袁詩(shī)璞

（成都市武侯區(qū)晉陽(yáng)巷2 號(hào)會(huì)所花園A3-02-202，四川 成都 610045）

對(duì)電鍍液及一些工藝溶液進(jìn)行攪拌，是常用的工藝手段。對(duì)絕大部分光亮性電鍍液而言，攪拌是必要的工藝條件之一。攪拌到底有哪些作用、是如何起作用、應(yīng)注意哪些問(wèn)題，既很基本，又很實(shí)際。

強(qiáng)制攪拌通常采用工件移動(dòng)(或旋轉(zhuǎn))與空氣攪拌兩類(lèi)方式。工件往復(fù)移動(dòng)時(shí)，若工件作為陰極，稱(chēng)為陰極移動(dòng)；鋁件電拋光時(shí)，工件的移動(dòng)則為陽(yáng)極移動(dòng)?？諝鈹嚢钑r(shí)，工件相對(duì)靜止，通過(guò)在溶液中不斷鼓入空氣，形成上流的空氣泡來(lái)使溶液翻動(dòng)?？諝鈹嚢杈哂袛嚢鑿?qiáng)度連續(xù)可調(diào)、攪拌效果均勻、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)而獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。

本文試圖較深入全面地分析攪拌的作用原理，重點(diǎn)討論空氣攪拌的一些問(wèn)題，供電鍍工作者參考。

1 攪拌對(duì)傳質(zhì)的影響

鍍液中的金屬離子從在可溶性陽(yáng)極上形成后向鍍液深處轉(zhuǎn)移，以及從溶液深處再移動(dòng)到陰極界面的過(guò)程，稱(chēng)為傳質(zhì)。不溶性陽(yáng)極電鍍及直接向鍍液中加入的各種物質(zhì)，則少一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程。攪拌的根本作用，在于影響傳質(zhì)速度。

1.1 3 種傳質(zhì)方式

溶液中各種離子、分子的移動(dòng)均需消耗能量。這些能量來(lái)源可以是對(duì)帶電離子的電場(chǎng)力，帶電與電中性物質(zhì)濃度差造成的濃度場(chǎng)力，以及液體流動(dòng)的速度場(chǎng)力。它們分別產(chǎn)生電遷移、擴(kuò)散與對(duì)流3 種傳質(zhì)方式。研究者們已經(jīng)推導(dǎo)出各種場(chǎng)力產(chǎn)生的傳質(zhì)速度方程式[1]。

1.1.1 電遷移

電遷移是帶電離子在電場(chǎng)力作用下，由于靜電吸引而使正負(fù)離子分別向陰陽(yáng)兩極的定向運(yùn)動(dòng)。

設(shè)在y方向與平面垂直的電場(chǎng)強(qiáng)度為Ey，離子的帶電數(shù)為n，帶電離子的擴(kuò)散系數(shù)為Di，其濃度為Ci(嚴(yán)格地講應(yīng)為活度ia)，法拉第常數(shù)為F，氣體常數(shù)為R，溶液的絕對(duì)溫度為T(mén)，則指定i種離子向y方向電遷移的速度yv為：

式中，對(duì)正離子取正號(hào)，對(duì)負(fù)離子取負(fù)號(hào)。電遷移表現(xiàn)出以下特征：

(1) 非離子型的中性分子，不存在電遷移傳質(zhì)。

(2) 溶液不外加直流電場(chǎng)時(shí)，不存在電遷移傳質(zhì)。

(3) 帶電離子的實(shí)際電遷移速度很慢。例如，對(duì)于含硫酸銅1 mol/L 的溶液，在25 °C、槽電壓3 V、陰陽(yáng)極間距為10 cm 時(shí)，可計(jì)算出Cu2+的電遷移速度僅為1.8 × 10-4cm/s。只靠電遷移傳質(zhì)，Cu2+從陽(yáng)極表面到達(dá)陰極表面的時(shí)間約需15 h。

(4) 當(dāng)鍍液中加有大量惰性電解質(zhì)導(dǎo)電鹽時(shí)，傳導(dǎo)電流主要靠導(dǎo)電鹽來(lái)承擔(dān)。在這種情況下，主鹽金屬離子的電遷移傳質(zhì)可以忽略不計(jì)。

