七、電鍍設(shè)備
釹鐵硼電鍍設(shè)備與普通電鍍設(shè)備無本質(zhì)區(qū)別，但因釹鐵硼特殊的表面物理化學(xué)性質(zhì)，釹鐵硼電鍍設(shè)備又有其自身的特殊性。
1．滾筒
滾筒是滾鍍設(shè)備的核心部件，其實不僅僅釹鐵硼，其他零件也一樣，選用的滾筒是否合理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響至關(guān)重要。只是釹鐵硼滾筒比普通零件滾筒的講究更多一些，主要表現(xiàn)在滾筒尺寸(或大小)、滾筒轉(zhuǎn)速及滾筒透水性等幾方面。
(1)滾筒尺寸(或大小)
滾筒尺寸(或大小)的選擇主要受釹鐵硼材質(zhì)兩種特性的影響：①釹鐵硼零件極易氧化，因此施鍍開始后應(yīng)盡快上鍍，以阻止其表面氧化進(jìn)程，提高鍍層結(jié)合力，從滾筒的角度講，零件的混合周期越短，上鍍速度就越快，所以釹鐵硼滾筒應(yīng)為零件提供盡可能短的混合周期；②釹鐵硼材質(zhì)脆性大，因此零件在滾筒內(nèi)的翻動不能太強(qiáng)烈，否則表面容易受到不同程度的損傷。
由此不難看出，符合以上兩點要求的其實是一種小滾筒。小滾筒可為零件提供短的混合周期，上鍍速度快，則鍍層結(jié)合力好。同時，小滾筒對零件的翻動強(qiáng)度小，則零件受損輕。實踐證明，釹鐵硼電鍍采用小滾筒，可獲得結(jié)合力及表面質(zhì)量好的鍍層，而采用大滾筒則相反。
但小滾筒產(chǎn)能低，生產(chǎn)效率低，所以釹鐵硼滾筒尺寸(或大小)選擇的關(guān)鍵，是在鍍層品質(zhì)與滾筒產(chǎn)能之間找到一種平衡，該平衡應(yīng)同時滿足釹鐵硼電鍍“質(zhì)”和“量”的雙重要求。從多年的生產(chǎn)實踐看，釹鐵硼滾筒的載重量以3～5kg(指標(biāo)準(zhǔn)零件重量，釹鐵硼加鋼球陪鍍后可能超過此數(shù))為宜。過大，鍍層結(jié)合力差、零件容易磕角或磕邊、品質(zhì)差；過小，滾筒產(chǎn)能低。
選用小滾筒固然可以滿足釹鐵硼電鍍高品質(zhì)的要求，但3～5kg的滾筒若用于規(guī)?；a(chǎn)，則恐怕問題很大。比如，某釹鐵硼廠每天滾鍍鋅量在1t左右，用3～5kg的滾筒去滿足1t/天的生產(chǎn)量(每滾筒的施鍍時間約1.5～2h)，則只有增加滾筒數(shù)量，一般需要五六十只甚至更多。區(qū)區(qū)1t滾鍍鋅活兒，卻需要這么大數(shù)量的小滾筒，無疑沒能較好地發(fā)揮滾鍍勞動生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢。而普通鋼件同樣滾鍍1t活兒（普通鋼件可以采用大滾筒），可能需要兩三個滾筒就夠。所以，釹鐵硼電鍍是靠滾筒尺寸小且數(shù)量多來滿足其“質(zhì)”和“量”的雙重要求的，釹鐵硼滾筒的“小”而“多”，構(gòu)成了釹鐵硼電鍍的一大特色。
(2) 滾筒轉(zhuǎn)速
釹鐵硼滾筒選擇合適轉(zhuǎn)速的難點在于，既希望轉(zhuǎn)速快以縮短零件的混合周期，又希望轉(zhuǎn)速慢以減輕零件表面的受損程度。這是一個兩難的、矛盾的選擇。使用直徑小一些的滾筒可使該難題得到一定的解決。因為滾筒直徑小，零件運(yùn)行的線速度小，則在提高滾筒轉(zhuǎn)速的同時，零件線速度未必比滾筒直徑大、轉(zhuǎn)速慢時加快，線速度不加快則零件受損不加重，因此可以達(dá)到滾筒轉(zhuǎn)速高而零件受損輕的目的。
但滾筒直徑小，載重量必然受到影響，設(shè)備產(chǎn)能低。這時可適當(dāng)增加滾筒的長度，以盡可能增加滾筒載重量。這樣，適合釹鐵硼電鍍的實際是一種細(xì)長型小滾筒。
(3) 滾筒透水性
