影响镀层厚度分布均匀性的因素.docx

影响镀层厚度分布均匀性的因素：镀液性能因素影响镀层厚度分布均匀性的因素：镀液性能因素-阴极上的电流分布阴极上的电流分布当只考虑几何因素对阴极电流分布的影响时，称为“一次电流分布 ”；若同时考虑电化学因素的影响，则称为“二次电流分布 ”电流分布不等于金属分布，因为后者还与不同阴极电流密度时的电流效率有关在此，先讨论二次电流分布的影响因素，即不考虑阴极电流效率影响的问题显然，此时工件上的阴极电流密度分布越均匀，则镀层厚度分布越均匀2． 2． 1 几个概念2． 2． 1．1 远阴极与近阴极将一个工件装挂于阴极杆上，同一个阴极工件的不同部位到阳极的距离不可能完全相同 (与工件装挂方式及其本身形状和复杂程度有关)离阳极最近的一点(或线、面 )称为 “近阴极 ”，其与阳极的距离以k 表示；离阳极最远的一点(或线、面 )称为 “远阴极 ”，其与阳极的距离用，抚表示2． 2． 1．2 远近阴极距离差远、近阴极与阳极距离之差，称为远近阴极距离差，以△l 表示，则 △l=l 远 —l 近2． 2． 1．3 镀液的电导率镀液为正负离子导电，是第二类导体，它也存在电阻镀液单位 体积 (边长为 1 cm 的正方体，即l cm3)的电阻称为镀液的电阻率，以p 表示。

电阻的倒数称为电导，电阻率的倒数二则为电导率，单位为“西门子／厘米 ”(S／ cm)电流通过电阻时会产生电压降平时所说的“槽电压 ”就是电流通过镀液、阴极杆与挂具、挂具与 工件及阳极相关部分总串联电阻的电压降镀液的电导率越高，则槽电压越低整流器的输出电压要高于槽电压，其差值则为汇流排、汇流排与阴阳极 杆接触电阻、汇流排与整流器输出板接触电阻等“外电阻 ”的电压降若汇流排(或软线 )面积过小、接头太多或接头接触不良，外电路上发热量大，直流损耗也就大当阴阳极杆的 截面积过小时 ，也有压降损失，两个端头测得的槽电压会有差别将直流回路上的电压损失尽量降低，是必要的节能措施滚镀时，浸入镀液中滚筒孔眼的总表面积为镀液 的导电面积若滚桶孔眼过小、开孔率过低，该值则很小，槽电压很高，槽液发热快，甚至整流器开至最大，电流也上不去如镀亮镍，、挂镀时选用12 V 整流器已可，而滚镀一般应选l5～18 V 的才行2． 2． 1．4 阴极极化度阴极极化度为阴极极化曲线的斜率，在第四讲已作过介绍2． 2． 2 影响二次电流分布的因素设近阴极的电流密度为Jk,近，远阴极的电流密度为Jk,远，则可推导出下述公式：(1)当时，则 Jk,近=Jk,远，即远、近阴极的电流密度相等，其上镀层厚度相同，分散能力最好。

但实际上不可能办到，只能希望该比值越接近于l 越好为此，式 (1)右边第二项越接近于零或越小就越好，即分子越小或分母越大就越好分母中又有两项，一为k，二为后者为电化学因素：阴极极化度越大越好，镀液电导率越大越好阴极极化度与添加剂、配合物电镀的配合状况等有关，而提高电导率可通过加入导电盐、调整pH 等来实现需重点讨论的是几何因素△l 与 l 近，因为它们与生产实际中正确地装挂工件及设计挂具、镀槽等密切相关2． 2． 2．1 远近阴极距离差△l 越小越好对于平板件的装挂，有如图l 所示 A、B、C 三种挂法： A 为板平面与阴极杆平行，此时 △l 最小，仅为板厚度的ll2，但挂件数 最少； 8 为倾斜一定角度，随着倾角不同，△l 也不同，装挂量比A 大； c 为板平面与阴极杆垂直，此时出最大，为板宽度的l／2，但装挂量最大从分散能力的角度讲，A 最好，C 最差实际生产中，不少人为了挂得多，不愿采用A 挂法，而选择8 甚至C 挂法，这是不懂电镀原理 的表现图 1 工件装挂方式Figure l Methods for loading workpieceA 挂法虽一次装挂少，但镀速 最快，整板亮度最均匀，可能5 min 能取一 槽。

而 8 特别是 C 挂法会有以下问题：(1)电流不敢开大，否则近阴极处易烧焦2)因分散能力差，镀层厚度相差大，要保证板中间部位的最低厚度，边上部分就要 镀 很厚，加之平均电流密度不能大，故要镀很长 时间，甚至一个多小时，浪费了镀层金属，想快反而快不起来3)对于任何光亮性电镀，阴极电流密度越小处光亮整平性越差，最后整板亮度不均匀譬如板件氯化物镀锌 后若彩钝 ，板周边附近色泽鲜艳但中间部分色淡甚至 灰暗；蓝白 钝时周边蓝度 好，但中间部位发黄、发花4)引发其他问题，甚至造成返工例如光亮酸铜前预镀暗镍 或铜，预镀层都薄，中间部位更薄，再镀酸铜时 ，中间部位阴极电流密度又小，电沉积速度可能小于通过高孔隙的置换速度，造成中间部位因严重置换而发花、起泡、脱皮A 挂法一般用两个挂钩，B、 C 挂法虽只用一个挂钩，但采用阴极移动时，工件摇来晃去，可能发生重叠而导致不合格因此，快、省、好的还是A 挂法当镀管件 或封底 腔盒体，要求内部镀层良好时，则管件内部中间部位或腔盒体底角处的 △l 非常大，分散能力特差，内部镀层难以合格此时必须以棒或板作辅助阳极，如图2 所示在管件内部，当辅助阳极棒居于圆心时，则内部各处到辅助阳极的 △l 几乎相等。

可见，采用辅助阳极的实质就是要减小△l图 2 辅助阳极Figure 2 Auxmary anode对于灯泡银碗之类反光聚光件，要求内部具有良好的反光聚焦功能采用装饰镀铬 时，有时要用铅合金制成与内部曲线接近的“象形阳极 ”(如图 3 所示 )，内部才能套好铬象形 ”的目的也是为了减小△l图 3 象形阳极Figure 3 Conformal anode2． 2．2．2 近阴极到阳极的距离越大越好式 (1)右边第 2 项分母中的， l 近越大，则电流密度分布越均匀要增大l 近，一般只有加大阴阳极问的 距离对于图1 中的 A 挂法，不但 △l 最小，而且 l 近也最大为加大阴阳极间的距离，镀槽不宜设计过窄单排电镀时，槽净宽不宜小于0．8 m即使槽的净宽达到l m，除去槽两边阳极所占位置，以及槽侧加热 ／冷却器本身与阳极绝缘物(防止加热／冷却器与阳极相碰而打火击穿 )所占位置，实际最大阴阳极距离也仅0． 4 m 左右有些人为了节省一次投资，将镀槽设计得很窄，因此稍复杂的工件，别人能镀好的他镀 不好对于复杂的钢家具 (如成型靠背椅等)，甚至根本无法出入镀槽，想省钱却挣不到钱另外，当镀槽不够宽时，不宜挂双排工件。

若要挂双排，槽净宽不宜小于l． 2 m。