(5) 式(1)中沒(méi)有與攪拌相關(guān)的因子，因此攪拌不影響電遷移傳質(zhì)速度。

可見(jiàn)，電遷移不是鍍液中的主要傳質(zhì)方式，攪拌也無(wú)益于提高電遷移的傳質(zhì)速度。

1.1.2 擴(kuò)散

擴(kuò)散是在濃度場(chǎng)力作用下，溶液(流體)中物質(zhì)從高濃度處向低濃度處自然運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。

1.1.2.1 擴(kuò)散方程式

理想的穩(wěn)態(tài)狀況下的擴(kuò)散速度可用菲克(Fick)第一定律表示，其方程式為一次偏微分方程；非穩(wěn)態(tài)的擴(kuò)散速度可用菲克第二定律表示，其方程式為二次偏微分方程。方程式的計(jì)算復(fù)雜，在此不再贅述，有興趣的讀者可參看文獻(xiàn)[1]。

從菲克定律可知，擴(kuò)散傳質(zhì)速度正比于浸入液中的陰極表面積A(cm2)、離子的擴(kuò)散系數(shù)Di(cm2/s)、單位距離的濃度差，即與陰極表面垂直方向的濃度梯度及離子的濃度Ci(在同樣距離差下，Ci越大，濃度梯度越大)。

1.1.2.2 擴(kuò)散層厚度

由于陰極表面附近主鹽金屬離子的放電還原消耗等，陰極表面液層中總有一層濃度較低的層，這一低濃度層稱(chēng)為“擴(kuò)散層”。代入相應(yīng)的邊界條件，解菲克第二定律的二次偏微分方程可知，任一瞬間擴(kuò)散層的有效厚度而當(dāng)達(dá)到“極限電流密度”jd時(shí)，以上二式中t為時(shí)間(s)。

1.1.2.3 極限電流密度

當(dāng)把離子向陰極的遷移完全歸之于擴(kuò)散時(shí)，穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散電流密度j為：

式(2)中，n、F、Di、Ct的含義同式(1)；為陰極表面金屬離子i的濃度，當(dāng)不通電而無(wú)電沉積發(fā)生時(shí)，Ci=；δ為擴(kuò)散層厚度。

隨著電沉積的進(jìn)行，因i離子放電消耗，Ci0不斷下降。極端情況下，當(dāng)傳質(zhì)速度太低時(shí)，i離子的還原消耗遠(yuǎn)高于向擴(kuò)散層的傳質(zhì)速度(i又大時(shí))，則Ci0趨于零，陰極上無(wú)主鹽金屬離子還原，而只發(fā)生析氫等陰極副反應(yīng)，此時(shí)的擴(kuò)散電流密度稱(chēng)為“極限電流密度”，以jd表示，則：

擴(kuò)散傳質(zhì)表現(xiàn)出的特征為：

(1) 當(dāng)溶液完全處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，擴(kuò)散主導(dǎo)著傳質(zhì)速度。

(2) 主鹽金屬離子濃度Ci、鹽的擴(kuò)散系數(shù)Di是影響擴(kuò)散傳質(zhì)速度的主要因素。要提高極限電流密度，需考慮如何減小擴(kuò)散層的厚度。對(duì)于高速電沉積而言，提高允許電流密度是關(guān)鍵之一。

(3) 攪拌并不直接影響擴(kuò)散傳質(zhì)速度，但可有效減薄擴(kuò)散層厚度，從而增大極限電流密度。

1.1.3 對(duì)流

對(duì)流是在速度場(chǎng)力作用下，物質(zhì)微粒隨著流體的流動(dòng)而被移運(yùn)的傳質(zhì)方式。由于流體不同部位間存在溫度差或濃度差，因此會(huì)產(chǎn)生自然對(duì)流。當(dāng)自然對(duì)流不足時(shí)，需外力干預(yù)而形成強(qiáng)制對(duì)流。

設(shè)物質(zhì)在x方向的對(duì)流傳質(zhì)速度為xv[mol/(cm2·s)]，研究物質(zhì)的濃度為Ci(mol/cm3)，溶液在x方向的流速為Ux(cm/s)，則

