２０１５年３月 电镀与精饰 第３７卷第３期（总２６４期） ・ｌ３・ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８４９．２０１５．０３．００４ 镀铬故障排除实例 余东满， 霍大勇 （河南工业职业技术学院，河南南阳４７３００４） 摘要：通过对１０个镀铬生产故障实例的分析，说明了电镀产品的形状、电极的形态、挂具的形状、零 件在挂具上的分布、镀槽的大小和形状等因素对镀铬生产的影响，提出了故障原因查找和故障处理 的方法。指出了镀铬生产线预防同类故障发生的技术措施和故障判别经验。 关键词：电镀；镀铬；几何因素；尖端放电；边缘效应；分散能力 中图分类号：ＴＱ１５３．１１ 文献标识码：Ｂ Ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ Ｅｘａｍｐｌｅｓ ｆｏｒ Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｐｌａｔｉｎｇ ＹＵ Ｄｏｎｇｍａｎ，ＨＵＯ Ｄａｙｏｎｇ （Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｙａｎｇ ４７３００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｆａｉｌｕｒｅｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｏｒｐｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｅｎ ｅｘａｍｐｌｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎｃｈｄｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ ｓｈａｐｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｈａｐｅ，ｐｌａｔｉｎｇ ｒａｃｋ，ｔａｎｋ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｈａｐｅ．Ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ｉｆｎｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ ｃａｕｓｅ ａｎｄ ｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ａｂｏｕｔ ｆａｉｌｕｒｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｌｏｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ；ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｐｌａｔｉｎｇ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒ；ｏｐｉｎｔ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ；ｈｔｒｏｗｉｎｇ ｏｐｗｅｒ 引 言 １夹具（挂具）对阴极电流密度的影响 镀铬是一个复杂的电化学过程，镀铬层的质量 １．１生产实例１挂具挂钩与工件间夹紧力不足 优劣受多种因素的影响。镀液对镀铬工艺过程的 １）故障现象。新投产的一条镀铬生产线对钢 影响是重要的，如镀液的组成成分、电导率等。镀 丝钳产品镀铬，试生产中出现部分钢丝钳镀铬层发 铬工艺实践证明，包含几何因素在内的一些尺寸和 花、发雾故障，同挂的个别钢丝钳的镀铬层正常。 操作工艺因素对镀铬质量的影响也很大，几何因素 进行霍尔槽试验，证明电镀液配比正常，检查电镀 区别于镀铬工艺中的物理因素和化学因素，几何因 过程中温度、阴极电流密度也没有发现问题。 素包含电镀产品的形状、电极的形状、挂具的状态、 ２）故障分析及处理。镀铬层发花发雾故障的影 零件在挂具上的分布以及镀槽的大小及形状等。 响因素包括镀液的配比（如镀铬前中间镀镍的镀镍液 在长期的镀铬生产实践中，根据生产现场积累的经 中的糖精含量高、镀铬液中氯离子过多等），硫酸活化 验，记录了一些受几何因素和产品尺寸及操作因素 液的浓度失调，镀铬时的温度过高（与电流密度配合 的影响的典型故障实例。