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為什麽同等(děng)情況下掛鍍能(néng)鍍好而滾鍍鍍不好(或很難鍍好)?
想必不少人有(yǒu)過這樣的經曆,同樣(yàng)的(de)鍍液,同樣的鍍件,掛鍍能鍍好而滾鍍卻鍍不好或很難鍍好,為(wéi)什麽呢?這與滾鍍(dù)的(de)特殊(shū)性是分不開的。
1、混(hún)合周期的影響
滾鍍不可避免地會受到零件混合周期的影響。混合周期指滾鍍時零件從內層翻到表層,然後又從表(biǎo)層翻回內層所需要的時間(可(kě)參考(kǎo)往期有關混合周期內容的文章)。而掛(guà)鍍零件是單獨分裝的,不存在混合周期的影響。所(suǒ)以,對於(yú)某些鍍件基體與鍍液“相克”的情況,掛鍍一般沒有問(wèn)題,而滾鍍常常鍍不好或很難鍍好。可以說,混合周期是影響滾、掛鍍鍍層質量或施鍍難度的主要因素。
例如,釹鐵(tiě)硼材(cái)質化學活性較強,若采用簡單鹽鍍液(如酸性鍍鋅、硫酸鹽鍍鎳等)施鍍,存在基體表麵氧化(則影響結合力(lì))、基體遭受腐蝕、汙染鍍液等風險。此即屬於鍍件基體與鍍液“相克”的情況。盡管如此,釹鐵硼掛鍍基本沒有什麽(me)障礙,電鍍開始後電流直接、無(wú)遮擋地施加在鍍件上,上鍍速度大於表麵(miàn)氧化速度(dù),鍍層(céng)質量得(dé)到保證。可以說,釹鐵硼掛鍍與普通零件掛鍍差異不大(dà)。但釹鐵硼滾鍍就不是(shì)這樣了,使用簡單鹽鍍液,由於混合周期的存在,當(dāng)零件位(wèi)於內層時因電化學反應(yīng)基本停止(zhǐ)而發生基體表麵氧化。所以,為保(bǎo)證鍍層質量,釹鐵硼(péng)滾鍍會采取一係列措施,如(預鍍或直接鍍時)盡量選用鍍速快的溶液、嚴格滾筒尺寸、增加滾筒透水性、工序間不間(jiān)斷(duàn)操作(zuò)、大電流衝擊等(可參考往期有關(guān)釹鐵硼零(líng)件滾鍍(dù)內容的文(wén)章),這相應(yīng)增加了(le)釹鐵硼滾(gǔn)鍍的難度。
鋼件或鋅合(hé)金件直接鍍無氰堿銅,滾鍍比掛鍍(dù)難度大也是這個道理,即滾鍍因(yīn)混合周期的存在(zài)比掛鍍更容易發生“置換鍍”,則鍍(dù)層與基體(tǐ)的結合力存在更(gèng)大的風險。所以,鋼件或鋅合金件滾(gǔn)鍍無氰堿銅,最(zuì)好先鍍底鎳,不用太厚,薄(báo)薄的一層即可,則(zé)難度大大降低。而掛鍍(可能(néng))可以不用。
滾鍍酸銅難(nán)度較大,生產中應用也不多,其原因未必在於酸銅工藝本身(shēn),更主要(yào)的是由於其(qí)對底鍍層要求(qiú)較高,底鍍層做不好對後續鍍銅產生較大的影響。滾(gǔn)鍍酸銅要求(qiú)底鍍層(céng)須達到一定的厚度、均勻度(dù)、深度等,以起到基體與酸銅溶液較好的“隔離”作用。否則滾鍍過程中當零件位於內層時,因電化學反應基本停止基體可能會承受較大的酸銅(tóng)溶液腐(fǔ)蝕的風險。滾鍍酸銅也是受混合周期影響較大的一個比較典型的例子。而掛鍍(dù)酸銅對底鍍層基本不做(zuò)刻意要求。
釹鐵硼(péng)滾鍍鎳-銅-鎳也存在這樣的問題。釹鐵(tiě)硼滾鍍底(dǐ)鎳也是為了“隔離”基體與後續(xù)的焦(jiāo)銅溶(róng)液,否則(zé)因(yīn)釹鐵硼基體化學活性較強,必然會遭受焦銅溶液的氧化腐蝕。所以,釹鐵硼底鎳層(céng)也要求一定的厚度、均勻度、深度等。但底鎳層厚的話又會影響磁體的(de)熱減磁,這是一個矛盾。可以考慮鍍兩次焦銅或選用性能更好(hǎo)的無氰堿銅工藝,墨守成規難以使(shǐ)產品質量得到提升(shēng)。