可見(jiàn)，對(duì)流傳質(zhì)速度僅取決于溶液流速與物質(zhì)濃度。在既定濃度下，只有加大流速，才能提高對(duì)流傳質(zhì)速度。實(shí)際溶液總存在自然對(duì)流而非絕對(duì)靜止不動(dòng)，對(duì)流傳質(zhì)永遠(yuǎn)存在。強(qiáng)制攪拌時(shí)，提高了流速Ux，對(duì)流傳質(zhì)加快；攪拌強(qiáng)度越大，對(duì)流傳質(zhì)越快。

1.2 不同物質(zhì)的傳質(zhì)方式

采用可溶性陽(yáng)極進(jìn)行電沉積時(shí)，主鹽金屬離子要經(jīng)歷從陽(yáng)極表面?zhèn)髻|(zhì)到鍍液深處，再?gòu)腻円荷钐巶髻|(zhì)到陰極表面的兩大傳質(zhì)過(guò)程。鍍鉻等不溶性陽(yáng)極電鍍時(shí)的主鹽金屬離子以及加入鍍液中的其他有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)，則只需經(jīng)歷后一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程。

非離子型物質(zhì)的傳質(zhì)手段只有擴(kuò)散與對(duì)流兩種?；瘜W(xué)法形成轉(zhuǎn)化膜的工藝液中物質(zhì)及清洗時(shí)工件表面附著物向清洗水的傳質(zhì)也是一樣。

配合物電鍍時(shí)的配陰離子要在陰極放電，必須克服電遷移的反作用力，即擴(kuò)散、對(duì)流速度遠(yuǎn)大于電遷移的相反方向傳質(zhì)，才能到達(dá)陰極表面。另外還要克服陰極極化后陰極表面過(guò)剩負(fù)電荷的排斥作用。因此配陰離子往往造成比配陽(yáng)離子與電中性配合物更大的陰極濃差極化與電化學(xué)極化。

電鍍中被廣泛應(yīng)用的具有表面活性的有機(jī)添加劑，既要吸附性好，又要易于脫附(以免在鍍層中過(guò)多地夾附)，則在陰極表面不間斷、快速地發(fā)生相反方向的傳質(zhì)過(guò)程。

2 攪拌的作用

2.1 攪拌對(duì)傳質(zhì)作用的影響

攪拌的作用歸根結(jié)底在于提高了溶液中的傳質(zhì)速度。從以上分析可知，攪拌并不影響電遷移傳質(zhì)，也不直接影響擴(kuò)散傳質(zhì)速度，其主要作用在于加大對(duì)流傳質(zhì)速度。高速電鍍技術(shù)中，要求在不降低陰極電流效率的前提下使鍍層不致燒焦而允許陰極電流密度達(dá)到幾十甚至上百A/dm2的辦法之一，就是采用極其強(qiáng)烈的強(qiáng)制攪拌。例如，采用高速液流法時(shí)，流速應(yīng)達(dá)到使陰極界面液層呈紊流(湍流)而不是層流；噴射法則是將鍍液高速?lài)娚湎蜿帢O工件；而超聲波電鍍是利用超聲波強(qiáng)大的“空化效應(yīng)”所形成的微觀(guān)高壓而起強(qiáng)烈攪拌效果。這些方法的目的都在于極大提高極限電流密度。

2.2 攪拌對(duì)鍍層的影響

2.2.1 減少鍍層燒焦，擴(kuò)大允許陰極電流密度

眾所周知，與靜鍍相比，對(duì)鍍液采用攪拌能在更大的平均陰極電流密度下工作而鍍層又不致燒焦。燒焦故障的實(shí)質(zhì)是：工件高電流密度處因主鹽金屬離子放電過(guò)快，在陰極界面液層中因傳質(zhì)不足，產(chǎn)生與溶液深處具有過(guò)大的濃差，陰極極化值過(guò)大，此時(shí)在低陰極電流密度下放電困難的H+乘機(jī)大量放電還原，一方面產(chǎn)生氫氣，另一方面界面也因H+傳質(zhì)不足而pH升高，形成金屬氫氧化物等夾雜于金屬層中，鍍層或粗糙無(wú)光，或疏松多孔而呈海綿狀，于是出現(xiàn)燒焦。

