍液用雙氧水處理，試驗粗糙是否是由CN一引起的；用雙氧水一活性炭處理鍍液，觀察粗糙是否是由有機(jī)雜質(zhì)的影響等。反復(fù)試驗，就可以找出鍍層粗糙的原因，從而就可以針對性地處理鍍液，排除故障。 下述幾種情況都會引起鍍層粗糙和毛刺。 ①基體金屬粗糙。應(yīng)改善拋光和研磨工序的質(zhì)量。 ②清洗不良。避免使用有硅酸鹽的清洗劑，如水玻璃之類物質(zhì)，其水洗性不好。零件表面留有硅酸鹽后，遇酸后易變成不溶于水的另一種物質(zhì)，更不易清洗，往往引起鍍層粗糙，嚴(yán)重時影響結(jié)合力。 ③預(yù)鍍液不干凈，預(yù)鍍層已經(jīng)粗糙。 ④添加物料不慎。沒有完全溶解，或溶解時因攪拌沉渣浮現(xiàn)，未經(jīng)充分沉淀就進(jìn)行電鍍。加料前，應(yīng)將所加材料在另一容器內(nèi)先溶解完畢，然后加入鍍液，并攪拌均勻。 ⑤擦洗導(dǎo)電棒或掛鉤時不注意，有腐蝕物落入槽內(nèi)。電鍍中切勿用研磨材料來擦洗接觸點，否則鍍層很易產(chǎn)生粗糙、毛刺現(xiàn)象。 ⑥氨的濃度偏低。氨的濃度過低后，陽極會出現(xiàn)疏松的薄膜，這些疏松的薄膜進(jìn)入鍍液就會使鍍層發(fā)生粗糙。處理時，可增加氨的濃度直到陽極表面不存在疏松的薄膜。 ⑦工藝條件控制不當(dāng)。例如溫度偏高，電流密度過大，或陽極板的陽極套破損，造成陽極泥渣進(jìn)入鍍液，或鍍液中有懸浮物，鍍液渾濁等。為此，要控制好溫度、電流密度，同時控制陽極與陰極的面積之比為2：1，并控制DK<1A／dm2，以避免引起陽極鈍化，產(chǎn)生“銅粉”。加強(qiáng)管理及時更新陽極護(hù)套，避免護(hù)套破漏造成不應(yīng)有的疵病。 ⑧陽極溶解不正常，“銅粉”較多。焦磷酸鍍銅工藝由于陰極效率較高，如陽極溶解不正常，鍍液中Cu2+的濃度就會迅速下降，陽極表面出現(xiàn)“銅粉”，以致造成鍍液渾濁，鍍層毛刺。為了幫助陽極溶解正常，設(shè)計鍍液組成時，多主張采用偏高量的K4P2O7，同時加入檸檬酸鹽。有時生產(chǎn)中即使各組成成分正常，陽極溶解依然不正常，仍然有“銅粉”的產(chǎn)生，甚至增大面積也未能奏效。那是什么原因呢?多年實踐告訴人們，產(chǎn)生該故障的原因除與陽極面積控制不當(dāng)(面積過小)有關(guān)外，還與陰、陽極間的槽端電壓控制不當(dāng)有關(guān)。上海自行車廠通過長期摸索，認(rèn)為：既要控制陽極面積，又要使兩極之間的槽端電壓控制在2～5V(最好是2．5V)就可以順利地解決陽極不正常溶解的問題，甚至為了防止陽極溶解過快，還不得不減少焦磷酸鉀、檸檬酸鹽含量來解決。 ⑨在生產(chǎn)過程中，有時因產(chǎn)生“銅粉”而使鍍層粗糙?！般~粉”的產(chǎn)生除了前面所講的原因之外，還因為鐵制品預(yù)鍍(或浸鍍)方法不好，尚有裸露的鐵表面，尤其是深凹部分更易引起“銅粉”的產(chǎn)生，這是由于二價銅被鐵還原所致。 2Cu2++Fe——2Cu++Fe2+ 2Cu++20H-一—2CuOH——Cu20+H20 當(dāng)發(fā)現(xiàn)“銅粉”后，可加入雙氧水使其溶解，被氧化成Cu2+后，即被P2O74-絡(luò)合： 2Cu++H2O2+2H+一2Cu++2H20 Cu2++2P2074-一一[Cu(P207)2]6一 此外，若使用空氣攪拌鍍液，不僅能提高電流密度，而且對陽極的正常溶解和減少“銅粉”的出現(xiàn)都有很大的幫助。 (2)鍍層結(jié)合力不好 鍍前處理不良，預(yù)鍍層太薄，預(yù)鍍層沒有良好地活化，清洗水或活化液中有油，活化液有Cu2+或Pb2+雜質(zhì)，鍍液中有油或六價鉻存在等都會出現(xiàn)結(jié)合力不好。 出現(xiàn)結(jié)合力不好時，先觀察現(xiàn)象，辨明結(jié)合力不好發(fā)生在哪兩層之間。假使預(yù)鍍層與基體金屬之間結(jié)合力不好，則應(yīng)檢查鍍前的除油、酸腐蝕和活化液；倘若結(jié)合力不好發(fā)生在焦磷酸鹽鍍銅與預(yù)鍍層之間，那么用銅零件或銅片經(jīng)手工擦刷除油、活化后直接進(jìn)行焦磷酸鹽鍍銅，檢查結(jié)合力不好起因于鍍銅以前，還是起因于鍍銅液中，假使起因于鍍前，而且出現(xiàn)點狀的結(jié)合力不好，那可能是預(yù)鍍層太薄，可以有意識地延長預(yù)鍍時間，觀察鍍層的結(jié)合力能否改善，如果是大塊地脫皮，則可能是預(yù)鍍層沒有良好地活化(酸濃度太低，浸酸時間不足，預(yù)鍍銅層表面有氧化物薄膜)或活化液中有Cu2+、Pb2+或油等雜質(zhì)，可采用良好的活化液活化后進(jìn)行試驗。假使結(jié)合力不好起因于焦磷酸鹽鍍銅液中，那就進(jìn)行小試驗，檢查鍍液中是否有油或六價鉻存在，最后根據(jù)試驗查出的原因處理鍍液，或者是鍍銅件進(jìn)入下一槽之后通電不夠快等原因引起。還有一種可能是其他鍍層鍍槽中含有有機(jī)雜質(zhì)過多，由其他鍍層質(zhì)差所引起。 特別強(qiáng)調(diào)：鋼鐵零件或鋅壓鑄件上直接進(jìn)行焦磷酸鹽鍍銅時，由于鍍件在鍍液中鈍化或產(chǎn)生疏松的置換銅而使鍍層結(jié)合力不好，所以一般需要預(yù)鍍鎳或預(yù)鍍銅。 在焦磷酸鍍液中，由于銅與鐵的電位差較大，同時焦磷酸鹽對鋼鐵表面的活化作用較差，所以銅層與鐵基體結(jié)合力較差。 陳其忠介紹了一種工藝可以獲得結(jié)合力良好的鍍層，原則是：低濃度銅鹽、高濃度絡(luò)合劑。 ①鍍液配方和操作條件
②工藝說明 a．前處理比氰化鍍液要求嚴(yán)。 b．堿液配方為l0～20g／L KOH，室溫操作。 C．起始電流應(yīng)在0．5A／dm2以上，正常工作電流密度控制在1～1．5A／dm2。電鍍時把好起始電鍍這一關(guān)很重要。 如果在焦磷酸鹽鍍銅時，液面有泡沫出現(xiàn)，也會引起鍍層結(jié)合力差。其故障現(xiàn)象：液面上先出現(xiàn)絲狀的白色黏液，空氣攪拌后立即變?yōu)橐粚印芭菽?。覆蓋層嚴(yán)重時，厚度可達(dá)250px，泡沫潔白細(xì)密，似十二烷基硫酸鈉產(chǎn)生的泡沫那樣。此泡沫產(chǎn)生極快，即使設(shè)法把泡沫除去，又會很快出現(xiàn)，停止空氣攪拌或切斷電流之后，即迅速消失。如恢復(fù)攪拌或接通電流后又產(chǎn)生。零件出槽時，與這些泡沫接觸，便在接觸處出現(xiàn)結(jié)合力不良的鍍層。為此，某電鍍廠對泡沫的收集物進(jìn)行了萃取培養(yǎng)，結(jié)果檢出一種尚未被命名的球狀霉菌。