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做滚镀的想必都遇到过这样的问题,滚镀时需要的电流上不去,从而出现镀层亮度差、零件低区漏镀、电镀时间长、钕铁硼可能结合力差等。这时候很容易出现的情况是,做工艺的指责设备有问题,最容易躺枪的是整流器,新配镀液各项指标正常,电流上不去不是整流器能是谁的问题?整流器厂家测试设备正常,电流上不去跟自己没关系。都说没问题,但电流确实上不去,那么到底是谁的问题?
根据欧姆定律I=U/R,影响电流的因素是电压和电阻,电流与电压成正比,与电阻成反比。因此,如果要达到你所需要的电流(或你所需要的电流上不去),在电压一定的情况下必须减小电阻,在电阻一定的情况下必须提高电压,别无他法。这样的话,影响滚镀电压和电阻的因素,就是影响滚镀电流的因素。这些因素包括整流器、镀液和滚筒等,下面从这几个角度来分析一下滚镀电流上不去的具体原因。
1、整流器
正如上面所说,出现这样的问题,最容易躺枪的是整流器,没错,电流是你提供的,现在输出的电流不够用,不是你能是谁的问题?其实未必。整流器有没有问题,一般会做两个实验来判断。一、空载实验:设备空载时最大输出电压能否达到标称值;二、短路实验:设备短路时最大输出电流能否达到标称值(设备无恒流功能只允许做瞬时短路实验)。两个实验做下来,两个指标都能达到标称值,则整流器没有问题。此时,电流上不去最大的可能来自两个方面。
(1)整流器选型问题
滚镀由于使用了滚筒,其内阻相对于挂镀有较大的增加(具体原因见下文),则为了达到一定的电流,需要施加可能比挂镀高的槽电压。所以,滚镀按常规挂镀选择最大输出电压12V的整流器,多少有些不合适。虽然很多情况下滚镀12V整流器够用,但当体系内阻较大且无法降低时,12V整流器对提高输出电流往往无能为力。
比如,钕铁硼氯化钾滚镀锌,使用GD-5滚筒、12V整流器,一般情况下电流可以轻松上30A。但同样是滚镀锌,采用高浓度硫酸盐镀锌打底时,由于该工艺内阻相对大,电压调至最大12V电流也可能达不到30A。本来采用该工艺打底的目的之一,是为了使用较大的电流以加快镀速、提高镀层结合力,电流没有提高何来的镀速加快(硫锌与钾锌电流效率差别不大)?而此时若是15V(或更高)整流器,则可以通过调高电压来达到所需要的30A以上的电流。由此可见,常规观点认为的滚镀锌可以选用12V整流器是不确切的。
再比如,钕铁硼滚镀镍,一般情况下12V整流器是够用的,但当镀件较小制约滚筒开孔较小(或开孔率较低)时,电流指定是上不去的。上不去怎么办?整流器、镀液、滚筒哪个也不能动,没办法,你如果能接受的话就只能小电流慢慢镀。
所以,不管滚镀锌还是滚镀镍、滚镀铜,不管滚镀钾锌还是滚镀硫锌,只要是滚镀,建议选择最大输出电压不低于15V的整流器(滚镀铬则不低于18V),不差多少钱,大钱都花了,因为省点小钱耽误事不划算。
另外,滚镀很多时候选择12V整流器还缘于这样一个原因:以前使用硅整流的时候,12V硅整流器最高输出电压可达15V或更高,一般不会因为整流器造成电流上不去,所以就按12V标准来选择开关电源。殊不知现在的开关电源12V就是12V,没有余量,相同规格的硅整流器和开关电源,在使用同一个阻值较大的负载时,最大可输出电流是不一样的,硅整流器大,开关电源小。很多人不明白其中的道理,这个不解释,想知道的话问整流器厂家,我只是提醒你注意而已。
(2)体系内阻问题