对这些典型故障加以分 不好，不在光亮区），镀铬的电流波形不好，镀铬过程 析和讨论，供同行参考。 中出现断电，挂具挂钩与工件接触不良导致电力线分 收稿日期：２０１４．０８．０４ 修回日期：２０１４．０９．０３ ・ｌ４・ Ｍａｒ．２０１５ Ｐｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２６４ 布不均匀。故障处理过程中，分析镀液中组分在工艺 范围内，电镀中的温度控制较好，电源设备不存在断 电现象。检查故障出现的镀件和电镀层较好的镀件， 发现这是由于挂零件处的挂钩夹紧力不够造成的故 障，对挂具挂钩的弹性进行修复后，故障排除。 镀液是以硫酸为催化剂的镀铬液，金属铬的临 界析出．， 是５ Ａ／ｄｍ ，电镀过程中．， 应大于 １５ Ａ／ｄｍ 。由于工件与挂具夹紧力偏小，使得实际阴 极电流密度小，电力线分布不均匀，钢丝钳在挂具 上装夹较松的工件电镀效果不好。 ３）相关问题。当较小的工件在镀铬过程中因 为装挂位置不当，电镀中析氢气体或者热交换过程 中导致挂件摆动，也会引起这种故障。措施是针对 工件摆动原因合理调整装挂位置。 １．２生产实例２挂具的长度不合理 １）故障现象。钥匙扣小件类零件镀铬，采用绑 扎式挂具进行电镀，突发部分钥匙扣凹处镀不上铬 层，影响产品质量。 ２）故障分析及处理。凹处镀不上铬层是典型 的镀液深度能力差。镀铬工艺中影响深度能力的 因素包括：镀件毛坯粗糙、底镀层粗糙、镀液成分不 合理（如光亮镀镍液的ｐＨ太高）、阳极导电不良及 挂具接触不好等。 由于故障现象出现在部分产品，可以排除镀液质 量问题。检查发现同样粗糙度的镀件有合格和不合 格，说明与产品的粗糙度无关。检查故障产品，发现 其绑扎方式不同，故障产品出现在“绑扎较长”的电 镀挂具上。原因是该时间段生产任务量大，当班人员 擅自调整了每串绑扎零件的数量，导致绑扎挂具长度 与阳极长度不匹配，造成底部工件电流密度不足。 绑扎电镀小工件，一串工件的长度应当与阳极 板在液面下的长度相等。上部工件低于液面５ｃｍ， 下部工件应该低于阳极板下边缘５ ｃｍ。当工件数量 不足，也要把挂具下部用导体（如铜丝）配够长度， 以免下部工件烧焦。 １．３生产实例３挂具装夹工件的质量不足 １）故障现象。金属垫片采用绑扎法电镀，出现 镀件发花发雾现象，反复调试都不能取得满意效 果。而该生产线在钢丝钳电镀时正常。 ２）故障现场处理及分析。由于电镀件质量较 小，工件是靠自身的重力保证挂具与阴极铜棒良好 接触导电的，镀铬过程中电镀件晃动导致电流时断 时续，产生故障。在每个挂具下部增加绝缘坠配 重，故障排除。 １．４生产实例４挂钩的金属裸露过长 １）故障现象。电风扇网罩镀铬，出现镀层不均 匀，网罩内侧镀层脱落。 ２）故障分析及处理。电风扇网罩镀铬时，采用 金属挂钩挂镀。电镀过程发现，金属挂钩处析氢量 大，而远离挂钩点析氢少。明显反应出覆盖能力不 足，电流集中在了挂钩的裸露金属部位。去掉挂钩处 的多余金属部分（也可以采取屏蔽措施），故障排除。 １．５故障排除方法 镀铬需要高电流密度，易于导致工件端部、尖 角或凸出部位出现烧焦、产生树枝状结晶或毛刺。 极间距离太近、阳极面积过大是导致电流分散不均 匀的几何因素。正确调节镀铬夹具（挂具）使电力 线均匀分布。应做到： １）夹具的布置应使挂镀件以及同一槽中的挂 件均匀合理分布；夹具与电极的接点选择恰当并保 障具有足够弹性； ２）设置保护阴极，使多余电流集中在保护阴极 上；工件局部电镀时对阴极采取屏蔽措施； ３）挂具的非导电部位涂上绝缘漆； ４）夹具应有足够的截面，避免夹具导电能力不 足引起过度发热； ５）挂具挂钩上设置紧固螺钉，保证挂具与阴极 铜排的接触良好。 ２ 电极对分散能力和覆盖能力的影响 ２．１生产实例５工件面积变化导致电流密度过大 １）故障现象。某工厂进行铜管结晶器镀铬，为保 证镀层的均匀分布、保证工件内腔及边角的镀层质量， 采用了仿形阳极，电镀效果一直较好。在另一种结晶 器新产品投产后，工件内表面边角出现镀层缺陷。 ２）故障分析及处理。现场调查发现，新产品结 晶器比原结晶器略大，但两个型号的结晶器内腔形 态相似，初步认为采用原来的仿形阳极、适度增加 电镀时间即可保证镀铬效果。但事与愿违。这是 阴阳极面积不配合造成镀层不合格的典型案例。 在镀铬生产中，采用不溶性铅或铅合金作为阳 极，本例采用铅合金制作仿形阳极。