|
|
滚镀时零件只有位于表面才能实际受镀，而位于内层则电化学反应基本停止，这就存在的问题。
把滚镀时零件位于表层的有效受镀时间占整个施镀时间的比例，称作滚镀效率，如下式所示。
η=θ1/θ×100%
式中 η——滚镀效率;
θ1——滚镀的有效受镀时间;
θ——滚镀的电镀时间(施镀时间)。
显然，滚镀效率不能是百分之百，即滚镀不能满效工作。则与挂镀相比，滚镀的镀层沉积速度慢，电镀时间长。
这样不仅影响滚镀生产效率的提高，对于高品质要求的零件如钕铁硼滚镀，尤其在预镀或直接镀时还会因镀速慢影响镀层与基体的结合力。因此，有必要采取措施提高滚镀效率。
影响滚镀效率的因素是零件位于表层的实际受镀时间即θ1，只要θ1加长，则滚镀效率就可提高。而影响θ1的因素是零件位于表层的面积占全部镀件面积的比例λ，只要λ大θ1就会加长。
因一定的零件其全部零件面积是一定的，而表层零件面积和内层零件面积可根据情况变化，则增加零件位于表层的的面积即可使λ增大，则θ1增大，滚镀效率提高。
滚筒容积相同但尺寸不同，当装载相同数量的同一种零件时，其表层零件面积是不同的。
一般，滚筒细长些比粗短些表层零件面积大，这一点很重要，都遵循这个原则，不管大滚筒还是小滚筒。
例如，六角形滚筒容积同样约为9.5L，滚筒1(450×Φ180mm)与滚筒2(300×Φ220mm)相比，当同样装载1/3同一种零件时，两种滚筒的表层零件面积有着较大的差别。
为便于计算，现将六角形滚筒装载量1/3和1/2时表层零件的有效受镀面积精确计算公式S列表如下。
表中ρ为滚筒开孔率，这里设定ρ为25%;a为复杂系数，表示真实面积比其平面面积大的程度,这里设定零件为直径Ф50mm、内孔Ф22mm、厚度2.3mm、每只重量28.5g的铁垫圈，其a为1.8。
下文设定ρ和a与此相同。
根据表中公式，当滚筒装载量1/3时，滚筒1的零件有效受镀面积S1=(1.732+2.5ρ)arl=(1.732+2.5×25%)×1.8×1.8/2×4.5≈17dm2;滚筒2的零件有效受镀面积S2=(1.732+2.5ρ)arl=(1.732+2.5×25%)×1.8×2.2/2×3≈14dm2。
由此可知，在容积相同、装载1/3同一种零件时，滚筒1比滚筒2的零件有效受镀面积大。此时因全部镀件面积是相同的，则滚筒1比滚筒2的λ大，则使用滚筒1比滚筒2滚镀效率高。
所以，滚筒尺寸是卧式滚镀的一个很关键的要素，其合理与否关系到滚镀效率和镀层质量。
生产中不乏有提出滚筒尺寸600×Φ500mm甚至100×Φ150mm的例子，其理由是增加直径比增加长度使得滚筒容量增加显著，或为迎合现有的镀槽、场地等而这样做，这是没有考虑粗短型滚筒对滚镀效率和镀层质量造成的影响。
同样一只滚筒装载量不同，其表层零件面积与全部零件面积的比例λ是不同的。
一般，滚筒装载量小比滚筒装载量大其λ值要大，则滚筒装载量大滚镀效率低。
所以，生产中常见滚筒装载量超标时电镀时间会很长。现仍以上述设定的ρ和a为例，比较380×Φ240mm滚筒在1/3和1/2两种装载量时的λ值。
上述铁垫圈的公斤面积
①滚筒装载量1/3时：此时上述铁垫圈重约10kg,则其全部镀件面积S=10kg×13dm2/kg=130dm2。其镀件有效受镀面积S1=(1.732+2.5ρ)arl=(1.732+2.5×25%)×1.8×2.4/2×3.8≈19dm2。则其λ=S1/S×100%≈15%。