如果选择的整流器最大输出电压够大,电流还上不去的话,就是体系内阻的问题了。体系内阻过大的话,输出电压已经调至最大,决定了最大输出电流只能较小。比如,100A整流器,负载接根针电流也能上到100A吗?当然这是极端的举例(整流器厂家常这样举例),意思是说,整流器只有在接一定的负载时,才能达到它标称的最大输出电流,负载电阻过大(比如1根针)却要求达到最大电流是不科学的。有人不管这个,100A整流器(接我现在的负载)就必须达到100A,否则就是整流器质量不合格,要求退货!这就是不讲理了,生产中这种事情真的不少见。
滚镀的体系内阻主要来自镀液和滚筒两个方面。
2、镀液
镀液的电阻主要由其导电性决定,导电性越好镀液电阻就越小,反之就越大。同一镀种,滚镀液和挂镀液导电性差别不大。影响镀液导电性的因素主要有以下几个方面。
(1)镀液本性。
比如一般镀锌液比镀镍液导电性好(这是有人在选择整流器时滚镀锌比滚镀镍电压低的理由),同样是镀锌液,氯化钾镀锌液比高浓度硫酸盐镀锌液导电性好。
(2)镀液浓度。
镀液浓度大(尤其导电盐高)导电性好,但浓度过大导电性反倒下降,且可能产生其他问题(比如钾锌的氯化钾含量过高降低镀液浊点)。一般新液不会因浓度造成导电性不好,旧液应多加注意。
(3)镀液温度
镀液温度高溶液导电性好,反之亦反。一般情况下,温度每升高10℃溶液电导率增加10~20%。新液(或镀液成分正常)电流开不大,往往由溶液温度较低引起。滚镀镍不易出现这种情况,滚镀镍属于加温类型,镀液有明确的温度要求,一般不会出错。滚镀锌最容易出现这种情况,滚镀锌不加温,温度要求为常温或室温,因此可能在镀液温度极低的情况下起镀,则溶液内阻极大造成电流上不去。尤其北方的冬天,镀液不加温的话可能只有零上几度,这时即使整流器、镀液成分、滚筒等全部正常,也无法达到你所需要的电流。这种情况在初做电镀者中较为常见。
解决办法,镀液适当加加温至10~15℃起镀,或不着急的话先小电流慢慢镀着,等镀液温度上去后再调整电流正常镀。
3、滚筒
相同情况下(整流器、镀液都相同),滚镀比挂镀更不容易使用大的电流,是因为滚镀使用了滚筒导致体系内阻增大,从而导致电流上不去,为什么呢?
当电流通过镀槽时遇到的阻力R(即体系内阻)主要来自三个方面:极化电阻R极化、溶液电阻R电液及金属电极的电阻R电极,即R=R极化+R电液+R电极。当电流通过滚镀槽时同样会遇到这三方面的阻力。滚镀相对于挂镀体系内阻R增大,主要原因来自两个方面:
(1)滚筒的封闭结构使零件与阳极间电流的导通需要通过面积有限的小孔才能实现,这无疑使R电液增大;
(2)滚筒的的间接导电使零件的接触电阻即R电极较大,则此时R电极不能像挂镀时一样忽略不计。由于R电液和R电极增大,R即增大,则需要增加对滚镀过程的推动力即施加较高的槽电压,才容易使滚镀达到所需要的电流(或电流上得去)。
所以,(从滚筒角度)如何减小滚镀的内阻,是解决滚镀电流上不去的关键所在。
(1)选用透水性更好的滚筒开孔方式(前面文章有详述),或改善滚筒的封闭结构(比如向滚筒内喷流、振动电镀等),R电液减小,则制约滚镀电流上不去的主要压力减小;
(2)减小滚筒间接导电方式带来的影响,则R电极减小,比如针对导电性不好的镀件使用或增加钢球陪镀。
滚镀电流上不去,应从整流器、镀液、滚筒等多个角度综合考虑,尤其电镀技术人员更应该明白这个道理,而不是出了问题后互相指责、推诿,扯皮是解决不了问题的。