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电镀基本原理与概念(6)

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-12-11  浏览次数:647   关注:加关注
核心提示:5.9.电镀控制条件及影响因素5.9.1.镀液的组成:对镀层结构影响最大,例如氰化物镀液或复盐镀液的镀层,要比酸性单盐的镀层细致。

5.9.电镀控制条件及影响因素

5.9.1.镀液的组成:对镀层结构影响最大,例如氰化物镀液或复盐镀液的镀层,要比酸性单盐的镀层细致。其它如光泽剂等添加剂都影响很大。

5.9.2.电流密度:电流密度提高某一限度时,氢气会大量析出,电流效率低,产生阴极极化作用,树枝状结晶将会形成。

5.9.3. 镀液温度:温度升高,极化作用下降,使镀层结晶粗大,可提高电流密度来抵消。

5.9.4.搅拌:可防足氢气停滞件表面形成针孔,一般搅拌可得到较细致镀层,但镀液需过滤清洁,否则杂质因搅拌而染镀件表面产生结瘤或麻点等缺点。

5.9.5.电流型式:应用交通电流,周期反向电流(PR)电流、脉冲电流等特殊电流可改进阳极溶解,移去极化作用的钝态膜,增强镀层光泽度、平滑度、降低镀层应力、或提高镀层均匀性。

5.9.6.均匀性(throwing power),或称的分散能力,好的均匀性是指镀层厚度分布均匀。均匀性的影响因素有:

a)几何形状,主要是指镀槽、阳极、镀件的形状。分布位置空间、阴阳极的距离、尖端放电、边缘效应等因素。

b)极化作用,提高极化作用可提高均匀性。

c)电流密度,提高电流密度可改进均匀性。

d)镀液导电性,导电生提高而不降低阴极极化作用太多则可提高均匀性。

e)电流效率,降低电流效率可提高均匀性。

所以要得到均匀镀层的方法有:

a)良好的镀液成份,改进配方有。

b)合理操作,表面活化均匀。

c)合理镀装挂,以得到最佳电流均匀分布,防止析出气体累积于盲孔或低洼部分

d)调节阴阳极间的距离及高度。

e)应用阳极形状善电流分布。

f)加设辅助电极、输电装置、绝缘屏障等改进电流分布。

g)应用冲击电流、在电镀前用较大电流进行短时间电镀。

5.9.7.阴阳极形状、成份及表面状况影响很大,如铸铁和高硅钢的材料氢过电小,电镀时大量氢气析出,造成覆盖性差、起泡、脱皮等缺陷,不锈钢材料,铝、镁及合金类易氧化的材料,不易得附差性良好镀层。表面状况如有油污、锈皮等镀层不可能附着良好,表面粗糙也难得到光泽镀层。阳极与阴极形状也会影响镀层。

5.9.8.过滤,如阳极泥、沉碴等杂质会影响镀层如麻点、结瘤、粗糙的表面,也会降低镀层的防蚀能力,所以必须经常过虑或连续性过虑固体粒子。

5.9.9.pH值会影响镀液性质,如氢气的析出、电流效率、镀层硬度及内应力,添加剂的吸收,错合离子的浓度都有相当的影响。

5.9.10.时间为控制镀层厚度的主要因素,电流效率高,电流密度大所需电镀时间就少。

5.9.11.极化(polarization)电镀时电极电位发生变化产生一逆电动势,阻碍电流叫做极化作用,克服极化作用的逆电动势所需增加电压称的过电压。

极化作用对电镀的影响:

a)有利于镀层细致化。

b)有利于改进均匀性,使镀层厚度均匀分布。

c)氢气析出增加,降低电流效率和镀层的附着力,会产生起泡、脱皮现象。

d)不利阳极溶解,消耗电力、液温增高、镀液不安定。

影响极化作用的因素有:

a)电镀液组成,如氰化物镀液的极化作用大,低浓度的镀液极化作用较大。

b)电流密度,电流密度愈大极化作用愈大。

c)温度愈高,极化作用愈小。

d)搅拌使离子活性增大而降低极化作用。

5.9.12.覆盖性是指在低电流密度下仍能镀上的能力,好的覆盖性,在镀件低凹处仍能镀上金属。它与均匀性意义不同,但一般好的均匀性则也有好的覆盖性,而覆盖性不好的则均匀性一定也不好。

a)导电度,提高镀液导电度有利于均匀性,镀液的电流系由带电离子输送,金属导体是由自由电子输送电流,二者方式不相同,电解液的导电性比金属导体差,其影响因素有:

b)电解质的电离度、离子的活度,电离度愈大其导电性愈好,强酸强咸电离度 都大;所以导电性好,简单离子如盐梭根离子较复杂离子如磷酸根离子活度大,所以导电性较佳。

c)电解液浓度,电解质浓度低于电离度时,浓度增加可提高导电度,如浓度已大于电离度时,浓度增加反而导电性会降低。例如硫酸的水溶液在15~30%时导电度最高。

d)温度,金属的导电度与温度成反比,但是电解液的导电度与温度成正比,因温度升高了离子的活度使导电性变好,同时温度也可提高电离度,因可提高导电度,所以电镀时常提高温度来增加镀液的导电度以增高电流效率。

5.9.13.电流效率,电镀时实际溶解或析出的重量与理论上应液解或析出的重量的百分比数为电流效率。可分为阳极电流效率及阴极电流效率。电流密度太高,阳极产生极化,使阳极电流效率降低。若阴极电流密度太大也会产出氢气减低电流效率。

5.9.14.氢过电压,电镀金属中,锌、镍、铬、铁、镉、锡、铅的电位都比氢的电位要负,因此在电镀时,氢气会优先析出而无法电镀出这些金属,但由于氢过电压很大,所以才能电镀这些金属。然而某些基材如铸铁或高硅钢等的氢过电压很小,也就较难镀上,需先用铜镀层打底而后再镀上这些金属。氢气的产生也会造成氢脆的危害,同时电流效率也较差,氢气也会形成针孔,所以氢气的析出对电镀都是不利的,应设法提高氢过电压。

5.9.15.电流分布,为了提高均匀性,电流分布将设法改善。如用相似阴极形状的阳极,管子的中间插入阳极,将阳极伸入电流不易到达的地方,使用双极(bipolar)电极将电流分布到死角深凹处,使难镀到地方也能镀上。在高电流密度区如尖角、边缘则可用遮板,输电装置避免镀得太厚浪费或烧焦镀层缺陷。

5.9.16.金属电位;通常电位越负则化学活性愈大,电位负的金属可把电位正的金属置换析出,如铁、锌可以把铜从硫酸铜液液析出置换出来产生没有附差性的沉积层。在电镀液中若同时有几种金属离子,则电位正的金属离子先被还原析出。相反地电位负的金属先溶解。

5.9.17.电极材质及表面状况对氢过电压影响很大,光滑表面的过电压较大,不同材质有不同氢过电压,金属铂的氢过电压最小。

5.9.18.槽电压,依镀液组成,极面积及形状、极距、搅拌、温度、电流浓度等而不同。一般在9~12V,有高到15V。

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关键词: 电镀 基本原理 概念
 
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