电镀生产中的故障排除

1·引言

电镀故障通常是指电镀的产品，即镀层出现的 弊病(也称为毛病或缺陷〉，其表现形式多种多样, 如防护-装饰性镀层起泡、暴皮、粗糙、漏镀、内应力 大及光亮度不足等;功能性镀层达不到耐蚀、耐磨、 导磁、硬度、屏蔽及焊接性能等⑴。

电镀生产流程长，工艺参数处于动态变化之中，影响镀层质量的因素众多而复杂，生产中出现 故障,有的通过查阅工具书(如电镀手册等)找到原 因，很快得以排除;而大多数故障较难找出原因，有 时甚至需要多次反复的寻找，有人称其为“软故 障”⑺。及时有效地排除故障，恢复生产的正常运 行，这对电镀技术人员来说是一个十分重要的课 题。本文将讨论排除电镀生产中故障的基本思路和方法。 1.1电镀故障产生的原因

有研究者分析了数千例单金属电镀和合金电 镀的故障，列举出造成电镀故障的原因包括前处 理、工艺规范及电解液等在内的17种之多⑴。通过1.1原材料的影响

在电镀生产中，由于原材料使用不当引发故障 的情况较为普遍。客观地看待电镀领域的原材料 市场，从阳极材料、化工材料到各种添加剂，存在着 良莠不齐的状况，甚至相同名称和用途的添加剂不 能交替使用。有的企业为降低成本，采购低于化学 纯或电镀级原料，不经处理直接用于生产，如工业 硫酸镍(含锌、铜及根〉;劣质的活性炭〈含重金 属杂质〉;达不到国家标准的阳极材料等，这都是引

发故障的根源。水也是电镀生产的重要原料，却往 往被忽视，如使用4 ―〉过高的水在硫酸盐光亮镀 铜溶液中会造成镀层不良;使用井水或山泉水清洗 有色金属阳极氧化零件会出现花斑。因此可以说 不合格的原料是引发电镀故障的重要原因。 1.2镀件材料物理及化学状态的影响

当出现镀层弊病时，往往偏重于从电镀过程寻 找原因。实际上零件镀前加工状态、材料的化学成 分及金相组织对电镀过程中电沉积影响很大，甚至 关系加工的成败。如锌铝合金零件富锌会造成电 镀困难;经磨削加工的合金钢零件镀硬铬易产生龟裂纹;钢铁件热处理碳化物偏析会使电镀过程中产 生过腐蚀现象等。 1.3电镀工艺规范的影响

电镀生产工艺流程长、工序繁多，发生故障的 影响因素很多。如前处理不净、清洗不良、挂具失 效、电解液成分失调及杂质污染、操作条件失控及 生产环境不良等。而故障的原因往往存在于以上 各影响因素的一两个细节之中。

^某自行车电镀分厂镀镍工序曾发生镀层结合 力不良、起皮的故障，对前处理、直流供电、镀液 和硼酸及光亮剂的影响因素排除后，故障仍然在部 分零件出现。经反复查找，原来是前一天设备维 修，在天车的运转部位注油过多，润滑油滴落在镀 液中所致。这个事例说明，一个小小的疏漏就会导 致故障的发生，对电镀生产线的维护管理任何细节 都不能放过。 1.4人为操作不当的影响

在影响产品质量的五大因素〔操作者、设备、材 料、工艺方法及生产环境)中，人是第一位的。不少 电镀故障的发生都与操作工专业技能和工作责任 心有关。如清洗操作达不到作业标准要求〈动作似 “蜻蜓点水”〉;专业知识贫乏将化工原料加错等。 此外，生产管理人员对操作工指导和监督不力，这 些在电镀企业较普遍存在的状况,使得故障在所难 免。因此，要减少电镀生产故障，提高电镀从业人 员的专业技能和工作责任心是十分重要的。 2·寻找故障原因的常用方法 1.1跳跃工序法

所谓跳跃工序就是人为地越过可能产生故障 的工序来寻找出故障发生工序的方法。如在镀011-311合金—酸性镀铜—光亮镇—装饰铬工艺路线中， 镀层出现花斑，怀疑故障存在于酸性镀铜工序中， 可以先跳过该工序，如果镀层花斑消失，则表明故 障就发生在酸性镀铜工序。同样方法也可以确定 故障是否发生在镀光亮镍工序。 2.2替代试验法

