电解浸蚀

(一)概述

    电解浸蚀是将零件放在浸蚀液中，通过电解作用除去金属表面的锈层或氧化皮的方法，这种方法的原理、工艺过程、设备和电解除油相似。电解浸蚀可以缩短除锈的时间，提高效率。同时，电解液中的酸液浓度变化小，可以减少酸的消耗量，电解浸蚀特别适用于连续生产的电镀作业，可大大提高效率。电解浸蚀与电解除油一样有电流、电力的分布，及装卸零件等问题。在方法上同样有阳极和阴极电解浸蚀，还有PR法浸蚀等。在生产实际中，对厚的锈层或氧化皮多采用酸法浸蚀，对薄的锈及氧化膜、污物及脱漆多采用碱液浸蚀的方法去除。此外，电解浸蚀时，清除锈层物的效果与锈蚀物的组织结构和种类有关，对那些厚而平整致密的氧化皮，直接进行电解浸蚀可能效果不佳，最好先用硫酸溶液进行化学浸蚀，使氧化皮松动之后，再进行电解浸蚀，效果更快、更好。如果零件表面的氧化皮层是疏松多孔的，直接进行电解浸蚀，则效果更好。
(二)电解浸蚀的机理和方法

    1.阴极电解浸蚀

    电解浸蚀和电解除油一样都是通过电流的作用进行处理的，但也有些不同。阴极电解浸蚀是将零件作为阴极连接辅助阳极，通电后阴极表面发生电极反应：

        Fe³+(不溶)+e-→Fe²+(可溶)

                   2H⁺+2e→H₂↑(逸出)

    从反应式可看出，零件表面固体膜层中的难溶金属高价离子，被还原变成低价的离子溶入浸蚀液内，同时溶液中的氢离子不断地被还原成氢气，这大量的氢气冲刷和剥离表面的氧化膜层，使其松动脱落，而最终把锈层除去。阴极浸蚀对零件不产生腐蚀，零件的尺寸不会改变，但是存在氢脆的危险性，故对高强度钢及对氢脆敏感的合金钢零件不宜采用阴极浸蚀的方法。同时，浸蚀液中的金属杂质有可能吸附到阴极表面沉积，不易清洗，影响镀层质量。

    2.阳极电解浸蚀

    阳极电解浸蚀是将零件作为阳极与辅助阳极连接，通电后，阳极表面的氧化膜层内夹杂的金属原子溶解，生成低价易溶的金属离子。固体膜层中难溶的氧化物与浸蚀液作用产生易溶的物质而溶解。阳极表面不断产生氧气放出冲刷并剥离氧化膜层，促进锈层的溶解脱落，其反应式如下：

        Fe—2e→ Fe²⁺
        40H^-→O₂↑+2H₂O+4e

    在阳极的氧化过程中，除了溶解夹杂在氧化膜层中的金属原子外，也可能使基体金属表面产生氧化而受到腐蚀，也就是通常所说的过浸蚀。因此，对于易受腐蚀的金属材料，以及形状复杂、尺寸精度要求高的零件不宜采用阳极浸蚀的方法。

    3.阴极、阳极联合浸蚀

    为了避免受阴极浸蚀和阳极浸蚀的缺点影响，发挥两种方法的优势，在实际应用中常采用联合浸蚀的方法，例如，在硫酸型的浸蚀液中先用阴极浸蚀将氧化皮基本除干净，然后再转入阳极浸蚀，在最短的时间内，将表面沉积物清除，并减少或消除氢脆。

    4. PR法电解浸蚀

    PR法电解浸蚀就是利用计时器控制阴极、阳极联合处理的方法，将阴极处理和阳极处理互相周期性地进行处理，两种方法的处理时间长短可通过试验根据最佳的效果而定。

(三)电解浸蚀液的配方及工艺条件

    电解浸蚀液的配方及工艺条件列于表3-31中。

    表3-31中配方4里添加约2%(质量分数)的氯化钠是因为阴极电解浸蚀时，基体金属无明显的腐蚀，所以加入适量的Cl^-,可以使钢铁零件表面的氧化皮容易疏松，并加快浸蚀速度，同时可在浸蚀液中添加适量的乌洛托品作为缓蚀剂，防止零件产生腐蚀。为了防止氢脆的发生，也可在浸蚀液中添加一些氢过电位较高的铅、锡盐类。通电除去氧化膜层之后，零件表面会沉积一层薄的铅或锡，由于氢不易在铅或锡上析出，所以这层薄的铅、锡膜可以防止金属的腐蚀并减少析氢，从而防止氢脆的发生。但是这层铅、锡膜必须除去，否则会影响电镀质量。因此阴极浸蚀后，必须在下列配方的碱性溶液中进行阳极电解，以便去除表面的铅、锡。

配方如下：

        氢氧化钠        85g/L        温度             50～60℃

        磷酸钠           30g/L    阳极电流密度    5～7A/dm²

    阴极浸蚀法特别适用于去除热处理后的氧化皮。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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