电镀基础知识讲座(六)

第六讲──电镀的工艺条件

1 液温

液温指相应工艺镀液允许的使用温度范围。液温影响对流传质速度、镀液的黏度(进而影响电迁移速度),影响电极电位与表面活性物质的吸脱附性质(进而影响阴极极化效果),影响允许采用的阴极电流密度大小、物质的溶解好坏、镀液组分的交互影响等等。

2 pH

当镀液pH低于1时,为强酸性,高于12时为强碱性,而pH在1~12之间时一般都应标明允许的pH范围。pH的影响有一些规律性的东西。

3 阴极电流密度(Jk)

这应当是指工业大生产时对具体工艺适用的平均阴极电流密度范围。从提高生产效率角度讲,希望采用的阴极电流密度大些好,但实际允许值受多种因素的制约,包括浓差极化(如搅拌强度的影响)、电化学极化的影响(过大时镀层易烧焦),液温、主盐浓度对传质速度的影响,工件复杂程度与装挂方式的影响,等等,不是想大就大得了的。光亮性电镀有一个共同现象:阴极电流密度越大、越接近烧焦处的镀层光亮整平性越好,故条件允许时宜采用尽可能大的阴极电流密度。

4 阴阳极面积比(Ak∶Aa)

当阴极所用电流密度确定后,对定型产品或尺寸镀铬时,依据工件受镀总面积来确定电流强度I(非定型定量入槽时,依据经验来确定)。由于阴阳极处于串联状态,阳极的总电流也为I。一般不规定阳极电流密度Ja。可溶性阳极的总表面积是变化的:随着阳极消耗,其总表面积不断减小,Ja不断变大。另外,平板阳极靠镀槽一面究竟有多大面积在有效导电,也很难确定。因此实际阳极电流密度是很难确定的。Ja过大或过小都不好:Ja过小,阳极有化学自溶作用时,镀液中主盐金属离子增加快;Ja过大,则阳极极化过大,阳极或呈渣状溶解形成阳极泥渣而浪费,或因析氧等原因而钝化。因阳极并非所有表面都在有效导电,即使Jk=Ja,Ak∶Aa也会大于1。故一般要求Ak∶Aa在1.5~2.0之间。

5 阳极材料

对于阳极,不仅有面积要求,而且有时还有特殊要求。有特殊要求时,在工艺条件中应予以注明。

6 搅拌

对镀液实施搅拌,可提高对流传质速度,及时补充阴极界面液层中的消耗物。及时补充主盐金属离子后,浓差极化减小,允许阴极电流密度上升,一可提高镀速,二可减小镀层烧焦的可能性;及时补充光亮剂、特别是整平剂的电解还原消耗,才能获得高光亮、高整平的镀层(所以光亮酸铜与亮镍都必须搅拌)。搅拌还可及时排除工件表面产生的氢气泡,减少气体针孔、麻点搅拌的主要方式有阴极运动(水平或垂直的阴极移动,阴极旋转,阴极振动等)及空气搅拌两类。

7 过滤

只有保持镀液高度清洁,才能以最低的返工率获得性能良好的电镀层,应是现代电镀的一种共识。故对任何镀液采用连续过滤都是有益无害的。鉴于部分人对此认识不足,有些工艺条件中也列出了过滤要求而加以强调。

采用空气搅拌时必须连续过滤,否则槽底沉渣泛起,导致镀层粗糙、毛刺。镀酸铜采用高染料型光亮剂时,为及时去除因盐析等原因而产生的悬浮于镀液中的染料聚沉物,以免镀层麻砂,必须连续过滤。化学镀镍时,镀液中的少许机械杂质会引发自催化还原反应,使镀液报废,因此化学镀镍液也应连续过滤。连续循环过滤时,选择过滤机的标称流量(均指清水流量)应为镀液体积的8~12倍。过滤精度越高,越易造成过滤介质堵塞,流量及泵的扬程也就越大。

本文来自《电镀与涂饰》2009年第28卷第1期。