由于攪拌提高了金屬離子及H+的傳質(zhì)速度，它們向陰極界面液層補(bǔ)充及時(shí)，則在一定陰極電流密度范圍內(nèi)不致產(chǎn)生出現(xiàn)燒焦的條件，較大陰極電流密度處的鍍層相對(duì)純度較高、結(jié)晶細(xì)密而處于正常狀態(tài)。擴(kuò)大允許陰極電流密度，可提高鍍速和生產(chǎn)效率。

在焦磷酸鹽及HEDP 等無(wú)氰堿性預(yù)鍍銅時(shí)，為了減小臨界活化電流密度、防止制件上產(chǎn)生置換銅，要采用低主鹽濃度、高配合比的單配位或多配位工藝。其所帶來(lái)的問(wèn)題之一是允許陰極電流密度小。此時(shí)，采用攪拌以提高允許陰極電流密度，是應(yīng)該具備的工藝條件。在高焦磷酸鹽閃鍍銅時(shí)，甚至要求強(qiáng)烈空氣攪拌。實(shí)際上，在高濃度、高效率的氰化鍍銅時(shí)，也要求采用空氣攪拌[2]。

2.2.2 提高鍍層光亮整平性

對(duì)于光亮性電鍍，靜鍍時(shí)鍍層的光亮整平性欠佳，幾乎無(wú)例外地都要采用攪拌措施。攪拌對(duì)鍍層光亮整平性提高的原理尚未見(jiàn)詳細(xì)的論述，在此作些不很成熟的討論。

(1) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)光亮酸性鍍銅液及亮鎳液作赫爾槽試驗(yàn)，比較試片的光亮平整性及范圍，可以發(fā)現(xiàn)：靜鍍時(shí)，燒焦區(qū)較寬，整個(gè)試片的鍍層光亮整平效果不太好，但低區(qū)光亮整平性及其光亮整平范圍比攪拌時(shí)要好；攪拌鍍時(shí)，燒焦區(qū)變窄，高中區(qū)鍍層光亮整平性比靜鍍時(shí)大有提高，但低區(qū)光亮整平及光亮范圍反而比靜鍍時(shí)差；陰極電流密度越大且不燒焦處，光亮整平性越好；攪拌越強(qiáng)烈，上述現(xiàn)象越明顯。

(2) 攪拌提高鍍層整平的原因。

第一、不管用何種理論來(lái)解釋整平作用，共同的現(xiàn)象是：整平劑不可避免地會(huì)在陰極還原消耗而使鍍液積累有機(jī)雜質(zhì)，同時(shí)存在于鍍層中的夾附消耗而降低鍍層純度。

第二、按照選擇性吸附理論，整平劑是易于在陰極表面產(chǎn)生吸附層而阻化電沉積的表面活性物質(zhì)，由于其在微觀(guān)峰處的吸附量大于微觀(guān)谷處，谷處吸附層薄，阻化作用小，相應(yīng)谷處的陰極電流密度比峰處大，鍍速快，沉積量大，從而起到正整平作用。當(dāng)整平劑消耗后傳質(zhì)速度不足時(shí)，微觀(guān)峰處吸附層也薄，阻化作用也小，加之尖端放電現(xiàn)象，峰處陰極電流密度大，則起不到正整平作用。攪拌提高了傳質(zhì)補(bǔ)充消耗的速度，因此可提高整平能力。

第三、按“擴(kuò)散消耗型”理論，整平劑是易于電解消耗，對(duì)電沉積具阻化作用，電極過(guò)程受擴(kuò)散控制的物質(zhì)。由于微觀(guān)谷處與峰處存在距離差，整平劑擴(kuò)散到峰處比谷處更容易，在峰處產(chǎn)生的阻化作用比谷處更大，峰處的陰極電流密度比谷處小，因而谷處鍍層沉積量大于峰處，因而起到正整平作用。攪拌使擴(kuò)散層厚度減小，峰谷處均有較多整平劑到達(dá)且峰處傳質(zhì)到達(dá)更易，故攪拌提高了整平劑的阻化作用，從而提高整平能力。

(3) 攪拌提高鍍層光亮性的原因。

第一，光亮劑在電解時(shí)同樣存在消耗。

第二，宏觀(guān)平整的表面不一定光亮。例如，經(jīng)機(jī)械研磨的閥門(mén)密封平面，很平整但并不光亮；鍍前經(jīng)過(guò)目數(shù)很大的金剛砂磨削得很平整的表面，在未經(jīng)軟布輪或麻輪加拋光油拋光時(shí)仍不光亮。相反，宏觀(guān)粗糙的工件即使未經(jīng)磨拋，也可鍍亮。