這種霉菌具有耐溫喜堿的特性，平時在空氣中大量飛揚。焦磷酸鹽鍍銅液中所含有的K4P207、Cu2P207、(NH4)3C6H507等成分中有充足含量的氮、磷、鉀和碳水化合物，正好為這些霉菌的滋生繁殖創(chuàng)造了良好的條件，而“泡沫”正是霉菌代謝過程中的殘骸。冬天，電鍍條件相同，由于霉菌在空氣中存在較少，故不產(chǎn)生泡沫。 針對上面的故障，他們用加溫殺菌法來解決。在每月一次的大處理時，將焦銅鍍液加溫至70℃，保溫2h殺菌，結(jié)果泡沫絕跡，效果很好。 (3)鍍層上有細(xì)麻點或針孔 鍍前的清洗水或活化液中有油、鍍液中有油或有機(jī)雜質(zhì)過多、鍍液渾濁或pH值太高、基體金屬組織不良等會出現(xiàn)細(xì)麻點或針孔現(xiàn)象。 分析這類故障時，也可以用銅片或銅零件經(jīng)拋光、擦刷除油和活化后直接進(jìn)行焦磷酸鍍銅來確定故障起因于是鍍前還是鍍銅液中。假使銅片直接鍍銅不出現(xiàn)細(xì)麻點或針孔，那么故障是由于基體金屬組織不良或鍍前的清洗水、活化液中有油引起的。由于這種原因引起的細(xì)麻點或針孔較多地出現(xiàn)在基體金屬下面，所以可從觀察現(xiàn)象和檢查基體金屬的表面狀況進(jìn)行區(qū)別。倘若用銅片直接鍍銅時仍有細(xì)麻點或針孔，則故障多數(shù)是鍍銅液中產(chǎn)生的。鍍液中有油或有機(jī)雜質(zhì)過多造成的細(xì)麻點或針孔較多地出現(xiàn)在零件向下面和掛具上部的零件上，鍍液渾濁造成的麻點或針孔通常較多地出現(xiàn)在零件的向上面上，鍍液pH值太高造成的麻點或針孔較多地出現(xiàn)在零件的邊緣尖端。根據(jù)故障的不同現(xiàn)象，再進(jìn)行必要的小試驗，就可找出故障原因，從而進(jìn)行糾正。 (4)鍍液分散能力差，鍍層不均勻 當(dāng)總焦磷酸根／銅離子之比(即P2074一／Cu2+)保持在6．6～8或者是K4P207／Cu2P207約6左右，同時Cu2P207／(NH4)3C6H507約2～2．5時，則該鍍液可以獲得良好的分散能力。如果P2074-／Cu2+比值偏低，同時Cu2P207／，(NH4)3C6H507比值偏高，則分散能力變差，甚至凹擋處鍍層極薄。為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，必須每周分析一次(至少半個月分析一次)，并按化學(xué)分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。如焦磷酸鹽鍍液控制得當(dāng)，陰、陽極面積之比合適，則陰、陽極電流效率可基本接近，鍍液的主要成分也就變化不大。盡管如此，平時維護(hù)時仍要使主要成分變化不大，以獲得較好的分散能力及其他良好的性能。 另外，如果生產(chǎn)中鍍件的掛裝不良，零件之間距離太密，以及陽極極板距離不當(dāng)，或是陰、陽極之間距離不當(dāng)，均會對鍍層的分散能力有所影響。因此，在生產(chǎn)中也必須適當(dāng)調(diào)整，使之合理。 (5)鍍層呈白紅色，凹孔周圍發(fā)亮 這是由于P2074一／Cu2+比值太高，游離絡(luò)合劑濃度過高所造成。