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為什麽同等情況下掛鍍能鍍好而滾鍍鍍不好(或很難鍍好)?
想必不少人(rén)有過這樣的經曆,同樣(yàng)的鍍液,同樣的(de)鍍件,掛鍍能鍍好而滾鍍卻鍍不好或(huò)很難鍍(dù)好,為什麽呢?這與(yǔ)滾鍍的特殊性是分不開的。
1、混合周期的影響
滾鍍不(bú)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(dào)表層,然後又從表(biǎo)層翻回內層所需要的時間(可參考往期有關(guān)混合周期內容的文章)。而掛鍍零件是(shì)單獨分裝的,不存(cún)在混合周期(qī)的影響。所以,對於某些鍍件基體(tǐ)與鍍液“相克(kè)”的情況,掛鍍一般沒有問題,而滾鍍常常鍍不好或很難(nán)鍍好。可以說,混合周期是影(yǐng)響滾、掛鍍鍍層質量或施鍍(dù)難度的主要因素。
例如(rú),釹鐵硼材質化學活性(xìng)較(jiào)強(qiáng),若采用(yòng)簡單鹽鍍液(如酸性鍍鋅、硫酸鹽鍍鎳等)施鍍(dù),存在基體表麵氧化(則影(yǐng)響結合力)、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(kuàng)。盡管(guǎn)如此,釹鐵硼掛鍍基本(běn)沒有什麽障礙,電鍍開始後電流直接、無遮擋地施加在鍍件上,上鍍速度大(dà)於表麵氧化速度,鍍層質量得到保證。可以說,釹鐵硼掛鍍與普通(tōng)零件掛鍍差異不大。但釹鐵硼滾鍍就不是這樣了,使用簡(jiǎn)單鹽鍍液,由(yóu)於混合(hé)周期(qī)的存在,當零件位於內層時因電化學反應基本(běn)停止而發生基體(tǐ)表麵氧化。所以,為(wéi)保證鍍層質量,釹鐵硼(péng)滾鍍會采取一係(xì)列措施,如(預鍍(dù)或直接鍍時)盡量選用(yòng)鍍(dù)速快的溶液、嚴格滾筒尺寸、增(zēng)加滾筒透(tòu)水性(xìng)、工序間不間斷操作、大電流衝擊等(可參考(kǎo)往期有(yǒu)關釹鐵硼零件滾鍍內容的文章),這(zhè)相應增加了釹鐵硼滾鍍的(de)難度。
鋼件(jiàn)或鋅(xīn)合金件直接鍍無氰堿(jiǎn)銅,滾(gǔn)鍍比掛鍍難度大也是(shì)這個道理,即滾(gǔn)鍍因混合周期的存(cún)在比掛鍍(dù)更容易(yì)發生“置換鍍”,則鍍層與基體的結合力存在更大的風險。所以,鋼件或鋅合金件滾鍍(dù)無氰堿銅(tóng),最(zuì)好先鍍底鎳,不用太厚,薄薄(báo)的一層即可,則難度大大降(jiàng)低。而掛鍍(dù)(可能)可以不用。
滾鍍酸銅難度較大(dà),生產中應用也不多,其原因(yīn)未必在於酸銅工藝(yì)本身,更主要的是由於其對底鍍層要求較高,底鍍層做不(bú)好對後續鍍銅產生較大的影響。滾鍍(dù)酸(suān)銅要求底鍍層須(xū)達到一定(dìng)的厚(hòu)度、均勻度、深度等,以起到基體與酸銅溶液較(jiào)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(suān)銅溶液腐蝕的風(fēng)險。滾鍍酸銅也是受混合周期影響較大的一個比較(jiào)典(diǎn)型的例(lì)子。而掛鍍酸銅對底(dǐ)鍍層基(jī)本不做刻意要求。
釹鐵(tiě)硼滾鍍鎳-銅(tóng)-鎳(niè)也存在這樣(yàng)的問題。釹鐵硼滾鍍底鎳也是為了“隔離”基體(tǐ)與後續的焦銅溶液(yè),否則因釹鐵硼基體化學活性較強,必然會遭(zāo)受焦銅溶液的(de)氧化腐蝕。所以,釹鐵硼底鎳層也要求一定的厚度、均勻度、深度等。但底(dǐ)鎳層厚的話又會影響磁體的熱減(jiǎn)磁,這是一個矛盾。可以(yǐ)考慮鍍兩次焦銅(tóng)或選用性能更好(hǎo)的無氰堿銅工藝,墨守成規難以使產品(pǐn)質量得到提升。