第三，表面平滑、結(jié)晶細(xì)密是光亮的前提條件，但不是充分條件。例如，酸性暗銅與暗鎳層結(jié)晶也可能很細(xì)密，但并不光亮。

第四，人眼感知的光亮性是接收到了光線(xiàn)的反射。平板玻璃非常平整，但只是透光，而只有再于其上形成銀鏡之類(lèi)的反光層來(lái)反射光線(xiàn)，才能起到鏡子的作用。光線(xiàn)透射到結(jié)晶粗糙的表面會(huì)產(chǎn)生漫反射，不會(huì)光亮。但單純微觀(guān)正整平性良好時(shí)，也不一定光亮。某些半光亮鍍鎳工藝的整平性很好，但卻帶乳色而不光亮，這可能與結(jié)晶的取向性有關(guān)，未形成光線(xiàn)的定向反射。

第五，光亮是多種作用下的綜合效果，包括晶粒細(xì)化、微觀(guān)正整平、結(jié)晶取向等，使光線(xiàn)產(chǎn)生定向反射，防止漫反射。

有關(guān)鍍層整平與光亮的機(jī)理，較為詳細(xì)的討論可參看文獻(xiàn)[3]。攪拌提高了鍍層光亮性，一方面是因?yàn)樘岣吡苏阶饔?，另一方面是增大了傳質(zhì)速度后能及時(shí)補(bǔ)充作為晶粒細(xì)化劑、改變結(jié)晶取向的光亮劑的消耗。

(4) 攪拌對(duì)低電流密度區(qū)的不良影響。無(wú)論整平劑還是光亮劑都要求在陰極界面液層中的濃度恰當(dāng)，過(guò)多或過(guò)少時(shí)效果都不好。為防止鍍液中本底濃度過(guò)高，從鍍液維護(hù)的角度來(lái)講，必須少加勤加。若其在鍍液中的平均濃度控制在較佳水平，但攪拌提高了傳質(zhì)速度，在小電流密度處，電解消耗速度慢，過(guò)快的補(bǔ)充，反而造成低電流密度處濃度過(guò)大，會(huì)降低光亮整平效果。鍍液中平均濃度越高，這種影響越明顯。當(dāng)攪拌強(qiáng)度連續(xù)可調(diào)時(shí)，若對(duì)復(fù)雜件電鍍，攪拌強(qiáng)度應(yīng)略微調(diào)小，以利于低電流密度區(qū)光亮整平性的提高。攪拌時(shí)，應(yīng)采用盡可能大的陰極電流密度，并選擇低電流密度區(qū)光亮整平性?xún)?yōu)異的組合光亮劑。

綜合而論，攪拌使陰極界面整平劑與光亮劑同時(shí)達(dá)到最佳濃度，共同提高了光亮整平效果。

2.2.3 減小鍍層對(duì)雜質(zhì)的敏感性

攪拌在提高允許陰極電流密度、減少鍍層燒焦的同時(shí)，也抑制了析氫副反應(yīng)，減少了析氫量，從而使鍍層產(chǎn)生氣體針孔、麻點(diǎn)的故障率下降，鍍層滲氫量減少，氫脆危險(xiǎn)性下降。攪拌使陰極表面析出的氫氣不易滯留在表面而盡快均勻逸出，不至于降低鍍層的光亮均勻性。舉一實(shí)例：大生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)平面件氯化物鍍鋅黑鈍化時(shí)，若靜鍍則可能出現(xiàn)彩鈍與白鈍均不易發(fā)現(xiàn)的由下至上的亮色條紋，而進(jìn)行陰極移動(dòng)時(shí)卻無(wú)類(lèi)似現(xiàn)象。其原因是靜鍍時(shí)，從平面某一些點(diǎn)上不斷產(chǎn)生沿工件表面向上的氫氣流，其局部沖刷攪拌而出現(xiàn)比其他地方亮度更高的條帶范圍。陰極移動(dòng)可以防止析氫條帶的產(chǎn)生。