可適當(dāng)補(bǔ)充一些銅鹽，以降低比值，鍍層色澤即轉(zhuǎn)正常。 如工作電流密度過高，也會造成發(fā)白紅色的鍍層。此時，只要降低電流即可改變。 有時NH4+量加入太多，會引起凹孔周圍發(fā)亮?？商岣咤円簻囟?在工藝的上限)，逐步降低氨量，并降低些電流，生產(chǎn)一段時間即好。 (6)電流密度范圍縮小，鍍層易燒焦 新配制的焦磷酸鹽鍍銅液通常電流密度范圍較大，但是使用了一段時間以后，往往電流密度范圍縮小，沉積速度減慢，這是鍍液“老化”后的結(jié)果。日常生產(chǎn)中，把這種現(xiàn)象看作是正常的情況，可是有時會使電流密度范圍比鍍液“老化”后的正常電流密度更小，那就屬于不正常的情況，造成這種情況的可能原因是：鍍液中銅含量太少，檸檬酸鹽含量低，鍍液溫度太低，鍍液中有CN一或有機(jī)雜質(zhì)過多等。 這類故障多數(shù)是鍍液中的問題，所以應(yīng)該從鍍液中尋找原因。分析故障時，先檢查鍍液溫度，分析鍍液成分，同時可以進(jìn)行必要的小試驗，檢查鍍液中是否有氰根或有機(jī)雜質(zhì)是否過多。然后按分析和檢查進(jìn)行糾正。 大家知道，提高鍍液中銅含量，升高鍍液溫度，加快陰極移動速度，適當(dāng)降低鍍液的pH值都可擴(kuò)大陰極電流密度范圍。經(jīng)過檢查和糾正后，電流密度范圍還不夠大時，可以采用可能采取的措施，使陰極電流密度范圍擴(kuò)大，從而提高沉積速度。 (7)陰極電流效率低、沉積速度慢 焦磷酸鹽鍍銅液的陰極電流效率一般在90％以上，但當(dāng)鍍液中焦磷酸鉀含量過高、雙氧水過多或有六價鉻存在時，會使陰極電流效率降低或沉積速度減慢。 鍍液中焦磷酸鉀含量可按分析進(jìn)行調(diào)整。雙氧水一般是為了消除鍍液中的“銅粉”而加入的，加得過多，由于它是氧化劑，容易在陰極上還原，所以會降低陰極的電流效率，使沉積速度減慢。這時，只要將鍍液加熱，并電解一段時間，就可將過量的雙氧水除掉，使鍍液恢復(fù)正常。 六價鉻污染鍍液，不但會使陰極電流效率降低，嚴(yán)重時還會使陽極鈍化，并使零件的深凹處鍍不上銅層。出現(xiàn)這類現(xiàn)象時，可以取250mL故障液先做一塊霍爾槽樣板，以作對比。然后取250mL正常的(或新配制的)焦磷酸鹽鍍銅液，有意識地加入適量的六價鉻后進(jìn)行霍爾槽試驗，從兩次試驗所得的陰極樣板是否類似初步判斷鍍液是否被六價鉻污染，另外，還可以將故障液用保險粉處理后進(jìn)行霍爾槽試驗，假如用保險粉處理后所得的陰極樣板明顯好轉(zhuǎn)，則進(jìn)一步證明了鍍液中有六價鉻存在，應(yīng)進(jìn)行除鉻處理。 (8)電流開不大，沉積速度慢，鍍層鍍不厚 產(chǎn)生該故障的原因之一是鍍液溫度太低。有些單位生怕采用較高溫度后，引起焦磷酸鹽的水解而不敢升高鍍液溫度?；駽u2+濃度過低，以致電流開不大，沉積速度慢。原因之二是焦磷酸鉀含量少，游離量不足，與銅的絡(luò)合不良，造成電流開不大，或者相反，焦磷酸鉀含量過多，引起電流效率急劇下降。 (9)鍍層有條紋 出現(xiàn)此故障有以下幾種情況。 ①鍍后情況不良。鹽類殘留在零件表面上，一經(jīng)干燥便造成條紋，或清洗時間過長。應(yīng)檢查工件轉(zhuǎn)移時間，加強(qiáng)水洗工序。 ②鍍前處理不良。