實用滾鍍技術基礎

滾鍍是將分散的小零件集中起來進行電鍍的，相比于落后的小零件掛鍍或籃筐鍍等生產方式，節省了勞動力，提高了生產效率，使小零件的規?；I生產得以實現，是個了不起的成就。并且滾鍍的鍍層表面質量好，鍍層厚度波動性小，占地面積小，通用性強，這使其優越性進一步擴大。
但是事物總是一分為二的，我們在享受滾鍍帶來的“紅利”的同時，也會被迫承受其“副作用”——滾鍍的缺陷。比如，滾鍍相對于掛鍍施鍍時間長，施鍍難度大，鍍層均勻性差，零件低電流密度區鍍層質量差，槽電壓高等，從而影響了滾鍍產品質量和生產效率的提高。所以，需要采取措施解決或改善滾鍍的問題，降低其不利影響或危害，以充分發揮滾鍍的優越性，使其更好地服務于生產。
針對滾鍍施鍍時間長的問題。首先，混合周期的存在使滾鍍的受鍍效率達不到100%，這會造成施鍍時間的增長；其次，滾筒的封閉結構制約電流開不大，則鍍速慢，也會造成施鍍時間長。所以首先，需要采取措施減少混合周期的不利影響，使零件有更多的機會和時間位于表層；其次，采取措施改善滾筒的封閉結構，充分利用好零件位于表層的機會，使用大電流，以加快鍍速。如此滾鍍的施鍍時間才能縮短，生產效率才能提高。
筆者從事滾鍍工作逾三十年，接觸不同的滾鍍生產較多，深感滾鍍基礎知識普及不足，造成走彎路，事倍功半，甚至帶來不必要的損失。比如，滾鍍某特殊材質的零件，不顧及混合周期和滾筒封閉結構的影響，盲目追求高大上，結果鍍層質量多年上不去，產品無競爭力，企業損失慘重。這樣的例子很多，往往產生很大的影響。所以傳播滾鍍知識，普及、推廣滾鍍技術，使更多的人掌握滾鍍工藝的基本技能，從而解決滾鍍生產中存在的問題意義重大。希望《實用滾鍍技術基礎》這本書能夠起到一定作用。
全書共分五章。第一章為滾鍍的基礎知識，包括滾鍍的概念、特征、分類、優缺點以及滾鍍的溶液、工藝條件等。第二、三、四章為滾鍍的基礎理論，包括滾鍍的電流密度、混合周期及結構缺陷等，對滾鍍存在的諸多問題進行剖析，并主要從槽外控制角度，采取多方面措施，以便對生產起到一定的指導作用。第五章是滾鍍技術的應用舉例。釹鐵硼表面具有特殊的物理化學性質，比普通鋼件滾鍍難度更大，講究更多，是小零件滾鍍的典型。
本書在編寫過程中得到了向榮先生的精心指導和大力支持，熊剛先生審閱了全稿，并提出許多寶貴的意見，劉偉先生審閱了第五章釹鐵硼零件滾鍍，對部分內容的修改或補充提出了意見，林大剛先生和郝洪申先生提供了許多來自一線的生產實例，筆者在此一并表示衷心的感謝!
鑒于目前滾鍍暫無已形成共識的系統性理論，同時囿于作者的水平，書中很多內容系一家之言，難免有疏漏之處，還望廣大讀者、專家批評指正。

侯進

侯進，高工，邯鄲市大舜電鍍設備有限公司總工程師。從事滾鍍技術和裝備制造工作近三十年，積累了豐富的現場滾鍍生產經驗。 研發CZD型振鍍機，獲國家實用新型專利，填補了國內空白。解決或大大改善了滾鍍的結構缺陷難題，使高品質要求小零件的電鍍質量得到大大的提升，為小零件電鍍技術的發展做出了貢獻。 獨立完成滾鍍專著——《滾鍍工藝技術與應用》，對多年來滾鍍技術發展過程中取得的經驗、成果等進行總結，并完善成冊。為滾鍍生產、工藝研發及裝備制造等人員提供了極有價值的參考，使眾多業者受益，社會效益顯著。 在國內專業刊物發表滾鍍相關論文十多篇，多次在國內大型電鍍學術年會做重要技術報告，為國內大型軍工企業一線操作人員做滾鍍技術培訓，對國內眾多釹鐵硼電鍍企業進行技術指導，等等。 研發了釹鐵硼滾鍍專用設備，尤其新一代釹鐵硼滾鍍專用滾筒，大大提高了滾鍍使用的電流，鍍層沉積速度加快，同時鍍層均勻度大大提高，使困擾了多年的釹鐵硼滾鍍產能低下、鍍層質量差等問題得到較大程度的解決或改善。