替代试验法就是用已知正常的镀液替代有可 能造成故障渡液的方法，类似电器维修中用好零件 替换可能失效零件的方法。如上例中怀疑光亮镀 镍工序是故障原因，可以在其他生产线上正常工作的镀镍槽中试镀，如果故障消失，说明原镀光亮镍 溶液有问题;如故障依然存在，就可以把原镀光亮 镍溶液的故障原因排除。替代镀液试验也可用配 制标准镀液在1 ~3 [烧杯中进行。 2.3赫尔槽试验法

赫尔槽试验是排除电镀故障中常用的方法，具 有方便、快捷的特点。

其用途了解电镀液各成分对镀层的影响; 2：!工艺条件(沒、人、口11等)对镀层的影响;3〉杂质对 电解液性能及镀层的影响;4〕添加剂对镀层的影 响;5〉确定处理有故障镀液的最优方法。

现代电镀技术中为了改善镀层质量，镀液中应 用光亮剂、走位剂、整平剂、润湿剂及稳定剂等，这 些添加剂大多为有机化合物，结构复杂，用料极少， 能改善镀液性能和镀层质量，但同时也增加了镀液 的复杂性。目前,电镀企业对添加剂尚无化验分析 的手段，赫尔槽试验能有效地解决这一难题。

排除电镀故障用赫尔槽试验时，试验条件应尽 量作到与生产中的情况相一致，以免试验偏差导致 错误判断。

2.4小工艺槽模拟试验 ^赫尔槽试验采用的溶液一般为250 11^，难免有 局限性。另外，在滚镀和合金电镀工艺中，赫尔槽 试验的效果较差。在这种情况下，采用1 ~3 [烧杯 或者10 1以上小工艺槽模拟试验就更接近生产实 际情况。在调整故障镀液时避免造成化工原料的 浪费。此外，电镀设备市场也有多种规格的微型滚 镀机，用来排除滚镀生产中的故障进行模拟试验也 很便捷。 3·排除电镀故障的一般步骤

经过长期生产实践,排除电镀生产故障的过程 大致有以下几步：即现场检查、科学思维、试验研 究、合理处置及总结经验。 3.1现场检査及纠正

有如中医诊病的“望、闻、问、切”，寻求电镀故 障产生的原因，首先要检査工艺流程中是否有疏 漏。如前处理是否洁净;工序间水洗是否充分;挂 具是否良好及阳极溶解和直流供电是否正常等。 还要检查电镀工艺参数是否在规范内，如、 人^和镀液组分及添加剂的使用情况等;检查时还要询问操作人员执行工艺的情况及故障发生的情 况，是突发还是在渐进过程中出现的等。现场检查 和询问应缜密和全面，对发现的不正常情况应及时 纠正,一般说来对简单的故障，单一因素影响造成 的故障是可以排除的。 3.2进行科学的思维分析

在多数情况下，造成故障的原因是复杂的，这 就要运用科学的思维方法寻找故障的真正原因。

某电镀厂氯化钾镀锌工艺，先在挂镀线上配镀 液4 000 I初试没有发现问题。紧接又配800 [的 4个滚镀槽液，初试滚镀螺栓，外观乌灰无光泽，工 艺员认为是光亮剂不足，陆续添加，直至超过正常 量2倍多,镀层仍然不亮。工艺员大惑不解,无奈之下聘请厂外工程师协助解决，通过检查原料和进行 赫尔槽试验,断定氯化钾中有金属杂质,用211粉处 理后，滚镀出现了光亮的镀层。其实这里面道理很 简单，挂镀人较大，电镀时间较短，金属杂质对镀液 影响很微弱;而滚镀人要小得多，电镀时间较长，金 属杂质对镀层的影响就凸显出来。这个实例说明原料中的杂质是不能忽视的，配镀液前必须要处理。另一方面也表明不加认真思考，误认为镀层不光亮就是光亮剂不足，而盲目添加是非常错误的。 在电镀生产出现故障时，盲目投料的情况比

