二、影响电镀效果的几个因素:
电镀过程是容易发生的,得到镀层也很快,但要得到符合各种要求的镀层就不容易,因为镀层质量好坏是受到许多条件制约的,这些因素归纳起来主要有以下几方面。
1、基本金属的影响
首先,基本金属的化学性质是影响镀层质量的重要因素,如果基体金属比镀层金属活泼,即其电位较负,则在进入镀液的未通电时将发生置换反应产生置换层,使随后的镀层发生粗糙松脱。还有些基体金属表面容易发生钝化,将极大损害结合力。此外,镀件的表面状态影响也很大,在前加工过程中所沾染的油迹,若洗涤不干净,则危害性极大,表面的平整光滑都直接影响镀层质量。
2、镀液的影响
各镀种各配方所配成的镀液都有不同的性质。它们对镀层质量的影响,在某些方面的作用是决定性的,如简单离子镀液,由于它的极化作用较小,镀层晶体较粗,分散能力与覆盖能力较低。但成分简单,成本较低,镀液稳定易控制,而且可用较高密度,较高电流密度而提高沉积速度。其电流效率也较高,适合简单工件的速度、厚度。另一类结合物镀液则有较好的极化作用,分散能力与覆盖能力较高,镀层晶体较细。但稳定性较差,电流效率较低。以氰化物做络合剂的镀液剧毒,需配以良好的通风设备和废水处理设施。
3、主盐浓度的影响
对各种金属来说,镀液中的主盐浓度都有一个较为合适的范围。
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当工艺条件一定时,随着镀液中主盐浓度的增加,镀液的极化作用变小,镀层结晶较细,分散能力与覆盖能力也比浓镀液好。但用降低主盐浓度以改善结晶是不可取的。因采用高浓度时,可采用高电流密度,提高生产效率和阴极电流效率。而且高浓度对镀层的光亮度和整平性都有利,不过带出损失也较大。
4、附加“盐”的影响
在镀液中经常加入相当数量的其他金属盐,主要是碱金属盐或碱土金属盐。这些盐有的是为增强镀液的导电性,称之为导电盐。这些盐有的还能提高阴极极化作用(也有些起相反作用);如镀镍液中加入硫酸钠、硫酸镁。有的附加盐能促进阳极正常溶解,称之为阳极活化剂,如镀镍中的氯化镍。有的附加“盐”对镀液能起稳定作用,如酸铜中的硫酸、碱铜中的氢氧化钠。有的附加“盐”能保持镀液的PH值不变,称之为缓冲剂,如镀镍液中的硼酸。
5、络合剂
在络合物镀液中,络合剂的含量高低对镀液的极化能力、对镀液的稳定性、对镀层的质量,对阳极的溶解都有直接的关系。一般说来,络合剂对金属的络合力越强,则对镀液的极化能力影响越大。当络合剂含量高时,镀液的极化能力强,镀层结晶较细,分散能力与覆盖能力好,镀液稳定,阳极溶解正常。但若含量过多,则影响电流效率,严重时大量析氢,甚至无镀层。当络合剂含量低时,极化作用小,镀层变粗,分散能力变低,但阴极电流效率提高。若含量过低则阳极容易钝化,因此络合剂应控制适当含量,一般以游离态络合剂含量衡量。
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6、添加剂
镀液中经常加入少量某些物质,这少量物质不会明显改变镀液的电性,但能明显改善镀层的性能,这种物质称之为添加剂。常用的添加剂有无机物和有机物。根据它们所起的作用不同,可分为光亮剂、整平剂、湿润剂,还有应力削减剂、镀层细化剂等。
光亮剂即能使镀层光亮的添加剂,有时还将光亮剂分成初级光剂、次级光剂与载体光剂及辅助光剂,如镀镍的糖精和丁烩二醇。
整平剂即能使工件表面微谷镀上比微峰处厚,从而填平微谷,达到表面平滑光洁的添加剂。如镀镍的香豆素。
不少光剂和整平剂要配合使用才能发挥其应有的作用,单独使用效果不好。
湿润剂是能降低不同相间的界面张力,使镀液易于在电极表面铺开而气泡不易在电极停留的添加剂。因而可减少或避免产生针孔等故障,所以又称防针孔剂,如:镀镍中的十二烷基硫酸钠。
添加剂的作用机理,说法不一,主要有以下两种:一种叫胶体络合理论,一种叫吸附理论,它们各能解释一些现象。至今尚无完善的理论可指导添加剂的选用,目前都只能靠实验加以改善。
添加剂的用量应有一定范围,若太少将不起作用,太多将起反作用,有的需要一定条件下才有活性,有的消耗较快,这些都需注意细节。
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7、电流密度
各种镀液都有其相应的电流密度范围。在生产中一般都尽量采用接近其上限的电流密度,因为较高的电流密度有较高的沉积速度和电流效率,而且能提高镀液的极化能力使镀层晶体细致。但过高的电流密度将引致镀层色泽不正常,镀层疏松,甚至烧焦、发黑等现象。若电流密度过低,则镀液极化作用小镀层晶粗,沉积速度慢,影响生产效率,所以在条件许可情况下,都用较高的电流密度。
8、温度
镀液所用的温度是各成份配成的镀液性质所决定的。在其他条件不变的情况下,升高温度会降低镀液的极化能力,使镀层变粗,但升高温度可提高电流密度上限,可配置高浓度镀液,因而可使用高电流密度,这样,镀液的极化作用增强,可弥补温度升高的影响,而且可提高沉积速度,提高生产效率。升高温度还有增强导电性,减少针孔,促进阳极溶解,降低镀层内层力和提高电流效率的作用。
9、PH值
各镀液各有最合适的PH范围,PH的升高或降低不仅关系到氢气的析出情况,也直接影响镀液中沉淀的生成,络合物的稳定性,阳极的溶解及添加剂的活性,因此也直接影响镀层的外观和质量。
10、搅拌
电镀时常采用机械搅拌(即阴极移动及镀液强制循环)和净化的压缩空气搅拌,以达到提高阴极电流密度上限,提高沉积速度,提高生产效率的目的。搅拌还可提高光亮度,减少氢气停留产生针孔的机
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