实用滚镀技术基础

滚镀是将分散的小零件集中起来进行电镀的，相比于落后的小零件挂镀或篮筐镀等生产方式，节省了劳动力，提高了生产效率，使小零件的规模化工业生产得以实现，是个了不起的成就。并且滚镀的镀层表面质量好，镀层厚度波动性小，占地面积小，通用性强，这使其优越性进一步扩大。
但是事物总是一分为二的，我们在享受滚镀带来的“红利”的同时，也会被迫承受其“副作用”——滚镀的缺陷。比如，滚镀相对于挂镀施镀时间长，施镀难度大，镀层均匀性差，零件低电流密度区镀层质量差，槽电压高等，从而影响了滚镀产品质量和生产效率的提高。所以，需要采取措施解决或改善滚镀的问题，降低其不利影响或危害，以充分发挥滚镀的优越性，使其更好地服务于生产。
针对滚镀施镀时间长的问题。首先，混合周期的存在使滚镀的受镀效率达不到100%，这会造成施镀时间的增长；其次，滚筒的封闭结构制约电流开不大，则镀速慢，也会造成施镀时间长。所以首先，需要采取措施减少混合周期的不利影响，使零件有更多的机会和时间位于表层；其次，采取措施改善滚筒的封闭结构，充分利用好零件位于表层的机会，使用大电流，以加快镀速。如此滚镀的施镀时间才能缩短，生产效率才能提高。
笔者从事滚镀工作逾三十年，接触不同的滚镀生产较多，深感滚镀基础知识普及不足，造成走弯路，事倍功半，甚至带来不必要的损失。比如，滚镀某特殊材质的零件，不顾及混合周期和滚筒封闭结构的影响，盲目追求高大上，结果镀层质量多年上不去，产品无竞争力，企业损失惨重。这样的例子很多，往往产生很大的影响。所以传播滚镀知识，普及、推广滚镀技术，使更多的人掌握滚镀工艺的基本技能，从而解决滚镀生产中存在的问题意义重大。希望《实用滚镀技术基础》这本书能够起到一定作用。
全书共分五章。第一章为滚镀的基础知识，包括滚镀的概念、特征、分类、优缺点以及滚镀的溶液、工艺条件等。第二、三、四章为滚镀的基础理论，包括滚镀的电流密度、混合周期及结构缺陷等，对滚镀存在的诸多问题进行剖析，并主要从槽外控制角度，采取多方面措施，以便对生产起到一定的指导作用。第五章是滚镀技术的应用举例。钕铁硼表面具有特殊的物理化学性质，比普通钢件滚镀难度更大，讲究更多，是小零件滚镀的典型。
本书在编写过程中得到了向荣先生的精心指导和大力支持，熊刚先生审阅了全稿，并提出许多宝贵的意见，刘伟先生审阅了第五章钕铁硼零件滚镀，对部分内容的修改或补充提出了意见，林大刚先生和郝洪申先生提供了许多来自一线的生产实例，笔者在此一并表示衷心的感谢!
鉴于目前滚镀暂无已形成共识的系统性理论，同时囿于作者的水平，书中很多内容系一家之言，难免有疏漏之处，还望广大读者、专家批评指正。

侯进

侯进，高工，邯郸市大舜电镀设备有限公司总工程师。从事滚镀技术和装备制造工作近三十年，积累了丰富的现场滚镀生产经验。 研发CZD型振镀机，获国家实用新型专利，填补了国内空白。解决或大大改善了滚镀的结构缺陷难题，使高品质要求小零件的电镀质量得到大大的提升，为小零件电镀技术的发展做出了贡献。 独立完成滚镀专著——《滚镀工艺技术与应用》，对多年来滚镀技术发展过程中取得的经验、成果等进行总结，并完善成册。为滚镀生产、工艺研发及装备制造等人员提供了极有价值的参考，使众多业者受益，社会效益显著。 在国内专业刊物发表滚镀相关论文十多篇，多次在国内大型电镀学术年会做重要技术报告，为国内大型军工企业一线操作人员做滚镀技术培训，对国内众多钕铁硼电镀企业进行技术指导，等等。 研发了钕铁硼滚镀专用设备，尤其新一代钕铁硼滚镀专用滚筒，大大提高了滚镀使用的电流，镀层沉积速度加快，同时镀层均匀度大大提高，使困扰了多年的钕铁硼滚镀产能低下、镀层质量差等问题得到较大程度的解决或改善。