一種含鋅量較高的小零件鍍亮鎳,不鍍(dù)底銅,掛鍍(dù)可得到質量合格(gé)的鍍層,滾鍍(dù)則鍍層發黑,且滾鍍過程中零(líng)件表麵伴有一(yī)定量的氣(qì)泡產(chǎn)生。這是(shì)因為滾鍍時受混合周(zhōu)期的影(yǐng)響,零件表麵受到了亮(liàng)鎳溶液的置換腐蝕,從(cóng)而(ér)影響了鍍(dù)層質量(liàng)。而掛(guà)鍍時零件單獨分裝懸掛,其混合周期可視為零,則零(líng)件(jiàn)表麵電流導通後會在最短的時間內上鍍,此時零件受(shòu)腐蝕程度(dù)最小,因而可獲得質量合格的鍍層。
2、電流密度的影響
滾鍍因受瞬時電流密度的製約(可參考(kǎo)往期有關瞬時電流密度內容的(de)文章),給定的平均電(diàn)流密度上限不易提高,因此常常使用比掛鍍小或小得多的電(diàn)流密度。電流密度小,給滾鍍帶來了相比於掛鍍更多的麻煩。
比如,鍍液中電位較正的雜質金屬(如銅、鉛等)容易在電流較小時優先於主金(jīn)屬離子而沉積(jī)。滾鍍使用的電流較小,銅、鉛(qiān)等雜質極(jí)易沉(chén)積,從而對鍍層質量產生影響。氯化鉀滾鍍鋅,當鍍(dù)液中(zhōng)含鉛離子時,輕則零件低電流區鍍層不亮或不合格,重則零件出槽僅高電流區有亮度,出光或鈍化後消失。當鍍液中有銅離子時,零件出槽鍍層亮度尚可,出光或鈍化後發黑。但同等情況下,掛鍍銅(tóng)、鉛(qiān)等離子的影響就會小得多。這是因為掛鍍使用的電流較大,這時鍍層沉積以電位較負的鋅(xīn)為主,而電位較正的銅、鉛等(děng)在陰極沉積的概率降低,則對鍍層(céng)產生的(de)影響減小。
還有,滾鍍由於電流相對較小,零件低電流區電流更小,則(zé)複雜零件的深凹部位往往質量不佳或不合格(即深鍍能力不好)。比如(rú),一種油桶桶蓋鍍鋅,掛鍍基本沒有障礙,但滾鍍在桶麵(miàn)的兩個“凹兒”內得到的(de)是黑或深灰的(de)鍍層。一種內螺紋(wén)膨脹螺栓(shuān)鍍鋅,掛鍍可將全部螺紋鍍覆,而滾鍍不能(néng)。電流密度(dù)的差異,造成了滾(gǔn)、掛鍍鍍層質量的差異。提高滾鍍使用(yòng)的電流,是減小這種差異的關鍵所在。而提高滾鍍使用的電流,需要(yào)從(cóng)減小孔眼處瞬時電流密度或提高瞬時電流密度上限入手(shǒu)(可參考往期有關瞬時(shí)電流密度內容的文章(zhāng))。
3、滾筒開孔的影響
滾筒開孔阻礙了溶液內部(bù)的導電離子向陰極(jí)運行,導致滾筒內導電離子濃度(dù)較低,因此滾鍍件(jiàn)的鍍層均勻性(xìng)會比掛鍍差,則一(yī)般滾鍍難以滿足高精度零件的質量要求。另外,滾鍍合金時,由於滾(gǔn)筒開孔的屏蔽(bì)作用(yòng),滾(gǔn)筒內外溶(róng)液中的鍍液組分(尤其合金比例)差別可能較(jiào)大,則鍍出的(de)產(chǎn)品在鍍層合金成分、外觀等方麵可能差別較大。比如(rú),滾鍍鋅鎳合金鍍層中可能達不到要求(或(huò)預期)的鎳含量(則(zé)鍍層耐(nài)蝕性打折扣),滾鍍仿金鍍層外觀不佳(jiā)有時(shí)做(zuò)“補色”處理(lǐ)等。而掛鍍合金則較少出現此類問題。改進滾筒開孔以增加滾筒透水性,是(shì)解決或改(gǎi)善問題的關鍵(可(kě)參(cān)考往期有關滾筒開孔內容的文章)。
所以(yǐ),很多時候掛鍍能(néng)鍍好而滾鍍卻未(wèi)必能鍍好(或很難鍍好),這需要根據情況找出鍍不好或(huò)很難鍍好的原因,然後對症下藥,從而使問題得(dé)到解決或改善。
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