较常 见，结果使故障更加复杂化，欲速则不达。只有认 真思考和分析才能不被表面现象所迷惑,找出故障 的真正原因。

某自行车厂在辐条滚镀镍工序中常发生辐条螺纹一端“露黄予镀合金层〉的弊病。通过化验分析镀液成分及操作条件均在正常规范以 内，因此可以确定故障原因在滚具上。于是采用小槽模拟试验，观察发现通电开始瞬间阴极导电 部位有大量气泡溢出，说明局部电流较大，见迅速放电，使阴极区急剧降低，从电化学物质传递理论可知，阴极附近―补充要依靠电迁移、扩散和对流三种形式，由于辐条滚动速度只有 6 1/化!!，不能及时补充，阴极区广经常 低于电解液内其它部位，电极反应受浓差极化作 用过大的影响，导致镀层变坏。根据以上分析，将 阴极导电面积缩小，开始电镀时使一部分辐条与阴极接触，其余大部分辐条在滚动中交替与阴极 接触，消除了浓差极化的不利影响，改进后故障消失。这个实例说明，虽然发生故障的原因是较复 杂的，但任何事物都有其内在的规律性，遵循电化学理论由浅入深、由表及里剖析故障的表现形式和特点，就不难找出故障发生的原因，排除故障就是顺理成章的事了。 3.3赫尔槽试验分析

如前所述，赫尔槽试验是排除电镀故障的常 用手段，现举一实例。某厂电镀自行车零件工艺 流程为:镀合金—酸性光亮镀铜―镀光亮镍—镀装饰铬。镀层出现不光亮且有暗状条纹的弊 病。排除故障的过程如下：首先用一批铜零件(抛 光后)在镀铬槽试镀，镀层光亮无瑕;又用跳跃工 序法排除了酸性镀铜槽的问题;考虑到镀合金是闪镀，

镀层也很均匀。这样一来就可以判断 出故障是在镀光亮镍中，于是用双氧水-活性炭综 合处理和小电流电解处理镀液，故障仍未消除。 采用赫尔槽试验，在条件下进行试验，试片显示低人区部分无镀层，高人区镀层一触即掉。根据常识判断，可能存在污染镀液的可能，于是试探向镀液 中加入0.05 8保险粉，搅拌均匀，再按同样条件作 赫尔槽试验，镀层出现光亮但不理想，把保险粉增 加到时镀层达到全光亮。最后确定向故障 镀镍液中按0.4 加人保险粉，处理后镀液恢复 正常，故障消除。 3.4合理处置故障

故障原因一经找到，排除故障并不困难。在选 择排除故障方法时应遵循的原则为：

1〉从处理效果看，镀层质量应优于原来的正常 水平;2〉从操作过程考虑,应尽量简便易行;3〉从经 济角度出发，处理费用要低。 以处理镀液中金属杂质为例，方法很多。如置 换法、电解法、氧化还原法、化学沉淀法及络合剂掩 蔽法等。在处理故障时应灵活运用。如处理镀光 亮镍溶液中的杂质，可以用电解法或加去铜剂 进行掩蔽，当生产有空闲时间时可以选择前者;生 产节奏紧张时可以选择后者。再如调整一般使 用稀92304，但如果镀液中〉偏低时可使用 只口，这样既降低了 又增加了，有利于阳极 的活化溶解。总之，选择合理的处理方法，既排出 了故障也优化了镀液，一举两得，收到了事半功倍 的效果。 3.5做好总结积累经验

对每一次处理故障的经历应详实记录在案，视为宝贵资料，供以后生产中作为借鉴，避免重蹈覆 辙。通过长期积累，还可以发现工艺规程中的某些不足，必要时对有关工艺文件进行修订，使其日趋完善，不断提高企业的工艺技术水平。 4·电镀生产故障的预防

电镀故障影响生产进度，降低产品合格率，导致企业经济损失。采取预防措施是十分必要的。 措施包括：1〉使用符合电镀规格的原材料，加强零 件的镀前检查，从生产源头把好质量关，消除产生 事故的隐患。2〉做好生产线硬件设施的维护保养, 建立设备运行档案，为生产提供强有力的物资技术 保证。3〉开展专业技术培训，提高操作人员的专业 知识水平和操作技能，严格执行工艺规范和操作守 则。句建立科学的质量保证体系和技术管理体系， 掌控生产中各项工艺参数的正常波动和异常波动， 使电镀液经常处于较佳的工作状态。5〉通过网络、 专业期刊及行业学会等形式加强技术交流，借鉴其 它电镀企业工艺管理和排除电镀故障的成功经验。 5·结语

故障是每个电镀企业都会遇到的问题，排除故 障是电镀技术人员的重要职责。实践出真知，电镀 生产的实践性很强。要在电镀生产的全过程 中做到遇障不惊，应付自如，非两年三载之功所能 及，唯一的途径就是在生产实践中摸爬滚打、坚韧 实干，还要勤于学习、善于思考，不断探索和积累。 如何防止电镀生产的故障，归根到底就是一句话: 循规蹈矩，一切遵从工艺规范。