釹鐵硼滾筒對透水性有更高的要求。因為釹鐵硼比普通鋼件容易氧化得多，透水性好可以使用大的電流密度，以加快上鍍速度，提高鍍層結(jié)合力。并且透水性好對深孔或復(fù)雜零件，還可提高孔內(nèi)或深凹部位的鍍覆能力。但要求滾筒透水性好，還應(yīng)保證可靠性高。因為釹鐵硼電鍍量大，每筒施鍍時間長，則滾筒使用時的疲勞強(qiáng)度大，若可靠性不佳，難以經(jīng)受住釹鐵硼電鍍的高強(qiáng)度使用。
所以，釹鐵硼滾筒既要透水性好，又要皮實、耐用、可靠性高，應(yīng)做到透水性與可靠性的和諧統(tǒng)一。一般，應(yīng)根據(jù)零件尺寸（或大?。﹣磉x擇滾筒的開孔方式。滾鍍普通零件可選擇開孔率30%左右的注塑方孔滾筒，比如2×2.5mm方孔，可滿足透水性與可靠性的雙重要求。普通零件若選擇圓孔滾筒，孔的密度應(yīng)盡量大一些，比如孔徑￠2mm或￠2.5mm、開孔率22%～26%的圓孔滾筒。滾鍍小點兒的零件可選擇開孔率17%左右的長條孔滾筒，比如0.7×5.5mm長條孔，而不宜選擇小孔徑的圓孔滾筒，因為滾鍍同樣的零件，小孔徑圓孔滾筒可能比長條孔滾筒開孔率低3～5倍，開孔率低電流不易開大，則可能影響鍍層結(jié)合力。滾鍍更小的零件可選擇開孔率40%～50%的網(wǎng)孔滾筒，網(wǎng)孔滾筒透水性，可開大電流以降低對鍍層結(jié)合力的影響，及顯著降低鍍層邊角效應(yīng)（即鍍層均勻性好）。此時不宜選擇開孔率較低的長條孔滾筒，尤其不宜選擇為迎合零件尺寸而開孔率極低的小孔徑圓孔滾筒。
一種方孔滾筒
2．自驅(qū)動滾鍍機(jī)
早期的時候，釹鐵硼電鍍多采用自帶電機(jī)的自驅(qū)動滾鍍機(jī)，量小時三、五臺，量大時可能三、五十臺。一般，不按工藝流程排成流水線全部采用滾筒生產(chǎn)，而是電鍍工序上滾筒，其他工序在滾筒外操作。滾筒運(yùn)送方式采用手工。這種形式操作時受生產(chǎn)線流程的影響小、靈活性強(qiáng)，只要選擇合適規(guī)格的滾筒，一般均能獲得比較理想的鍍層質(zhì)量。之所以采用這種形式，是因為釹鐵硼電鍍起步較晚，大概在上世紀(jì)八十年代末、九十年代初的樣子，而當(dāng)時并沒有專門為釹鐵硼電鍍量身定做的滾鍍設(shè)備，就只能什么現(xiàn)成用什么了。
自驅(qū)動滾鍍機(jī)
但自驅(qū)動滾鍍機(jī)的電機(jī)與滾筒連在一起，滾鍍機(jī)自重較重，裝零件后更重，且滾筒非行車運(yùn)送而是手工運(yùn)送。因此規(guī)?；婂兩a(chǎn)時工人勞動強(qiáng)度大，并同時造成生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量難以保證等問題?？梢哉f，這是一種高質(zhì)但不高產(chǎn)的生產(chǎn)形式。另外，電機(jī)在滾筒上方，生產(chǎn)時受腐蝕的機(jī)會多，電機(jī)損壞率高，穩(wěn)定生產(chǎn)容易受到影響。所以，隨著釹鐵硼生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種形式越來越不適應(yīng)釹鐵硼電鍍的生產(chǎn)，以至于目前頂多用于實驗室做試驗，或極個別的小批量生產(chǎn)。
早期的自驅(qū)動滾鍍機(jī)一般采用220v交流電機(jī)，除滾鍍機(jī)自重較重外，操作時需要頻繁地插拔電源，繁瑣且不安全。后來出現(xiàn)了自帶低壓直流電機(jī)的形式。這種形式只需將低壓直流電信號輸至鍍槽邊，滾鍍機(jī)落至鍍槽后接受信號即可轉(zhuǎn)動，操作簡單且低壓電安全系數(shù)高。但若滾鍍機(jī)數(shù)量較多，不配備運(yùn)送行車的話，工人勞動強(qiáng)度一樣很大，且因直流電機(jī)成本高，滾鍍機(jī)數(shù)量越多就越不經(jīng)濟(jì)。