滚镀是小零件电镀的主要加工方式。本书全面介绍了滚镀技术的基本知识，包括滚镀的概念、特征、分类、优缺点以及滚镀的溶液、工艺条件等；滚镀的基础理论，包括滚镀的电流密度、混合周期及结构缺陷等；典型滚镀技术的应用——钕铁硼零件的滚镀。在肯定滚镀优越性的同时，提出传统滚镀存在的问题，并主要从槽外控制角度采取措施解决或改善问题，以利于实际的滚镀生产。
本书适合滚镀生产一线人员阅读，对从事滚镀相关工作，如滚镀工艺研发、推广及设备制造等人员具有参考价值，也可作为高等院校相关专业师生参考用书。

第一章　滚镀的基础知识001
第一节什么是滚镀002
一、电镀与电极反应002
二、滚镀与滚镀装置005
第二节滚镀的基本特征007
一、使用专用滚筒008
二、在滚动状态下受镀009
三、间接导电方式013
第三节不同类别的滚镀方式013
一、卧式滚镀014
二、倾斜式滚镀018
三、振动电镀020
四、三种方式总结025
第四节小零件的其他施镀方式026
一、筐镀、筛网镀、布兜镀026
二、摇镀029
三、喷泉电镀029
四、搅龙滚镀030
第五节值得大书的一笔——滚镀的优点031
一、节省劳动力，提高劳动生产效率031
二、镀层表面质量好032
三、镀层厚度波动性小032
四、占地面积小033
五、通用性好，适用范围广034
第六节不可小觑的问题——滚镀的缺陷034
一、电流密度控制方面的缺陷034
二、混合周期造成的缺陷035
三、滚镀的结构缺陷036
四、间接导电方式造成的缺陷037
第七节滚镀溶液的特殊性039
一、简单盐镀液——滚镀溶液的偏好039
二、主盐含量有讲究040
三、添加剂不一般043
四、导电盐和缓冲剂044
第八节滚镀的工艺条件044
一、溶液温度044
二、溶液pH值047
三、滚筒转速047
第九节传统的滚筒开孔方式——圆孔048
一、直孔与斜孔048
二、双层套孔049
第十节全浸式滚筒051
一、什么是全浸式滚筒051
二、滚镀溶液的更新与排气052
三、合适的滚筒浸没位置053
第十一节滚镀的阴极导电方式054
一、“象鼻”式阴极055
二、“圆盘”式阴极056

第二章　滚镀电流密度定量控制058
第一节电流密度定量控制的意义——又好又快059
一、什么是电流密度059
二、控制电压还是电流060
三、电流密度定量控制的重要性062
第二节挂镀电流密度控制方法064
一、挂镀负载总面积的确定064
二、挂镀电流密度的确定065
第三节电流密度“困难户”——滚镀066
一、电流密度定量控制——老大难066
二、电流开不大——难兄068
三、电流上不去——难弟069
第四节通行的滚镀电流密度控制方法——按全部零件面积计070
一、滚镀负载总面积的确定070
二、滚镀电流密度的确定074
三、优缺点076
第五节科学的滚镀电流密度控制方法——按有效受镀面积计077
一、有效受镀面积的确定077
二、电流密度的确定081
三、应用举例082
四、优缺点084
第六节简易的滚镀电流密度控制方法——按筒计085
第七节滚镀电流开不大的绊脚石——“滚筒眼子印”087
一、什么是“滚筒眼子印”088
二、“滚筒眼子印”溯源089
三、对“滚筒眼子印”说不091
第八节滚镀电流上不去谁之过097
一、滚筒的封闭结构097
二、整流器选型098
三、镀液或操作条件099
第九节滚镀到底应该稳流还是稳压100
一、稳总电流还是电流密度100
二、如果采用稳流101
三、如果采用稳压104

