电镀生产中的故障排除

2014-05-14

电镀是电化学加工方法之一。电镀生产中发生故障在所难免,故障频发会影响生产进度和 产品合格率,造成经济损失。排除故障是电镀工艺技术管理的重要内容。分析了电镀生产中发生’ 故障的原因;列举生产中的实例归纳出排除故障的一般步骤为:现场检查、科学思维、试验分析、合 理处置及积累经验等;提出了预防电镀故障的措施。

关键词:电镀生产;故障;排除;预防

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、铜及硝酸根〉;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。

12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⑸。

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。

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^〈见2 ^〉急剧降低,从电化学物 质传递理论可知,阴极附近冗2 ―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!!,妃^不能及时补充,阴极区广〔紀4 ^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?9=4.2 ^0 = 55 X,7 = 1人, 1=5⑷!!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0(^0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 加到仏1 8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。要在调控电镀生产的全过程 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。


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