滾鍍是小零件電鍍的主要加工方式。本書全面介紹了滾鍍技術的基本知識，包括滾鍍的概念、特征、分類、優缺點以及滾鍍的溶液、工藝條件等；滾鍍的基礎理論，包括滾鍍的電流密度、混合周期及結構缺陷等；典型滾鍍技術的應用——釹鐵硼零件的滾鍍。在肯定滾鍍優越性的同時，提出傳統滾鍍存在的問題，并主要從槽外控制角度采取措施解決或改善問題，以利于實際的滾鍍生產。
本書適合滾鍍生產一線人員閱讀，對從事滾鍍相關工作，如滾鍍工藝研發、推廣及設備制造等人員具有參考價值，也可作為高等院校相關專業師生參考用書。

第一章　滾鍍的基礎知識001
第一節什么是滾鍍002
一、電鍍與電極反應002
二、滾鍍與滾鍍裝置005
第二節滾鍍的基本特征007
一、使用專用滾筒008
二、在滾動狀態下受鍍009
三、間接導電方式013
第三節不同類別的滾鍍方式013
一、臥式滾鍍014
二、傾斜式滾鍍018
三、振動電鍍020
四、三種方式總結025
第四節小零件的其他施鍍方式026
一、筐鍍、篩網鍍、布兜鍍026
二、搖鍍029
三、噴泉電鍍029
四、攪龍滾鍍030
第五節值得大書的一筆——滾鍍的優點031
一、節省勞動力，提高勞動生產效率031
二、鍍層表面質量好032
三、鍍層厚度波動性小032
四、占地面積小033
五、通用性好，適用范圍廣034
第六節不可小覷的問題——滾鍍的缺陷034
一、電流密度控制方面的缺陷034
二、混合周期造成的缺陷035
三、滾鍍的結構缺陷036
四、間接導電方式造成的缺陷037
第七節滾鍍溶液的特殊性039
一、簡單鹽鍍液——滾鍍溶液的偏好039
二、主鹽含量有講究040
三、添加劑不一般043
四、導電鹽和緩沖劑044
第八節滾鍍的工藝條件044
一、溶液溫度044
二、溶液pH值047
三、滾筒轉速047
第九節傳統的滾筒開孔方式——圓孔048
一、直孔與斜孔048
二、雙層套孔049
第十節全浸式滾筒051
一、什么是全浸式滾筒051
二、滾鍍溶液的更新與排氣052
三、合適的滾筒浸沒位置053
第十一節滾鍍的陰極導電方式054
一、“象鼻”式陰極055
二、“圓盤”式陰極056

第二章　滾鍍電流密度定量控制058
第一節電流密度定量控制的意義——又好又快059
一、什么是電流密度059
二、控制電壓還是電流060
三、電流密度定量控制的重要性062
第二節掛鍍電流密度控制方法064
一、掛鍍負載總面積的確定064
二、掛鍍電流密度的確定065
第三節電流密度“困難戶”——滾鍍066
一、電流密度定量控制——老大難066
二、電流開不大——難兄068
三、電流上不去——難弟069
第四節通行的滾鍍電流密度控制方法——按全部零件面積計070
一、滾鍍負載總面積的確定070
二、滾鍍電流密度的確定074
三、優缺點076
第五節科學的滾鍍電流密度控制方法——按有效受鍍面積計077
一、有效受鍍面積的確定077
二、電流密度的確定081
三、應用舉例082
四、優缺點084
第六節簡易的滾鍍電流密度控制方法——按筒計085
第七節滾鍍電流開不大的絆腳石——“滾筒眼子印”087
一、什么是“滾筒眼子印”088
二、“滾筒眼子印”溯源089
三、對“滾筒眼子印”說不091
第八節滾鍍電流上不去誰之過097
一、滾筒的封閉結構097
二、整流器選型098
三、鍍液或操作條件099
第九節滾鍍到底應該穩流還是穩壓100
一、穩總電流還是電流密度100
二、如果采用穩流101
三、如果采用穩壓104