鍍液中的雜質(zhì)離子是否在陰極表面放電還原，取決于多種因素，如雜質(zhì)離子的還原電位、雜質(zhì)的絕對(duì)濃度、雜質(zhì)離子與主鹽金屬離子的相對(duì)濃度等。正常情況下，陰極界面液層中主鹽金屬離子與雜質(zhì)離子的濃度比很高，雜質(zhì)離子不易乘機(jī)還原。若傳質(zhì)速度不足，主鹽金屬離子放電消耗后補(bǔ)充不及時(shí)，則雜質(zhì)離子相對(duì)濃度提高，放電還原機(jī)會(huì)增加。攪拌提高了主鹽金屬離子傳質(zhì)補(bǔ)充速度，能減小雜質(zhì)離子還原的機(jī)會(huì)，減小鍍液對(duì)雜質(zhì)的敏感性。

順便指出，利用相對(duì)濃度的概念可以解釋電鍍中的一些現(xiàn)象。

【例1】筆者[4]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HEDP 鍍無(wú)氰堿銅時(shí)，采用通電10 s、斷電1～2 s 的直流間隙鍍，能大大減輕鍍液對(duì)雜質(zhì)的敏感性。間歇鍍的這種作用可作如下解釋?zhuān)河捎阱円翰荒懿捎眠^(guò)于強(qiáng)烈的空氣攪拌，因此不足以使陰極界面液層中Cu2+濃度長(zhǎng)期處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；在間隙鍍的停鍍時(shí)間，主鹽Cu2+無(wú)電沉積消耗，攪拌及時(shí)地使陰極界面液層中的Cu2+在一個(gè)周期內(nèi)維持在相對(duì)較高的濃度，從而抑制了雜質(zhì)離子的還原。所采用的平均陰極電流密度越大，間隙鍍的周期應(yīng)越短。

【例2】在鍍鋅低鉻鈍化過(guò)程中，鈍化液中的Cr3+、Zn2+、Fe2+等雜質(zhì)增加至一定量時(shí)，鈍化性能惡化。此時(shí)，提高鈍化液中六價(jià)鉻含量，鈍化液又可恢復(fù)性能而繼續(xù)使用。這也是不少處置不當(dāng)?shù)膯挝辉谑褂眠^(guò)程中導(dǎo)致低鉻鈍化逐步演變?yōu)橹秀t鈍化的原因。

2.3 攪拌與濃差極化

濃差極化是因?yàn)殡姌O表面液層中帶電離子濃度與溶液深處濃度出現(xiàn)較大差異而使電極實(shí)際電位偏離平衡電位的一種電化學(xué)現(xiàn)象：在陰極上，陽(yáng)離子因濃度下降，放電遲緩而不能及時(shí)中和掉電源不斷提供的負(fù)電子而使陰極電位變得更負(fù)；在陽(yáng)極介面附近液層中，可溶性陽(yáng)極溶解下來(lái)的金屬陽(yáng)離子濃度上升，電源從陽(yáng)極不斷“抽走”負(fù)電子而金屬陽(yáng)離子又不能及時(shí)傳質(zhì)到溶液深處，使陽(yáng)極上積累了更多的正電荷，而使陽(yáng)極電位更正。

攪拌由于增大了傳質(zhì)速度，總會(huì)使?jié)獠顦O化減小。陽(yáng)極濃差極化害多利少，而攪拌能夠減小陽(yáng)極濃差極化，其好處如下：有利于陽(yáng)極溶解，減少或防止陽(yáng)極電位過(guò)正時(shí)的析氧副反應(yīng)；可防止在液溫低時(shí)陽(yáng)極袋上生成鹽類(lèi)結(jié)晶而堵塞袋孔；可使鍍液中的陽(yáng)極去極劑盡快傳質(zhì)到陽(yáng)極界面。