3. 多頭滾鍍機(jī)
釹鐵硼多頭滾鍍機(jī)，顧名思義，是一只鍍槽配多只滾筒，多只滾筒共用一套電機(jī)驅(qū)動裝置，并通過鏈條或總傳動軸帶動各個工位的滾筒轉(zhuǎn)動。一般，以一個鍍槽配四只滾筒的形式較多，俗稱四頭機(jī)。也可根據(jù)產(chǎn)量調(diào)整為兩頭機(jī)或五頭機(jī)等。
四頭機(jī)
這種形式源自韓國，一般認(rèn)為由自驅(qū)動滾鍍機(jī)演變而來，國內(nèi)出現(xiàn)于1999年末至2000年初。優(yōu)點是滾筒與電機(jī)分開，滾筒自重減輕，工人勞動強(qiáng)度降低。其次，滾筒驅(qū)動及傳動裝置等設(shè)置在鍍槽邊，可靠性大大提高，穩(wěn)定生產(chǎn)得以保證。
另外，每臺四頭機(jī)可配置一臺集成化電氣控制柜，簡稱配電柜，配電柜將電鍍電源設(shè)備及四頭機(jī)、過濾機(jī)、溫控器、自動加液機(jī)等的電氣控制部分集成在一起。這樣的話，四頭機(jī)、配電柜及過濾機(jī)、溫控器、自動加液機(jī)等其他周邊設(shè)備共同組成一套完整的系統(tǒng)。采用這種系統(tǒng)生產(chǎn)時，雖然滾筒操作方式為手工，但設(shè)備整齊、簡潔、不失檔次，且可多點實現(xiàn)自動化控制（如控溫、加液、ph值等）?？筛鶕?jù)產(chǎn)量確定每個鍍種所需系統(tǒng)的套數(shù)。每個鍍種由一套或多套這樣的系統(tǒng)組成，即單鍍種生產(chǎn)線。多鍍種生產(chǎn)線則由多個這樣的單鍍種生產(chǎn)線組成，如預(yù)鍍鎳線、鍍銅線、亮鎳線共同組成鎳-銅-鎳滾鍍生產(chǎn)線。目前，這種方式在國內(nèi)釹鐵硼電鍍行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。
這種方式屬于手工生產(chǎn)線，除電鍍工序外，其他操作（如水洗、活化等）均在滾筒外進(jìn)行，且每個鍍種的滾筒專用，不混用。優(yōu)點是清洗，不會造成各鍍種溶液交叉污染，且操作靈活，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量有保障。缺點是工人勞動強(qiáng)度大，難以滿足清潔生產(chǎn)要求，人為因素有時會對產(chǎn)品質(zhì)量帶來一定的影響等。
4. 半自動/自動生產(chǎn)線
釹鐵硼半自動/自動生產(chǎn)線可在四頭機(jī)手工生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，增加輔助工位、機(jī)架、半自動/自動行車等組成。釹鐵硼選用這種形式，主要目的是在減輕工人勞動強(qiáng)度的同時，減少人為因素，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且提高勞動生產(chǎn)效率，即實現(xiàn)釹鐵硼電鍍高質(zhì)高產(chǎn)的雙重目的。目前來看，這種形式的優(yōu)點是工人勞動強(qiáng)度降低，容易滿足清潔生產(chǎn)要求，自動線一定程度上解決了手工線、半自動線人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量帶來的影響等。
半自動/自動生產(chǎn)線
但實際上，由于釹鐵硼主要使用小尺寸滾筒，數(shù)量較多，半自動/自動行車運(yùn)送滾筒并沒有手工線效率更高、更快捷。尤其鎳-銅-鎳組合滾鍍生產(chǎn)線，為了清洗、不產(chǎn)生交叉污染，需要增加數(shù)量較多的輔助工位，這相應(yīng)限制了電鍍工位的增加，生產(chǎn)線產(chǎn)能降低。所以，釹鐵硼半自動/自動線的生產(chǎn)效率并不高。另外，釹鐵硼零件品種多、批量大，但單一品種可能批量小，且品種不同，對鍍層的裝飾、防腐、磁屏蔽等要求也多有不同。所以，指望靈活性不足的半自動/自動線包攬釹鐵硼全部產(chǎn)品的滾鍍，顯然是不現(xiàn)實的。