第三章　滾鍍混合周期影響利與弊106
第一節概述107
第二節混合周期對鍍層厚度波動性的影響109
一、兩個容易混淆的概念109
二、對鍍層厚度波動性的影響111
三、厚度變異系數112
第三節混合周期對施鍍時間的影響114
一、受鍍效率114
二、有效受鍍面積比115
三、對施鍍時間的影響115
四、混合周期關系式116
第四節減小混合周期不利影響的措施(一)——增大有效受鍍面積比117
一、滾筒尺寸117
二、滾筒大小119
三、滾筒裝載量124
四、滾筒開孔率125
第五節減小混合周期不利影響的措施(二)——減小鍍層厚度波動性126
一、滾筒轉速126
二、滾筒橫截面形狀129
第六節減小混合周期不利影響的措施(三)——采用振動電鍍131
第七節滾鍍防“貼片”措施知多少134

第四章　滾鍍結構缺陷的危害與應對措施139
第一節概述140
第二節金屬電沉積過程142
一、金屬電沉積步驟142
二、金屬電沉積速度143
三、液相傳質步驟145
第三節滾鍍結構缺陷的危害(一)——鍍層沉積速度慢147
一、鍍速慢的原因147
二、應用舉例148
第四節滾鍍結構缺陷的危害(二)——鍍層均勻性差150
一、二次電流分布150
二、鍍層均勻性差151
三、低電流密度區鍍層質量差152
四、應用舉例153
第五節滾鍍結構缺陷的危害(三)——槽電壓高155
一、槽電壓高的原因155
二、槽電壓高的危害156
第六節改善滾鍍結構缺陷的措施(一)——改進筒壁開孔157
一、方孔157
二、網孔160
三、槽孔161
四、橄欖滾筒162
五、開放臥式滾筒163
第七節改善滾鍍結構缺陷的措施(二)——向滾筒內循環噴流163
一、結構特點164
二、作用機理164
三、應用舉例165
第八節改善滾鍍結構缺陷的措施(三)——采用振動電鍍168
第九節滾鍍電流不加大鍍速會加快嗎170
第十節影響滾鍍鍍層均勻性的因素172
一、二次電流分布的影響172
二、電流效率的影響173
三、金屬材料本身屬性的影響174
四、金屬材料表面狀態的影響174
第十一節影響滾鍍零件“低區走位”的因素175
一、鍍液因素175
二、設備因素176
三、操作條件的影響177
四、重金屬雜質的影響177
第十二節吃透這兩點才能吃透滾鍍177
一、滾鍍的混合周期178
二、滾鍍的結構缺陷179

第五章　釹鐵硼零件滾鍍181
第一節釹鐵硼表面處理技術182
一、金屬轉化膜182
二、金屬鍍層183
三、有機涂層與復合涂鍍層184
第二節鍍前處理185
一、倒角185
二、除油186
三、酸洗187
四、活化187
五、化學浸鍍188
六、關于超聲波處理190
第三節鍍鋅190
一、氯化鉀鍍鋅191
二、硫酸鹽鍍鋅+氯化鉀鍍鋅193
三、一次硫酸鹽鍍鋅194
四、堿性鋅酸鹽鍍鋅195
五、鋅鎳合金196
第四節單層鎳和雙層鎳199
一、單層鎳199
二、雙層鎳200
第五節“鎳+銅+鎳”鍍層202
一、預鍍鎳203
二、加厚銅+面鎳205
三、夾心銅207
第六節直接鍍銅與熱減磁208
一、材料本身對熱減磁的影響209
二、底鎳對熱減磁的影響210
三、直接鍍銅技術211
第七節化學鍍鎳214
第八節不合格鍍層的退除216
一、鋅鍍層的退除216
二、單鎳鍍層的退除217
三、“鎳+銅+鎳”鍍層的退除217
第九節釹鐵硼要求什么樣的滾筒219
一、表面化學性質的要求219
二、表面物理性質的要求220
三、產品形貌特點的要求221
四、生產效率的要求221
五、對滾筒可靠性的要求222
六、工藝特點的影響222
第十節選擇合適的生產線形式223
一、手工滾鍍生產線223
二、半自動滾鍍生產線225
三、自動滾鍍生產線225
第十一節釹鐵硼電鍍電源的選擇226
一、直流電流226
二、適合釹鐵硼的電流波形227
三、釹鐵硼電鍍電源228
四、電源配備方案230
第十二節影響釹鐵硼鍍層結合力的因素232
一、鍍前處理232
二、鍍液233
三、滾筒234
四、電流波形235
五、上鍍前諸多操作235
六、雙性電極236
七、吸附氫的影響236

參考文獻237

附錄　滾鍍知識小測驗（附試題分析和答案）238