攪拌減小陰極濃差極化則有利有害。有利之處在于可提高允許陰極電流密度，害處是會(huì)縮小一些工藝的低區(qū)光亮整平電流密度范圍，甚至降低鍍液深鍍能力。

對(duì)于不含強(qiáng)配位劑的簡(jiǎn)單鹽電鍍，要求保持適度的濃差極化。以硫酸鹽光亮酸性鍍銅為例，若采用靜鍍，雖鍍層光亮整平性不很良好，但低電流密度區(qū)具有寬的光亮整平范圍和更好的鍍液分散能力與深鍍能力。從保持適度的陰極濃差極化出發(fā)，筆者主張采用“中酸中銅”工藝，但所用光亮劑應(yīng)具有良好的光亮整平能力[5]。某些工藝為了彌補(bǔ)不太理想的光亮整平性，要求采用強(qiáng)烈空氣攪拌(甚至還加陰極移動(dòng))，因而主鹽硫酸銅的質(zhì)量濃度要求達(dá)到240～260 g/L，以減小濃差極化，才允許采用更大的陰極電流密度。同時(shí)，所用光亮劑的低區(qū)光亮整平性應(yīng)十分良好。高染料型光亮劑在這方面表現(xiàn)突出，雖其固有缺陷明顯，仍大受歡迎。

氯化物鍍鋅液中，Cl-對(duì)Zn2+僅有微弱的配位能力，屬簡(jiǎn)單鹽電鍍。除需要鈍化的平面工件電鍍外，陰極移動(dòng)可能會(huì)大大加劇因濃差極化減小而造成的深鍍能力不足。舉一實(shí)例：某廠(chǎng)原電鍍超市推車(chē)大件，槽本較寬且深，又采用了陰極移動(dòng)，后來(lái)鍍有孔眼的平面工件時(shí)，因鍍液本身深鍍能力未調(diào)好，孔眼周?chē)儗影l(fā)白無(wú)光而不知所措；筆者命關(guān)掉陰極移動(dòng)，故障消失。

3 低濃度鍍鎳的困難性

鍍液的低濃度化能降低配液成本，減少帶出損耗，是人們多年來(lái)追求的目標(biāo)之一。但實(shí)施難度很大，應(yīng)用范圍受到限制。其根本原因在于主鹽Ni2+的傳質(zhì)速度 太慢。從前述可知，電遷移、擴(kuò)散、對(duì)流速度及極限電流密度均與主鹽金屬離子的濃度成正比。低主鹽濃度電鍍時(shí)，金屬離子的濃度過(guò)小，最終使極限電流密度減小，生產(chǎn)上允許的陰極電流密度就變小，生產(chǎn)效率下降。

為了彌補(bǔ)低濃度鍍鎳時(shí)傳質(zhì)速度小的問(wèn)題，可采取以下措施：

(1) 采用擴(kuò)散系數(shù)大的鹽類(lèi)。主鹽的擴(kuò)散系數(shù)越大，電遷移速度越快，擴(kuò)散速度制約的極限電流也具有片面性。

(2) 在允許的范圍內(nèi)采用盡量大的攪拌強(qiáng)度，以提高傳質(zhì)速度。

(3) 要配套采用適配的光亮整平劑。

筆者并不反對(duì)濃度鍍鎳，也曾專(zhuān)門(mén)討論過(guò)溶液低濃度化的問(wèn)題[6]。但認(rèn)為，低濃度鍍亮鎳僅適于厚銅薄鎳工藝鍍?nèi)”恿伶?，?duì)于要求鍍速快、光亮整平性?xún)?yōu)良的單層鎳-鉻工藝，則不適合。

（未完待續(xù)）

[1]李銘華,袁詩(shī)璞,黃渭澄,等.高速電鍍[M].成都:四川人民出版社,1980.

[2]青谷薰,今井雄一,川合慧.金屬メッキ技術(shù)(1)[M].東京:槙書(shū)店,1974(昭和49年).

[3]張立茗,方景禮,袁國(guó)偉,等.實(shí)用電鍍添加劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.

[4]袁詩(shī)璞,毛茂財(cái),汪小英.采用兩級(jí)跳間歇鍍電源的無(wú)氰堿銅研究[J].電鍍與涂飾,2008,27 (1):7-10.

[5]袁詩(shī)璞.實(shí)踐逼出來(lái)的點(diǎn)滴創(chuàng)新:第二部分──濃差極化與“中酸中銅”[J].電鍍與涂飾,2006,25 (12):58-60.

[6]袁詩(shī)璞.對(duì)溶液低濃度化的討論[C]// 2008 中國(guó)電鍍技術(shù)研討會(huì)論文集.廣州:中國(guó)表面工程協(xié)會(huì),2008:19-22.