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1、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
2、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
3、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
4、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1518 V的才行。2214 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。222 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 +.人品 /, + 丄当I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)
5、 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I极极化度越大越好，镀液电导率i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1与1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112，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
6、比 A 大； c 为板平面与阴极杆垂直 此时出最大， 为板宽度的 l2， 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。j p-Y2hP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，
7、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、
8、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 腔盒体底角处的厶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
9、， 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厶l。图 3 象形阳极Figure 3 Conformal anode2222 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 08m。 即使槽的净宽达到 lm， 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 04 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 l2 m。
影响镀层厚度分布均匀性的因素