阴极的电流效 率只有１３％一２５％，电镀过程中导致镀液中的Ｃｒ３ 不断增加。正常生产中，阳极上电极反应： ２０１５年３月 电镀与精饰 第３７卷第３期（总２６４期） ・１５・ ２Ｃｒ３ ＋７Ｈ２０—６ｅ－－－￣Ｃｒ２０７ 一＋１４Ｈ 这种反应使得在阴极生成的Ｃｒ３ ，在阳极氧化 成为Ｃｒ２０ ，保证镀液中Ｃｒ３ 的稳定。由于阴极 阳极的电流效率不同，因而阴极阳极参与反应的面 积应当相应变化，才能满足铬的平衡。镀铬生产 中，阴阳极的面积比应保证在１：２．０～１：１．５的范 围。制作了新的仿形阳极，调整了阴阳极的面积比 例（同时注意了尖角边缘效应），故障排除。 ２．２生产实例６阳极接触不良 １）故障现象。电风扇网罩进行电镀，正常生产 六个月后，覆盖能力差故障重现。 ２）故障分析及处理。查看电镀现场，发现槽电 压升高。在工艺条件不变的情况下，是接触电阻增 加造成的。检查铅合金阳极呈黄色，这是铬酸铅膜 层造成阳极导电能力差，影响电镀。铬酸铅形成的 原因是不通电状态，铅合金阳极与铅酸反应的产 物。询问现场作业人员，在整个生产过程中没有停 电取出阳极清洗。将阳极取出，用碱液浸泡，清洗， 重新投人运行，故障排除。阳极在空气中会形成二 氧化铅，二氧化铅导电性能良好，不影响电镀；阳极 表面的铬酸铅为黄色膜状，二氧化铅为黄褐色膜状。 ２．３生产实例７阳极面积太小 １）故障现象。某电镀厂试镀一种大型工件，镀 铬过程中出现槽电压很高，但阴极工件上没有气泡 析出。反复调整镀液，均不能解决。 ２）故障分析及处理。该生产线原产品为小工件挂 镀。现场发现阳极面积相比工件太小，电镀过程中，铅 合金表面迅速形成了铬酸铅膜层，造成阳极导电性极 差。按照实例６的比例重新布置阳极，试生产成功。 ２．４生产实例８电力线分布不均匀 １）故障现象。双头尖形医疗器械零件镀铬，尖 头部分烧焦，影响产品质量。 ２）故障分析及处理。镀铬过程中，由于尖端放 电，工件的尖端部分电力线集中，局部阴极电流密 度大，因而极易烧焦。实践中采用了阴极屏蔽措 施。将工件均布在屏蔽非金属框架内（绑扎悬挂）， 解决了工件尖端烧焦的故障。 ２．５生产实例９辅助阳极的通电时间不当 １）故障现象。合金钢件表面镀铬，采用了辅助 阳极，但仍不能保证镀层的均匀。 ２）故障分析及处理。合金钢表面镀铬采用镀 前小电流活化处理，活化时间、零件形状、阴极电流 密度、极间距离及辅助阳极的位置影响低电流活 化。保障工件表面活化的要点是活化电流密度小 于３ Ａ／ｄｉｎ ；活化电流必须在规定的时间内连续慢 慢逐步上升，ｔ为２～１０ｍｉｎ；对于形状复杂的工件采 用辅助阳极，工件活化时，不接通辅助阳极以保障 电流不过分集中，活化完成后立即接通辅助阳极， 并使电流上升到正常范围。 本例就是辅助阳极使用不当所致，合理选择辅 助阳极通电时机，故障排除。 ２．６生产实例ｌＯ镀槽尺寸对镀铬层的影响 １）故障现象。铜管结晶器镀铬，原工艺未改 变，突发表面镀铬层不均匀故障。 ２）故障分析及处理。现场发现由于生产任务 紧，在该车间原来镀小件的生产线上临时对结晶器 镀铬。该生产线槽体尺寸远小于原结晶器镀铬生 产线，槽体刚刚可以容纳结晶器放入。槽体过小导 致槽内电力线分布不均匀，工件表面电流密度分配 不均，影响电镀质量。 ２．７故障排除方法 １）对于复杂的工件镀铬，应设置辅助阳极，以 保证深凹或内表面的均匀沉积； ２）镀铬生产中，阴阳极的面积比应保证在 １：２．０～１：１．５的范围； ３）在不通电时，应将阳极取出清洗，阳极表面 铬酸铅为黄色膜状，二氧化铅为黄褐色膜状；二氧 化铅不影响电镀，铬酸铅影响电镀应及时除去，避 免铬酸铅产生影响阳极导电； ４）合理布置阳极，使整个工件各部分电力线均匀； ５）屏蔽阴极距离阴极越近，屏蔽效果越好； ６）采用辅助阳极的镀件，工件活化时不接通辅 助阳极，活化后立即接通辅助阳极。 ３结语 物理因素、化学因素和几何因素（包含相关的 与尺寸、工艺处理等因素）是影响电镀质量的三个 方面。就镀铬生产而言，阴极电流密度大、阳极为 不溶性金属，因而阳极尺寸、阳极形状对电镀的影 响更为明显；同时，电镀产品的形状、挂具的形状、 零件在挂具上的分布、镀槽的大小和形状也是影响 镀铬的重要指标；这些与尺寸和形状位置关联的指 标就是几何因素。在分析故障时，工艺人员往往会 更多地重视化学因素的影响，而几何因素的影响也 会通过化学因素表现出来，如果仅仅从化学因素去 试图解决，是不能达到目的的。
