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影响电镀工艺及质量的直接因素?
2024-12-27
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影响电镀工艺质量的因素是什么呢?你所知道的有哪些?今天我们就着这个问题进行详细的解答,一起来看看吧!掌握这些内容对你的提升电镀产品的质量有着重要的作用哦!

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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。

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,晶核的形成速度慢而成长速度快,镀层的晶粒较粗;随着阴极电流密度增大,镀层结晶也随之变得细致紧密。但是阴极电流密度不能超过允许的上限值,否则会在阴极的尖端和凸出处产生树枝状金属镀层、或者在整个阴极表面上产生海绵状疏松镀层。在正常的电流密度范围内,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。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。

02电镀溶液温度的影响

当其它条件不变时,升高溶液温度通常会加快阴极反应速度和离子扩散速度,使镀层结晶变粗。但是并非升高溶液温度都是不利的,如果同其它工艺条件配合恰当,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上限值,增大阴极极化作用,从而防止镀层结晶变粗而且加快沉积速度。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。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。有些镀种必须在特定温度下才能得到合格镀层,以光亮镀镍为例,当温度在40℃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50℃以上时,就能得到非常光亮的镀镍层。

03搅拌的影响

搅拌会加速溶液的对流,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,提高电镀效率,改善镀液的分散能力,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,提高镀层质量。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,还可消除条纹或桔皮状镀层。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。

04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。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,正向电流是将镀件作为阴极,而反向电流是将镀件作为阳极。实践证明,把周期换向电流应用于氰化物镀铜和氰化物镀银,所获得的镀层质量比用一般直流电所得镀层好得多。在应用周期换向电镀时,零件入槽最好先进行阴极电镀,以防止先作为阳极时造成基体金属腐蚀而污染镀液。脉冲电流就是单向(阴极)电流周期性地被一系列开路(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。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,需要注意的是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,而脉冲量的大小决定于采用的整流线路和器件,通常适合电镀的电源是三相桥式整流并加滤波的线路。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一锡合金,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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基体金属对镀层质量的影响

1.金属材料性质的影响镀层与基体金属结合是否良好,与基体金属的化学性质有密切关系。如果基体金属的电位负于镀层金属,就不容易获得结合良好的镀层。如钢铁零件的硫酸盐镀铜过程,铜离子会被置换而使镀层疏松、结合力差。电位很负的金属如锌、铝等置换的倾向更大,电镀前必须进行预镀、浸锌等预处理。易钝化的金属如不锈钢、铬合金等表面很容易生成一层氧化膜,电镀前必须经过活化处理。2.镀前加工性质的影响镀前的加工状态和准备工作,对镀层的质量有很重要的影响。铸造的生铁零件表面往往凹凸不平且多孔,电镀时往往容易得到粗糙多孔的镀层。生铁中石墨的氢过电位较低,会阻碍金属的沉积,甚至不能获得均匀连续的镀层。在有加工缺陷(铸造气孔、表面粗糙)的零件上获得的镀层,过一定时间后表面会出现黑色的斑点,又称为泛点或渗点,很难得到高质量的镀层。3.基体金属表面状态由于氢在粗糙表面上的过电位小于光滑表面,所以在粗糙表面上氢容易析出而镀层不容易沉积。如果氢在基体金属上的过电位小于镀层金属上的过电位,那么在刚入槽电镀时将有较多的氢气逸出,这种情况下,可以在开始通电时采用短时间的大电流密度“冲击”,然后按正常规定的电流密度进行电镀,就可以镀取均匀连续的镀层。

06几何因素对电镀质量的影响

几何因素包括镀槽的形状、大小;阳极的形状和配置;挂具的形状以及被镀零件的形状等。(1)镀槽。镀槽的设计是根据被镀零件的产量、大小及形状来确定。(2)挂具。挂具对电镀质量的影响非常大。挂具导电截面应根据镀槽的总电流强度和挂具数量来计算,合理分配各个挂具,还应根据零件形状确定挂具的具体形式。制作挂具应以紫铜或黄铜为材料。(3)阳极。阳极最好使用钛篮装载,可保证阳极表面积变化不大的同时大大提高阳极的溶解利用率。阳极的表面积应该是阴极的1倍~2倍,特殊情况下还要大些。线材电镀要保持阳极比阴极的面积大20倍以上。悬挂式阳极需要做成条状,并保持挂钩具有良好的导电状态。电镀阳极的纯度应在99.99%以上,必要时也可使用不溶性阳极(如铁板、不锈钢板等)。(4)被镀零件的形状。镀件的形状是决定电镀加工难易程度的重要因素之一。对于简单零件,比如标准件或小零件,可以进行滚镀。对于条形件,可采用斜横悬挂。但对于异形管件、盲孔件等,要设计相应的挂具,有的还要设置辅助阳极。对于带有尖端、尖角等突出部位的零件,在悬挂时要尽量使突出部分处于远离阳极的位置,利用零件本身做相互遮挡,在必要时采用保护阴极。(5)电极和镀槽的几何因素。电极的形状和尺寸、电极间的距离、电极在镀槽中的位置和镀槽的形状等,都会影响镀层在阴极表面的均匀分布。为了改善由此而引起的电极上电流分布不均匀的状态,电镀生产中常采用辅助阴极和象形阳极,适当增大阴、阳极之间的距离等方法。

以上便是直接影响电镀工艺质量的6大因素,其包括电流密度、温度、搅拌和电源的波形等。提高电镀工艺的质量前提,我们可以从这些方面入手,控制好工艺的参数和搅拌速度……,可以减少电镀的故障频率。

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