pp電鍍槽工藝管理——攪拌對pp電鍍槽過程的影響

對于pp電鍍槽過程而言，攪拌是從廣義上講的。凡是導致電解液作各種流動的方式，都稱為攪拌。在pp電鍍槽過程中，攪拌除了加速溶液的混合和使溫度、濃度均勻一致以外，主要是促進物質的傳遞過程。由于攪拌在消除濃差極化和提高電流密度方面的顯著作用，因此，***部分pp電鍍槽工藝都采用了攪拌技術。

 

那么攪拌究竟是怎么樣影響pp電鍍槽過程的呢?在討論這個問題之前，先介紹一下攪拌的方式和攪拌程度的定量表示方法。

 

   (1)攪拌的方式 

 

   ①陰極移動。陰極移動是pp電鍍槽過程中應用***多的方法。這是以電機帶動變速器并將轉動轉化為平動的方法。陰極移動設備屬非標準設備，但已經有專門的企業生產這種裝置。陰極移動量的單位一般是m／min，但是也有的工藝用次／min表示，因為對于陰極移動而言，移動的頻率比移動的距離更為重要。移動的距離受槽子的長度等的影響會有所不同，但對于移動的次數(頻率)，則對于任何尺寸的槽子都是一樣的。實際上當工藝規定為m／min時，都還要根據鍍槽的長度來確定每次可以移動的距離后，再換算成每分鐘移動的次數，例如，某工藝規定的陰極移動速度為2m／min，而鍍槽的長度允許陰極每次移動的***幅度為0.2m，則這時的陰極移動頻率為10次／mim，常用的陰極移動量為l0～15次／min，或2～5m／min。

 

②空氣攪拌?？諝鈹嚢枋莗p電鍍槽中用得較多的攪拌方式。采用空氣攪拌時，壓縮空氣必須是經過凈化裝置凈化過的，因為直接從空氣壓縮機中出來的壓縮空氣，難免會帶有油、水等雜質，如果帶入鍍槽，對pp電鍍槽層質量會造成不利的影響。空氣攪拌用量的表示的單位是每分鐘每立方鍍液多少升即L／(m3•min)，強力空氣攪拌時，可達成500L／(m3•min)。

 

③鍍液循環。鍍液循環現在已經是很流行的方式。因為采用鍍液循環時多半是用的過濾機，這樣可以在攪拌鍍液的同時凈化鍍液，一舉而兩得。當然，有時也可以不加入濾芯，單純地進行鍍液的循環。循環量的表示方法是m3／min或者m3／h，要根據所攪拌鍍液的總液量來確定所用的過濾機，因為過濾機的流量單位也是m3／min，因此，可以根據工藝對流量的規定選定相應的循環過濾裝置。

 

④磁力攪拌。磁力攪拌多用于實驗或小型pp電鍍槽裝置。這是以電機帶動***磁鐵旋轉，由旋轉的磁鐵再以磁力帶動放置在電解液內的磁敏感攪拌裝置旋轉，從而達到高速攪拌的效果。磁力攪拌的單位實際上就是電機的轉速，即r／min。

 

⑤陰極往返旋轉。這是類似陰極移動的裝置。但陰極所做的不是平行的來回移動，而是以主導電桿為軸的正反旋轉運動。現在也已經有這種設備銷售。所用的量表示為每分鐘次數(次／min)。

 

⑥超聲波攪拌。超聲波攪拌的作用比通常的機械類攪拌***得多，是***殊的攪拌方式。適合于要求很高的某些重要的pp電鍍槽過程。

 

⑦螺旋槳攪拌。這是機械攪拌中***原始的模式。主要是用于電解液的配制或活性炭處理等。如果用于鍍液的攪拌，由于轉速太快而需要用減速器減速。單位為每分鐘轉數(r／min)。

 

(2)攪拌對傳質過程的影響

 

在前面的內容中已經知道傳質是電極過程中的重要步驟。在標準情況下的傳質過程是由于電解質溶液中存在濃度、溫度的差異等而引起的溶液內物質的流動。這種情況下的流動速度是非常緩慢的，在發生電極反應時，很快就會在陰極區內造成反應離子的缺乏，陰極發生濃差極化。這時，采取攪拌措施就可以彌補自發性傳質不足帶來的電極反應受阻，并且使極限電流密度提高。從而在保證pp電鍍槽質量的同時提高電極反應的速度。攪拌能使pp電鍍槽液在較高的電流密度下工作對pp電鍍槽過程是有著重要意義的。這對于獲得光亮******的鍍層有著重要作用。許多光亮添加劑要求在較高的電流密度下工作，沒有攪拌的作用，在高電流區很容易發生鍍層的粗糙，甚至于出現燒焦現象。許多pp電鍍槽添加劑是有機***分子，甚至是高分子化合物，離子的半徑都比較***，遷移的速度較低，如果沒有攪拌作用的促進，要使在陰極吸附層內消耗的添加劑得到及時的補充是有困難的。