釹鐵硼半自動/自動線可以參考手工線的每個鍍種單獨成線（輔助工位也可不上線）的形式，這樣可以將半自動/自動線的降低工人勞動強(qiáng)度、手工線的靈活性、不產(chǎn)生交叉污染等優(yōu)勢綜合在一起。另外，尤其自動線比較適于品種單一、批量大、工藝成熟的零件，釹鐵硼自動線應(yīng)有選擇性，而不宜針對太多的零件。所以，釹鐵硼生產(chǎn)線應(yīng)是手工線、半自動線和自動線的配合使用，而不是要么全是手工線、要么全是自動線的兩個。
另外，自動線投資大，周期長，維護(hù)費(fèi)用高，操作人員難以靈活使用和熟練掌握，管理難度大等，這一點應(yīng)該有充足的認(rèn)識。
5．電鍍電源
釹鐵硼電鍍要求整流電源應(yīng)滿足兩個條件：(1)(尤其打底或直接鍍時)能夠提供連續(xù)、平穩(wěn)、低紋波的電流；(2)皮實、耐用、可靠性高。因為打底或直接鍍時，施鍍開始后零件表面同時進(jìn)行著上鍍與氧化兩個過程。上鍍快，氧化就慢，則鍍層與基體的結(jié)合力好；上鍍慢則相反。連續(xù)、平穩(wěn)、低紋波的電流利于上鍍不利于氧化，因而利于提高鍍層結(jié)合力。非打底或非直接鍍時，則可按常規(guī)滾鍍選擇整流電源，比如滾鍍焦銅若選擇紋波系數(shù)較大或斷續(xù)的電流可能更利于鍍層結(jié)晶（前提是底鎳必須足夠好）。要求整流電源可靠性高，是因為釹鐵硼電鍍施鍍時間長、疲勞強(qiáng)度大、質(zhì)量要求高、材料昂貴。否則，可能因設(shè)備損壞使整滾筒零件報廢，而一滾筒(高檔次)釹鐵硼產(chǎn)品不會比一臺電源便宜多少。
三相橋式硅整流電源波形連續(xù)、平穩(wěn)、紋波系數(shù)小，設(shè)備可靠性高，前些年在釹鐵硼電鍍行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。但近些年應(yīng)用在逐年減少。原因有二：（1）硅整流體積大、費(fèi)電，所以逐漸不為人們所接受，也有地區(qū)因不符合清潔生產(chǎn)要求而強(qiáng)制禁用的；（2）硅整流因無穩(wěn)壓功能，在一臺硅整流帶動四頭機(jī)的四個滾筒時（即一臺硅整流同時為四個滾筒提供電流，俗稱“一對四”），電流不能隨滾筒數(shù)量的增減按比例增減，有時需要對電流進(jìn)行調(diào)整，增加了操作上的繁瑣。
開關(guān)電源波形好、體積小、省電，符合清潔生產(chǎn)要求，具備穩(wěn)壓、穩(wěn)流功能（尤其穩(wěn)壓功能），所以越來越為人們所接受。但設(shè)備可靠性相對于硅整流稍差，尤其前些年開關(guān)電源故障率較高，曾給釹鐵硼電鍍帶來不少麻煩。近些年開關(guān)電源比較成熟，尤其在設(shè)備防腐上做得比較到位，電源故障率降低，壽命也提高。所以，至少質(zhì)量好的開關(guān)電源可以放心選用，而劣質(zhì)開關(guān)電源仍應(yīng)慎選。
脈沖電源雖然能獲得結(jié)晶細(xì)致、孔隙率低的鍍層，但因脈沖電流是斷續(xù)的，若用于釹鐵硼打底或直接鍍，在脈沖關(guān)斷期內(nèi)，上鍍過程停止而氧化過程加快，且這樣的過程周期性地進(jìn)行，結(jié)果必然得到結(jié)合力不佳的鍍層。壓力鍋試驗證明，釹鐵硼采用脈沖電源打底，鍍層結(jié)合力明顯不如普通直流電源好。另外，脈沖電源若用于釹鐵硼鍍層加厚，雖然可得到防腐性能有所提升的鍍層，但因脈沖電源價格昂貴，恐怕得不償失。