等線鍍鎘層綜合應用性能較為突出，因而在眾多工程領(lǐng)域具有良好應用。然而，電鍍鎘工藝本身會對人體健康及環(huán)境造成較大危害。因此，需要尋求新的替代工藝。經(jīng)驗證，在眾多電鍍工藝中，電鍍鋅鎳合金鍍層是最適合替代電鍍鎘的。

    金屬鍍層的電化學沉積法具有眾多優(yōu)勢。首先，成本較低。其次，可以通過調(diào)整電鍍工藝參數(shù)來控制鍍層的膜厚。再者，與物理沉積方式相比，電鍍工藝也可以提高沉積速率。然而，一些復雜幾何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品電鍍時會影響電鍍層分布的效果。當電鍍尺寸較大的產(chǎn)品時，通過測試產(chǎn)品表面鍍層的膜厚情況，往往會發(fā)現(xiàn)電流密度、鍍層厚度分布不均勻及合金鍍層中鎳金屬含量差異較大等嚴重問題 （圖1）

圖1  飛機起落架部件的3D幾何形狀比較電鍍時間對膜厚分布的影響

    要解決這些問題不能單純地只靠改變電鍍參數(shù)（例如電鍍時間）：

    電鍍層過厚（紅色區(qū)域）和電鍍層較薄（藍色區(qū)域），即使是不同尺寸大小的產(chǎn)品，問題同樣存在。

    從圖2的柱狀圖中我們可以看到產(chǎn)品需要電鍍面區(qū)域、不同膜厚分布占的百分比，以及鋅鎳合金鍍層中鎳金屬的含量（紅色—超出標準區(qū)域，綠色—在標準范圍之內(nèi)）

圖2 需要電鍍面區(qū)域膜厚及鎳金屬含量的百分比

    電鍍鎘或者電鍍鋅鎳合金工藝中產(chǎn)生的電鍍層過厚或過薄的比例其實是可以通過使用相同結(jié)構(gòu)的輔助工具來優(yōu)化并控制的。也就是說，之前用于電鍍鎘的電鍍輔助工具也可以在電鍍鋅鎳合金工藝中使用。

    這個項目是要設(shè)計一些合適的輔助工具，它在飛機起落架部件電鍍鎘和電鍍鋅鎳合金工藝過程中均可使用。這些電鍍輔助工具的設(shè)計與優(yōu)化是通過計算機仿真技術(shù)來達到的。在這種計算機輔助設(shè)計的優(yōu)化下，我們有幾重目標：滿足膜厚要求（鎘：min=10um，max=25um），盡可能地優(yōu)化總的電鍍時間，盡可能地讓電鍍輔助工具更加簡單、實用。這都可以通過一種基于計算機模擬膜厚的技術(shù)實現(xiàn)，即Elysca PlatingManager電鍍仿真軟件。

    這些輔助工具主要是依賴兩組活性部件：一，用于縮小產(chǎn)品膜厚過厚區(qū)域的絕緣屏蔽體，二，根據(jù)產(chǎn)品的實際情況而設(shè)計的輔助象形陽極（除了主要陽極之外的）（圖3）

圖3 該項目的輔助工具：電流遮蔽和輔助象形陽極（除了主陽極之外的）

    同樣的電鍍輔助工具也可用在電鍍鋅鎳合金工藝中（鋅鎳合金膜厚標準：min = 7 ?um, max = 15 um）。在這種情況下，合金中鎳金屬的含量需要嚴格控制，因為電鍍鋅鎳合金是一種異常共沉積現(xiàn)象。在電鍍輔助工具的幫助下，鋅鎳合金鍍層的膜厚和鎳含量（12%--15%）都會控制在給定范圍之內(nèi)。但是，如果鎳金屬含量超出規(guī)定范圍，這時我們既要考慮到電鍍鋅鎳合金的工藝參數(shù)的變化，也要考慮輔助工具相對與之前電鍍鎘時的一些區(qū)別，并加以優(yōu)化。以上這些通過使用Elsyca PlatingManager電鍍仿真軟件可以快速實現(xiàn)。

    參考文獻

    1.Characterization of a Zinc/Nickel plating bath, Paulo Vieira, Bart Van Den Bossche, Alan Rose, Plating&Surface Finishing, December 2009

    2.Elsyca PlatingManager: http://www.elsycaplatingmanager.com/

    3.www.elsyca.com <http://www.elsyca.com> / info@elsyca.com <mailto:info@elsyca.com>