②滚筒装载量1/2时：此时上述铁垫圈重约15kg,则其全部镀件面积S=15kg×13dm2/kg=195dm2。其镀件有效受镀面积S1=(1.732+3ρ)arl=(1.732+3×25%)×1.8×2.4/2×3.8≈20dm2。则其λ=S1/S×100%≈10%。
由上述计算结果可知，滚筒装载量小比装载量大其λ值要大。这是因为随滚筒装载量的增大，其全部镀件面积增大的幅度比有效受镀面积增大的幅度大，则λ值减小，则滚镀效率降低。
所以，从滚镀效率的角度讲，滚筒装载量越小越好。但滚筒装载量太小，一方面产能低，一方面可能造成零件与阴极导电钉接触不良。
一般，滚筒装载量以滚筒容积的1/3～2/5为宜，过多过少均不合适。
滚筒大小
不同大小的滚筒，其表层零件面积与全部零件面积的比例λ是不同的。
一般，滚筒越小其λ值越大，则滚镀效率越高，反之亦反。所以，生产中常见滚镀精密零件或高要求零件时，总会尽可能选择尺寸小一点的滚筒，以利于提高滚镀效率和镀层质量。
现仍以上述设定的ρ和a为例，比较280×Φ180mm和380×Φ240mm两种滚筒在1/3装载量时的λ值。
①280×Φ180mm滚筒：此时上述铁垫圈重约5kg,则其全部镀件面积S=5kg×13dm2/kg=65dm2。其镀件有效受镀面积S1=(1.732+2.5ρ)arl=(1.732+2.5×25%)×1.8×1.8/2×2.8≈11dm2。则其λ=S1/S×100%≈17%。
② 380×Φ240mm滚筒：由以上计算可知，380×Φ240mm滚筒装载量1/3时，其λ值约为15%。
由此可知，滚筒小比滚筒大其λ值要大。
这是因为随滚筒尺寸的增大，其全部镀件面积增大的幅度比有效受镀面积增大的幅度大，则λ值减小，则滚镀效率降低。
所以，生产中滚镀精密零件或高要求零件时选择尺寸小一点的滚筒是合理的。
滚筒开孔率
这点比以上三点更容易理解。因为对于某固定的滚筒，在装载一定数量的零件时其全部镀件面积是一定的，则滚筒开孔率越高，镀件有效受镀面积就越大，λ值就越大，则滚镀效率就越高。
比如上述380×Φ240mm滚筒，在装载上述铁垫圈1/3、滚筒开孔率25%时λ值为15%。如果将滚筒开孔率提高到35%，则：镀件有效受镀面积S1=(1.732+2.5ρ)arl=(1.732+2.5×35%)×1.8×2.4/2×3.8≈21dm2,则其λ=S1/S×100%≈16.5%。
所以，增加滚筒开孔率可直接增大λ值，则滚镀效率提高。另外，滚筒开孔率提高后更重要的一点是，滚筒透水性改善，则滚筒内主金属离子补充的阻力减小，阴极电流效率提高，因而可提高电流密度上限，加快镀层沉积速度。
并且，滚筒开孔率总是随滚筒开孔的结构和排列方式变化的，而滚筒开孔的结构和排列方式对减小孔眼处的瞬时电流密度又有很大关系。篇幅所限，关于这方面的内容将在后期的文章中介绍。
综上所述，提高滚镀效率可以从滚筒尺寸、滚筒装载量、滚筒大小、滚筒开孔率等多方面采取措施。
当然，生产中难免存在镀件产量高、要求低的情况，则可能无法顾及某些原则，比如滚筒小一点、装载量少一点等。
这就需要具体问题具体分析，不好一以贯之。但对提高滚镀效率的措施做到心中有数是必要的，便于实际操作时根据情况灵活运用。
注：因目前的滚镀件面积计算方法存在缺陷，文中的某些计算结果可能有误差，但不妨碍对比，计算结果可能不精确，对比结果是准确的。 |