第三章　滚镀混合周期影响利与弊106
第一节概述107
第二节混合周期对镀层厚度波动性的影响109
一、两个容易混淆的概念109
二、对镀层厚度波动性的影响111
三、厚度变异系数112
第三节混合周期对施镀时间的影响114
一、受镀效率114
二、有效受镀面积比115
三、对施镀时间的影响115
四、混合周期关系式116
第四节减小混合周期不利影响的措施(一)——增大有效受镀面积比117
一、滚筒尺寸117
二、滚筒大小119
三、滚筒装载量124
四、滚筒开孔率125
第五节减小混合周期不利影响的措施(二)——减小镀层厚度波动性126
一、滚筒转速126
二、滚筒横截面形状129
第六节减小混合周期不利影响的措施(三)——采用振动电镀131
第七节滚镀防“贴片”措施知多少134

第四章　滚镀结构缺陷的危害与应对措施139
第一节概述140
第二节金属电沉积过程142
一、金属电沉积步骤142
二、金属电沉积速度143
三、液相传质步骤145
第三节滚镀结构缺陷的危害(一)——镀层沉积速度慢147
一、镀速慢的原因147
二、应用举例148
第四节滚镀结构缺陷的危害(二)——镀层均匀性差150
一、二次电流分布150
二、镀层均匀性差151
三、低电流密度区镀层质量差152
四、应用举例153
第五节滚镀结构缺陷的危害(三)——槽电压高155
一、槽电压高的原因155
二、槽电压高的危害156
第六节改善滚镀结构缺陷的措施(一)——改进筒壁开孔157
一、方孔157
二、网孔160
三、槽孔161
四、橄榄滚筒162
五、开放卧式滚筒163
第七节改善滚镀结构缺陷的措施(二)——向滚筒内循环喷流163
一、结构特点164
二、作用机理164
三、应用举例165
第八节改善滚镀结构缺陷的措施(三)——采用振动电镀168
第九节滚镀电流不加大镀速会加快吗170
第十节影响滚镀镀层均匀性的因素172
一、二次电流分布的影响172
二、电流效率的影响173
三、金属材料本身属性的影响174
四、金属材料表面状态的影响174
第十一节影响滚镀零件“低区走位”的因素175
一、镀液因素175
二、设备因素176
三、操作条件的影响177
四、重金属杂质的影响177
第十二节吃透这两点才能吃透滚镀177
一、滚镀的混合周期178
二、滚镀的结构缺陷179

第五章　钕铁硼零件滚镀181
第一节钕铁硼表面处理技术182
一、金属转化膜182
二、金属镀层183
三、有机涂层与复合涂镀层184
第二节镀前处理185
一、倒角185
二、除油186
三、酸洗187
四、活化187
五、化学浸镀188
六、关于超声波处理190
第三节镀锌190
一、氯化钾镀锌191
二、硫酸盐镀锌+氯化钾镀锌193
三、一次硫酸盐镀锌194
四、碱性锌酸盐镀锌195
五、锌镍合金196
第四节单层镍和双层镍199
一、单层镍199
二、双层镍200
第五节“镍+铜+镍”镀层202
一、预镀镍203
二、加厚铜+面镍205
三、夹心铜207
第六节直接镀铜与热减磁208
一、材料本身对热减磁的影响209
二、底镍对热减磁的影响210
三、直接镀铜技术211
第七节化学镀镍214
第八节不合格镀层的退除216
一、锌镀层的退除216
二、单镍镀层的退除217
三、“镍+铜+镍”镀层的退除217
第九节钕铁硼要求什么样的滚筒219
一、表面化学性质的要求219
二、表面物理性质的要求220
三、产品形貌特点的要求221
四、生产效率的要求221
五、对滚筒可靠性的要求222
六、工艺特点的影响222
第十节选择合适的生产线形式223
一、手工滚镀生产线223
二、半自动滚镀生产线225
三、自动滚镀生产线225
第十一节钕铁硼电镀电源的选择226
一、直流电流226
二、适合钕铁硼的电流波形227
三、钕铁硼电镀电源228
四、电源配备方案230
第十二节影响钕铁硼镀层结合力的因素232
一、镀前处理232
二、镀液233
三、滚筒234
四、电流波形235
五、上镀前诸多操作235
六、双性电极236
七、吸附氢的影响236

参考文献237

附录　滚镀知识小测验（附试题分析和答案）238