直接影响您的电镀工艺的六大因素（上）-仁昌分享

电镀工艺条件是指电镀时的操作变化因素，包括:电流密度、温度、搅拌和电源的波形等。

1.阴极电流密度的影响

任何镀液都有一个获得良好镀层的电流密度范围,获得良好镀层的最小电流密度称电流密度下限，获得良好镀层的最大电流密度称电流密度上限。

一般来说，当阴极电流密度过低时,阴极极化作用小,镀层的结晶晶粒较粗,在生产中很少使用过低的阴极电流密度。

随着阴极电流密度的增大,阴极的极化作用也随之增大(极化数值的增加量取决于各种不同的电镀溶液),镀层结晶也随之变得细致紧密;但是阴极上的电流密度不能过大,不能超过允许的上限值(不同的电镀溶液在不同工艺条件下有着不同的阴极电流密度的上限值),超过允许的上限值以后，由于阴极附近严重缺乏金属离子,在阴极的尖端和凸出处会产生形状如树枝的金属镀层,或者在整个阴极表面上产生形状如海绵的疏松镀层。在生产中经常遇到的是在零件的尖角和边缘处容易发生“烧焦”现象,严重时会形成树枝状结晶或者是海绵状镀层。

一般情况下电流密度过低,阴极极化作用小，晶核的形成速度慢.而成长的速度快;继续增大电流密度,阴极极化逐漸提高,阴极过电位也不断增大.镀层结晶就越来越细;当电流密度继续增大到某一数值(电流密度上限)时.就出现烧焦的镀层,呈现疏松的海绵状,或色泽不正常的粗糙镀层。

这是由于电流密度过大时，阴极附近严重缺乏放电金属离子.造成氢的急剧析出,使该处pH值迅速升高,在阴极表面生成金属的氢氧化物或碱式盐夹附在镀层内,形成空洞.麻点.疏松和烧焦等。

在正常的电流密度范围內,提高电流密度,可以得到比较细致的镀层,而且还能加快沉积速度，提高劳动生产率。镀液电流密度范围的大小,通常是由镀液的性质、主盐浓度、镀液温度和搅拌等因素决定的。

2. 电镀溶液温度的影响

当其他条件不变时,升高溶液的温度,通常会加快阴极反应速度和离子扩散速度,降低阴极极化作用.因而也会使镀层结晶变粗。

但是不能认为升高溶液温度都是不利的,如果同其他工艺条件配合恰当,升高溶液温度也会取得良好效果。

例如升高温度可以提高允许的阴极电流密度的上限值,阴极电流密度的增加会增大阴极极化作用,以弥补升温的不足,这样不但不会使镀层结晶变粗,而且会加快沉积速度,提高生产效率。此外还可提高溶液的导电性、促进阳极溶解、提高阴极电流效率(镀铬除外)、减少针孔.降低镀层内应力等效果。

提高镀液温度会降低阴极极化,导致镀层结晶变粗。这是因为放电金属离子在镀液温度高时，具有了更大的活化能力，而降低电化学极化;另外温度提高增大了由于热运动而产生的离子扩散速度，降低了浓差极化。其综合结果就降低电沉积时的阴极极化。实际上升高温度通常也能提高电流密度的上限,同时由于盐类的溶解度增大，容许配置更高浓度的镀液,这样又可使用更大的电流密度。

而增大电流密度又可以提高阴极极化，有利于形成细晶镀层,所以只要配合恰当,升高镀液温度也会有利于形成良好镀层。另外，升高温度还有提高镀液的导电性,促进阳极溶解,减少镀层针孔,降低镀层内应力等优点。因此，在操作允许的温度范围内可以在高的温度下进行电镀。

有些镀种需要加温才能得到合格的电镀层，而有些镀种又必须在某个温度下工作才行。用加温或降温的方式来弥补镀液性能的不足是完全必要的。以光亮镀镍为例，当温度在40C以下时,尽管加入光亮剂,但也难镀出光亮效果的镀层。但将镀液加温至50C以上时,就能得到非常光亮的镀镍层。

3.搅拌的影响

搅拌会加速溶液的对流，使阴极附近消耗了的金属离子得到及时补充和降低阴极的浓差极化作用,因而在其他条件相同的情况下,搅拌会使镀层结晶变粗。

然而采用搅拌后，可以提高允许的阴极电流密度上限值,这样就可以克服因搅拌降低阴极极化作用而产生的结晶变粗现象.

