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为什么滚镀溶液温升比挂镀快?

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时下已进入夏季,想必不少人会碰到常温型滚镀(如酸性滚镀锌)因溶液温升快带来的不少麻烦,比如镀层出光速度慢、光亮剂消耗快、镀层质量差、甚至“停工待命”等,而相同情况下挂镀时却一般不会因溶液温升带来如此麻烦,为什么呢?
 
电镀时,溶液自然温升源自于吸收了电解过程中产生的热量,这个热量由电流所做的功消耗在溶液内部及金属电极上转换而来,其关系表达式如下:
 
Q=I2(R电液+R电极)t      (1)
 
式中  Q——电镀时产生的热量;
      I——通过镀槽的电流;
      R电液——溶液的电阻;
      R电极——金属电极的电阻;
      t——通电时间。
 
从式中可以看出,在一定的电镀时间内,影响Q的因素有I和(R电液+R电极),I和(R电液+R电极)越大,Q就越大。而Q越大,溶液温升就越快。常温型滚镀工艺溶液温升比挂镀快得多,原因在于滚镀的I和(R电液+R电极)均比挂镀大得多。
 
(1)体积电流密度大
  通过镀槽的电流用镀液的体积电流密度来体现,体积电流密度指单位体积溶液所通过的电流强度,其关系表达式为:
 
D=I/V              (2)
 
式中  D——镀液的体积电流密度(A/L);
      I——通过镀槽的电流(A);
      V——溶液体积(L)。
 
例如,镀液总体积100L,电镀时使用电流50A,则此时的体积电流密度为50A/100L=0.5A/L。
 
体积电流密度另有一个名称叫电流容量,电流容量顾名思义即单位体积溶液所容纳的电流,两者的意义是一样的。电流容量的概念似乎来自国外,目前尚无可考。
 
体积电流密度大是造成滚镀溶液温升比挂镀快的重要原因之一。滚镀槽对零件的承载量远大于挂镀,若使用相同容量的槽液或处理相同数量的零件,其溶液体积电流密度也常常大于挂镀。根据式(1),在一定的电镀时间内,假使滚镀的(R电液+R电极)与挂镀相同,因滚镀的I(用D来体现)大于挂镀,且I平方后会更大,则产生的热量比挂镀大得多,溶液温升也就比挂镀快得多。
 
例如,常温型电镀工艺用于滚镀生产时体积电流密度通常会大于0.4A/L,而挂镀却通常会小于0.2A/L,这使得电镀时两者产生的热量差距很大。
 
这样的话,减小滚镀的体积电流密度D,不失为减缓滚镀温升的一个有效措施,比如,使用相同的电流,镀槽容积适当大一点体积电流密度相应就会小一点。
 
(2)电阻大
挂镀的R电液相对较小,且R电极也常常被忽略,所以式(1)中(R电液+R电极)的值相对较小,则当电流通过镀槽时产生的热量Q就会相对较少,溶液温升受(R电液+R电极)的影响也就不明显。但滚镀时,滚筒的封闭结构使零件与阳极间电流的导通受阻,R电液与挂镀相比有所增大,且R电极较大也不能被忽略,则(R电液+R电极)较大,根据式(1),电流通过镀槽时产生的热量Q就会较大。当溶液吸收较多的热量后,温升自然加快。
 
这样的话,减小滚镀的溶液内阻R电液和电极电阻R电极,也是减缓滚镀温升的有效措施,比如改善滚筒的封闭结构(改善滚筒开孔、使用开口滚筒、向滚筒内喷流、振动电镀等)、给导电不好的镀件加陪镀等。
 
而使用宽温型添加剂只是一种补救措施,并未从根本上解决滚镀的温升问题,且会有副作用,比如添加剂易分解(若不刻意宽温,则添加剂中可不使用易分解的阴离子型表面活性剂)、添加剂消耗大、镀层质量差等。最好的方案是采取措施减缓滚镀温升,同时尽量采取溶液降温措施,能做到这两点,还是尽量不使用含阴离子型表面活性剂的宽温添加剂的好。



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