 

攪拌還可以加速電極反應所產生的氣體的逸出，比如，氫氣的析出，從而減少鍍層的孔隙率。

 

攪拌的副作用是會使陽極的溶解也加速，有時會超過陰極反應的速度而致使鍍液組成失去平衡。如果陽極有陽極泥或渣生成時，攪拌會帶起這些機械雜質沉積到鍍件上，當然這是指強力攪拌時的情況，低頻的陰極移動一般不會有這樣的問題。攪拌還是高速pp電鍍槽的重要手段，這對于提高生產效率是***別有意義的。

 

(3)攪拌與高速pp電鍍槽

 

高速pp電鍍槽是在高速電解加工工藝的迅速發展的刺激下發展起來的。自1943年前蘇聯的拉扎林科發表了利用電容器放電進行金屬鉆孔加工的方法以來，高電流密度的電解加工方法在各***迅速發展。l958年，美***阿羅加德公司發表了以普通pp電鍍槽不可想像的高電流密度進行陽極電解加工的設備，這種設備在電解液的流速成為l～lOOm／s的條件下，可以采用高達10000～100000A／dm2的電流密度下進行電解加工。這種驚人的速度當然會引起pp電鍍槽技術工作者的關注，結果是使pp電鍍槽的高速化也成為可能。實驗表明，采用普通的攪拌手段，pp電鍍槽的陰極電流密度的變化值，只有l0A／dmz左右。而采用高速攪拌，陰極電流密度的變化可達l00A／dm2左右。現在已經實現的高速pp電鍍槽的方法有如下幾種：

 

   ①鍍液在陰極表面高速流動的方法。這個方法可根據鍍液的流動方式又可分為平流法和噴流法兩類。使用平流法的陰極電流密度可達150～480A／dm2，沉積速度對于銅、鎳、鋅可達25～100µm／min，對于鐵是25／µm／min，對于金是18µm／min，而對于鉻是l2µm／min以上。普通鍍鉻使用攪拌會降低電流效率，但對于高速鍍鉻，則可以提高陰極電流效率，達到48％(普通鍍鉻的電流效率只12％)。例如也在鋁圓筒內以530A／dm2的電流密度鍍鉻2min，可以得到50µm的鍍層。

 

②陰極在鍍液中高速運動的方法。根據運動相對性原理，讓陰極(制件)在鍍液中作高速運動，其效果與鍍液作高速流動是***同小異的，但是，由于這時運動的頻率相當高，已經不適合讓陰極做往返的運動，而是讓陰極高速振動和旋轉。

 

當采用陰極振動時，陰極的振幅并不***，只有幾毫米至數百毫米。但是頻率則為幾赫至數百赫。這種陰極振動法適合于不易懸掛的小型或異形制件。設備的制造也比較容易。

 

陰極高速旋轉的方法適合于軸狀制件或者成軸對稱的制件。這種高速旋轉的電極上的電流密度也可以達到上述高速液流法中的水平。

 

③在鍍液內對電極表面進行摩擦的方法。這個方法是在鍍液中添加固體中性顆粒，使之以一定速度隨鍍液沖擊作用于陰極的制件表面。這一方法的***點是既加強了傳質過程，又對鍍層表面進行了整理。添加在鍍液中的這些中性顆粒是不參加電極反應的，它們是在強攪拌的作用下(通常是噴流法)對陰極進行沖刷，可以獲得光潔平整的鍍層。鍍覆的速度為鍍銅時是50µm／min；鍍鎳時是25µm／min；鍍銅合金時是25µm／min；鍍鉻時是6µm／min。

 

運用攪拌而出現的另一個pp電鍍槽新技術的***域是復合鍍，也有稱為彌散鍍。這種復合鍍層是為了解決工業發展中對表面性能的各種新要求而開發的，包括高耐磨、高耐蝕、高耐熱鍍層等。例如，航天器制件、軍事制品等。

 

在高速運動的鍍液中，可以使各種固體顆粒朦朧懸浮，如Al203、SiC、TiC、WSz等，還可以在鍍液中分散有機樹脂、熒光顏料等，這些粒子與金屬共沉積，可以得到具有新的物理化學性能的表面。