采用搅拌可以在较高的电流密度和较高的电流效率下得到紧密细致的镀层。对某些光亮性镀液,如光亮硫酸盐镀铜和光亮镀镍,搅拌还可以提高镀层的整平性。在某些情况下,还可消除条纹或橘皮状镀层。

采用搅拌的电镀液必须进行定期或连续过滤,以除去溶液中的各种固体杂质和渣滓,否则会降低镀层的结合力并使镀层粗糙.疏松、多孔。

采用搅拌可以增加电流密度范围,提高电镀效率.改善镀液的分散能力，提高镀层质量。通常在光亮镀镍和镀铜工艺中使用搅拌。搅拌能加强镀液的对流,减薄扩散层的厚度,使电沉积时阴极表面的放电金属离子迅速得到补充，降低浓差极化。同时搅拌可提高容许的电流密度上限,使操作电流密度增大,增大阴极极化。

目前常用的搅拌镀液方法是阴极移动、压缩空气搅拌.镀液循环等多种方式。阴极移动有横向移动和垂直移动。压缩空气搅拌比较剧烈，它能使沉积于槽底的固体微粒浮起而分散到镀液中,所以使用压缩空气搅拌镀液时,一般都需备有连续过滤装置。否则,浮起的固体微粒会造成镀层粗糙或产生毛刺。对于一些易与空气中的氧和二氧化碳作用的镀液.如镀铁和硫酸盐镀锡等，不宜采取用这类搅拌。

4.电源的影响

电镀生产中常用的电源有整流器和直流发电机,根据交流电源的相数以及整流电路的不同可获得各种不同的电流波形。例如单相半波单相全波、三相半波和三相全波等。

实践证明.电流的波形对镀层的结晶组织、光亮度镀液的分散能力和覆盖能力、合金成分、添加剂的消耗等方面都有影响,故对电流波形的选择应予重视。

目前除采用一 般的直流电外.根据实际需要还可采用周期换向电流及脉冲电流。

周期换向电流就是周期性地改变直流电流的方向.即在电镀时,直流电流的方向,一段时间是正向,接着的一段时间是反向,正向电流就是将镀件作为阴极,而反向电流就是将镀件作为阳极。

一段正向电镀的时间和一段反向退镀的时间之和就是一个周期的时间(tk+ta=T)。

实践证明,把周期换向电流应用于氰化物镀铜和氟化物镀银.所获得的镀层质量比用一般直流电所得的镀层好得多,这是由于在反向退镀时.可除去电镀时产生的劣质镀层,减少或消除镀层上的粗糙和毛刺:同时还能使镀件尖端和边緣镀层厚度较厚处,退镀时除去较多的镀层.使镀层厚度均匀,整平性好。

在应用周期换向电镀时,零件人槽最好先进行阴极电镀,以防止镀件在无镀层时作为阳极,造成基体金属腐蚀而污染镀液。

脉冲电流就是单向(阴极)电流周期性地被-系列开路(无电流通过)所中断的电流。它与换向电流所不同的是不把镀件作阳极,而是间歇地停止供电,由于间歇中断电流,阴极电位随时间周期性地变化。

电镀电源常用的是直流整流器，选择不同的整流器电源对电镀质量也是有影响的。

(1)电源功率的影响。

电镀电源的功率必须能承受被加工零件所需的电流,并能连续工作而不出现故障。

一般是按被镀产品的表面积和所镀镀种的正常电流密度范围计算出所需的总电流量,再加上一定的保险系数来确定选用多大的整流电源。

针对不同镀种,选择电源和电压范围。一般电镀的槽电压在6v以下。由于阳极钝化和溶液电导率(浓度、温度、搅拌等影响)的变化,槽电压会有所波动,有时会在10V左右。因此，常规的电镀电源电压应在0~ 12V范围内,对镀铬、铝阳极氧化等工艺,电源电压应在0 ~24V或更高一些。

(2)电源波形的影响。

电镀一般采用直流电源 ,但对直流的理解往往有误差,并非从整流电源出来的电流就是平稳的直流.都带有一定脉冲，而脉冲量的大小,要看采用的是什么整流线路和器件。通常适合电镀的电源应该是三相桥式整流并加滤波的线路。特别对于镀铬来说，平稳的直流有利于镀铬过程。

因为镀铬的电流效率只有10%~15%，如果直流电流中有较多的脉冲,会使其电流效率进一步降低,其分散能力也会下降,因此电镀质量就无法保证。

交直流叠加电流是把交直流叠加在一起,进行电镀的电源。目前已应用于焦磷酸盐镀铜和铜锡合金,可获得结晶细致、光泽较好的镀层,还可扩大阴极电流密度范围。

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