關(guān)于鐵件滾鍍銅鍍鎳鍍層厚度超差的分析改善

吳巍

摘要：本文從理論聯(lián)系實際，對鐵件滾鍍銅鍍鎳鍍層厚度超差問題進(jìn)行分析，并給出對應(yīng)的改善方案

關(guān)鍵詞：鐵件滾鍍銅鍍鎳;鍍層厚度超差

引言

在繼電器零件中，鐵基鍍銅鍍鎳是應(yīng)用較為廣泛的鍍種。銅是一種呈紫紅色光澤的金屬，屬于非磁性金屬，具有良好的隔磁效果，且氰化鍍銅工藝穩(wěn)定性高，常用于繼電器磁路零件的打底層，鎳的硬度較高，且在空氣中表面會迅速生成鈍化膜，作為表面鍍層能夠提高零件的防護性和耐磨性?，F(xiàn)磁路零件電鍍生產(chǎn)普遍采用氰化鍍銅體系和硫酸鹽體系，在生產(chǎn)過程中，鍍層超差不良較為普遍，銅層超出或低于鍍覆要求，會導(dǎo)致零件后續(xù)應(yīng)用過程中的隔磁性能影響，鎳層超出鍍覆要求，會導(dǎo)致材料成本上升，甚至出現(xiàn)尺寸超差（鍍鎳尖端效應(yīng)較為明顯），鍍層低于鍍覆要求，會降低鍍層的防護性能。本文旨在對鐵件滾鍍銅鍍鎳常見問題鍍層超差進(jìn)行分析并提出改善方案。

1.整流器

整流器是電鍍生產(chǎn)的核心設(shè)備，施加的電流和電鍍時間是電鍍鍍層厚度控制的決定因素，因此整流器本身的質(zhì)量至關(guān)重要，電流輸出存在差異，電流穩(wěn)定性差，都會造成鍍層厚度超差，我們在對整流器做選擇的時候可以使用鉗形表測量實際電流與輸出電流是否一致，電流波動是否正常，質(zhì)量優(yōu)良的整流器是保證鍍層質(zhì)量的關(guān)鍵。此外，整流器最好采用程序自動控制，到設(shè)定時間后可自動斷電，人工操作往往會因為操作失誤導(dǎo)致鍍層偏厚或偏薄。

此外，部分鍍銅鍍鎳滾鍍線會采用雙滾筒設(shè)計，廠商為了降低成本，會采用單電源單輸出的設(shè)計方式，即一臺整流器同時為兩滾筒零件輸出電流，如滾筒導(dǎo)電座接出兩根線，分別對接兩個滾筒的導(dǎo)電線，兩個滾筒并聯(lián)在一起，與電源、陽極以及鍍液形成閉合回路（如下圖）。

電鍍輸出電流等于滾筒1、2電流之和，此種設(shè)計的方式是基于兩個并聯(lián)的滾筒電阻相同，電流均分。然后在實際生產(chǎn)過程中，兩個滾筒之間的電阻因?qū)Ь€、滾筒交換以及陽極面積等差異，往往不會完全相同。根據(jù)歐姆定律，I=U/R，兩個滾筒的電流會存在差異，此種差異導(dǎo)致兩個滾筒的零件均沒有按設(shè)定電流電鍍（一個偏大，一個偏小），導(dǎo)致鍍層偏厚或偏薄。而且當(dāng)其中一個滾筒線路出現(xiàn)短路或者接觸不良，另外一個線路正常時，電流會集中在其中一個滾筒零件上，會導(dǎo)致更大的差異，且這種線路故障無法通過報警識別，因為輸出總電流不受影響。所以對于雙滾筒設(shè)計的產(chǎn)線，供電應(yīng)采用雙輸出的方式。

2.導(dǎo)電不良

滾鍍生產(chǎn)中，導(dǎo)電座用來連接滾筒導(dǎo)線，陽極桿用來連接陽極，兩者一般采用純銅材質(zhì)，在生產(chǎn)過程中，表面會產(chǎn)生氧化以及磨損，會導(dǎo)致連接處接觸不良，造成電流波動導(dǎo)致超差。因此對導(dǎo)電座和陽極桿要進(jìn)行定期擦拭、清理。此外，我們也可以設(shè)計成水中陽極以及水浴導(dǎo)電座，避免或者延緩氧化。

滾筒陰極導(dǎo)線頭部生產(chǎn)過程中持續(xù)沉積鍍層，會長鎳瘤并分叉，需要定期更換，更換前導(dǎo)線銅鼻子連接位置表面沒有清理，殘留藥水結(jié)晶及氧化皮，或者銅鼻子未鎖緊，均會導(dǎo)致導(dǎo)線接觸不良。因此在對導(dǎo)線進(jìn)行定期更換時，必須清理連接出表面結(jié)晶及氧化皮，并使用螺母旋緊。