一種含鋅量較高的小零件鍍亮鎳,不鍍底銅,掛鍍可得到質量合格的(de)鍍層,滾(gǔn)鍍則鍍層發黑,且滾鍍過程中零件(jiàn)表麵伴有一定量的氣泡產生。這是因為滾鍍時受混合周期的影響,零件表麵受到了亮鎳溶液的(de)置換腐蝕,從(cóng)而影響(xiǎng)了鍍層質量。而掛(guà)鍍時零件(jiàn)單獨分裝懸掛,其混合(hé)周期可視為零,則零件表麵電流導通後會在最短的時間內上(shàng)鍍,此時零件受腐(fǔ)蝕(shí)程度最小,因(yīn)而可獲(huò)得(dé)質量合格的鍍層。
2、電流密度的影(yǐng)響
滾鍍因受瞬時電流密度的製約(可參考往期有關瞬時電流密度內容的文章),給定的平均(jun1)電流(liú)密度上限不易提高,因此常常使用比掛鍍小或小得多的電流密度。電(diàn)流密度小,給滾鍍帶來了(le)相比於掛鍍更多的麻煩。
比(bǐ)如,鍍液中電位較正的雜質金(jīn)屬(shǔ)(如銅、鉛等)容易在電(diàn)流較小(xiǎo)時優先於主金屬離(lí)子而沉積。滾鍍使用的電流較小,銅、鉛等雜質極(jí)易沉積,從而對鍍(dù)層質量產生影響。氯化鉀(jiǎ)滾鍍鋅,當鍍液中含(hán)鉛離子時,輕則零件低電流區鍍層不亮或不合格(gé),重則零件出槽僅高電(diàn)流區(qū)有亮度,出光或鈍化後消失。當鍍液中有銅離子(zǐ)時,零件出槽(cáo)鍍層亮度尚可,出光或鈍化後發黑。但同等情況下,掛鍍銅、鉛等離子的影響就會小得(dé)多。這是因為掛鍍使用的(de)電流較大,這時鍍層沉積以(yǐ)電位較負的鋅為主,而電位較正(zhèng)的銅、鉛等在陰(yīn)極沉積的概(gài)率降低,則對鍍層產生的影響減小。
還有,滾鍍由於電流相對較小,零件低(dī)電流區電流更小,則複雜零(líng)件的深凹部位往(wǎng)往質量不佳或不合格(gé)(即深鍍能力不好)。比如,一種(zhǒng)油桶桶蓋(gài)鍍鋅,掛鍍基本沒有障礙,但滾鍍在桶麵的兩個“凹兒”內(nèi)得到的是黑或深灰的鍍層。一種內螺紋膨脹螺栓鍍鋅,掛鍍可將全部螺紋鍍(dù)覆,而滾鍍不能。電流密度的差(chà)異,造成了滾、掛鍍鍍層質量的差異。提高滾鍍(dù)使用的電流,是減(jiǎn)小這種差異的關鍵所在。而提高滾鍍使用的電流,需要從減小孔眼處瞬時電流密度或提高(gāo)瞬時電流密度上限入手(可參考往期有關瞬時電流密度內(nèi)容的文章(zhāng))。
3、滾筒開孔的影響
滾(gǔn)筒開孔阻(zǔ)礙了溶液內部的導電離子向陰極運行,導致滾筒內導電離子濃度較低,因此滾(gǔn)鍍件的鍍層均勻性會比掛鍍差,則一般滾鍍難(nán)以滿(mǎn)足高精度零件的質量要求。另外,滾鍍合金時,由於滾(gǔn)筒(tǒng)開孔的屏蔽作用,滾(gǔn)筒內(nèi)外溶液中(zhōng)的鍍液組分(尤其合金比例(lì))差別可能較(jiào)大,則(zé)鍍出的產品在鍍層合金成分、外觀等方麵可能差別較大。比如,滾鍍鋅鎳合金鍍層中可能達不(bú)到要求(或預期)的鎳含量(則鍍層耐蝕性打折扣),滾鍍仿金鍍層外觀不佳有時做“補色”處理等。而掛鍍合金(jīn)則較少出現(xiàn)此類問題。改進滾筒開孔以增加滾筒透水性,是解決或改善問(wèn)題的關鍵(可參考往期有關(guān)滾筒開孔內容的(de)文章)。
所以,很多時候(hòu)掛鍍能鍍好而滾鍍卻未必能鍍好(或很難鍍好),這需要根據情況找出鍍不好或很難鍍好的原因,然後對症下藥,從(cóng)而使(shǐ)問題得到解決或改善。

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