主要是預(yù)鍍氰化銅之后，入焦銅槽電鍍之前處理不良。一定要先充分水洗，再用稀鹽酸浸蝕處理，以除去殘留的氰化物帶入焦銅槽中去。否則，易產(chǎn)生條紋。 ③零件表面有油。檢查浸酸液和清洗水中是否有油膜存在。若有，務(wù)必設(shè)法除去或更換酸液和清洗水。 (10)鍍層色澤暗，不均勻 一般來講這個故障是由于pH值不正常所造成的。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，pH值是逐漸降低的，因此鍍層色澤會變暗。當(dāng)用NH3·H20調(diào)整pH為8．5～9時，即會轉(zhuǎn)入正常。有時，由于檸檬酸三銨缺少，或生產(chǎn)中長期不補(bǔ)加，亦會使鍍層的色澤變暗。因此，必須保證Cu2P207／(NH4)3C6H507之比在2～2．5之間。 如果鍍液中帶入了氰化物或有機(jī)雜質(zhì)過多，鍍層必然發(fā)暗。解決鍍層色澤發(fā)暗、不均勻的處理方法：經(jīng)常測定并調(diào)整pH值，控制pH=8．5～9。假如故障是由氰化物污染所引起，則加入30％H2021．3mL／L(加入鍍液時應(yīng)稀釋)或KMn040．1～0．2g／L，破壞氰化物。如果是有機(jī)物污染所引起，可用活性炭處理來解決。目前，一些單位焦銅是室溫生產(chǎn)，而從提高鍍層的沉積速度或增加鍍層的光亮度來看，鍍液在50℃左右的溫度下生產(chǎn)為好。 (11)工件出槽后鍍層色澤很快發(fā)暗，變?yōu)楹稚?/span> 槽液溫度過高：當(dāng)液溫超過70℃以上時，零件出槽后還未來得及清洗，表面就局部干燥，鍍層往往變褐色；在電鍍過程中，有斷電或接觸不良現(xiàn)象存在工件出槽后未及時進(jìn)行清洗或清洗不干凈造成。處理方法：鍍液溫度控制在50～55℃，不超過60℃，工件出槽后應(yīng)迅速用水清洗。 (12)陽極溶解不正常，“銅粉”較多，鍍層有毛刺 原因分析：焦銅工藝由于陰極效率較高，如陽極溶解不正常，鍍液中的Cu2+濃度就會迅速下降，陽極表面出現(xiàn)“銅粉”，以致造成鍍液渾濁，鍍層毛刺。為了幫助陽極溶解正常，設(shè)計鍍液組成時，多主張采用偏高量的K4P207，同時加入檸檬酸鹽等成分。有時生產(chǎn)中即使各組分含量正常，陽極溶解依然不正常，仍然有“銅粉”產(chǎn)生，甚至增大陽極面積也未能奏效。那是什么原因呢? 多年的生產(chǎn)實踐告訴人們：產(chǎn)生該故障的原因除與陽極控制不當(dāng)(面積過小)有關(guān)外，還與極間的槽端電壓控制不當(dāng)有關(guān)。上海自行車廠通過長期摸索，認(rèn)為只要控制陽極面積，使兩極之間的槽端電壓控制在2～3V(最好是2．5V)，就可以順利地解決陽極不正常溶解問題。甚至為了防止陽極溶解過快，還不得不減少焦磷酸鉀、檸檬酸鹽含量。 處理方法如下 ①控制陽極面積，使極間槽電壓控制在2．5V左右。 ②使用空氣攪拌鍍液。原來認(rèn)為空氣攪拌只不過是為了提高陰極電流密度，是一項純粹為了陰極反應(yīng)服務(wù)的措施。事實上，它對于陽極溶解的正常和減少“銅粉”的出現(xiàn)有很大的幫助。 對于常見故障和排除方法，匯總在表1中，以便迅速找到排除故障的方法。 常見故障和排除方法
|
|
|