同時，陰極導(dǎo)線在使用過程中，會存在導(dǎo)線斷裂的現(xiàn)象，同樣會造成接觸不良導(dǎo)致鍍層超差。如果是整體斷裂，需確認(rèn)是轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)線卡太緊導(dǎo)致導(dǎo)線卡斷，還是因零件規(guī)格、結(jié)構(gòu)易纏住導(dǎo)線，導(dǎo)致導(dǎo)線攪斷，針對不同的原因制定不同的改善措施;如果是導(dǎo)線內(nèi)部銅絲斷裂，外部絕緣皮無破損，應(yīng)為銅絲老化斷裂，需要定期點檢、更換，若是剛換的新導(dǎo)線用不到幾天就會產(chǎn)生斷裂，且頻繁出現(xiàn)，需檢查導(dǎo)線銅絲質(zhì)量以及適當(dāng)增加銅絲橫截面積，導(dǎo)線銅絲橫截面積需與產(chǎn)線設(shè)計電流相匹配。

3.鍍液濃度

瓦特鎳工藝采用硫酸鎳、氯化鎳、硼酸作為配方，其中硫酸鎳作為主鹽，提供鍍鎳所需的金屬離子并起導(dǎo)電鹽的作用。硫酸鎳的濃度變化會對沉積速度帶來一定的影響，但相對鍍銅控制范圍較寬，控制在240g/L～280 g/L即可，廠商也可以根據(jù)自己的需求適當(dāng)調(diào)整濃度，公差控制在40g/L內(nèi)影響不大，生產(chǎn)過程中需要定期滴定分析控制濃度。

瓦特鎳鍍液pH值一般控制在3.6～4.2，過低陰極電流效率顯著下降，沉積速度降低，導(dǎo)致鍍層超差，過高會生成氫氧化鎳夾雜在鍍層中，鍍層變脆。一般采用pH自動檢測控制。

氰化鍍銅采用氰化亞銅、氰化鈉、氫氧化鈉作為主要配方，在生產(chǎn)過程中，往往出現(xiàn)添加藥品后出現(xiàn)鍍層超差的現(xiàn)象，主要是因為氰化亞銅加入前未完全絡(luò)合，在生產(chǎn)過程中與氰化鈉不斷絡(luò)合，導(dǎo)致鍍液組分變化所致（銅氰絡(luò)合離子不斷上升，游離氰化鈉不斷下降）。因此氰化鍍銅添加氰化亞銅，應(yīng)在線外與氰化鈉充分絡(luò)合好再加入，絡(luò)合質(zhì)量比一般為1：1.1。最好是在產(chǎn)線停線維護時，絡(luò)合好加入，防止氰化亞銅沒有充分絡(luò)合導(dǎo)致組分變化。氰化鍍銅用打銅底，氰化亞銅一般控制在30 g/L ～50 g/L，游離氰化鈉控制在10 g/L ～19 g/L，氰化亞銅過程控制在10 g/L尤佳。

4.電鍍工藝參數(shù)

工藝參數(shù)對鍍層厚度的影響主要有兩種，一種是鍍層厚度整體走上限或者下限，這種通過調(diào)整電鍍時間即可。另外一種是鍍層厚度散差過大，超出鍍層要求公差所致，主要是電流密度設(shè)置過大所致[1]。有部分廠商為了提高生產(chǎn)效率，將電流密度設(shè)置過大，縮短電鍍時間，降低鍍層的均勻性和散差，導(dǎo)致鍍層超差。這種情況需降低電流密度，增加電鍍時間改善。滾鍍的電流一般建議設(shè)置在0.2A/dm2～0.6 A/dm2之間。

5.滾筒內(nèi)外交換

滾筒內(nèi)外鍍液交換差，導(dǎo)致槽壓升高，整流器電壓達(dá)到額定電壓，電流無法達(dá)到設(shè)定電流，同樣會導(dǎo)致鍍層厚度超差。滾筒內(nèi)外鍍液交換差主要受滾筒影響較大，滾筒的開孔率及筒身厚度均會導(dǎo)致內(nèi)外鍍液交換困難，滾筒開孔率一般需≥20%，筒身厚度一般控制在6mm左右，既保證本身的強度，也避免過厚影響內(nèi)外鍍液交換。此外，鍍槽配備循環(huán)噴流泵，促進(jìn)滾筒內(nèi)外鍍液的交換，也是一個效果比較好的改善方案。

6.程序異常

現(xiàn)在全自動鍍銅鍍鎳線均采用自動程序控制電鍍工藝參數(shù)，自由程序可同時兼容多款不同的零件進(jìn)行電鍍，當(dāng)程序出現(xiàn)異常時，如行車設(shè)備動作異?；虺绦騾?shù)調(diào)用錯誤，同樣會導(dǎo)致鍍層超差及其他的質(zhì)量問題，遇到此種情況應(yīng)及時反饋設(shè)備商，對程序進(jìn)行排查。

結(jié)語

鐵件鍍銅鍍鎳生產(chǎn)過程中，只要保證整流器的輸出穩(wěn)定，做好導(dǎo)電座、陰極導(dǎo)線等關(guān)鍵導(dǎo)電備件的維護，控制鍍液的濃度在工藝要求內(nèi)，選擇合適的滾筒和電鍍工藝參數(shù)，可改善大部分零件的鍍層超差不良。但針對一些鍍層要求公差過窄的特規(guī)零件，需要從增加絕緣擋板，增加滾筒開孔率，提高轉(zhuǎn)速降低混合周期等多方面進(jìn)行評估，提高鍍層散差及均勻性。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖磊華*，徐金來，劉衛(wèi)國，胡耀紅. 工藝因素對滾鍍鎳鍍液分散能力的影響，電鍍與涂飾，2016，35（13）：681-685