影响镀层厚度分布均匀性的因素:镀液性能因素
更新时间:2023-09-12 11:47:01 阅读量: 综合文库 文档下载
影响镀层厚度分布均匀性的因素:镀液性能因素
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
关 键 词:影响,镀层,厚度,均匀性,因素 作 者:内 容:
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l5~18 V的才行。
2.2.1.4 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。
2.2.2 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)当时,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)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:阴极极化度越大越好,镀液电导率越大越好。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△l与l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ll2,但挂件数最少;8为倾斜一定角度,随着倾角不同,△l也不同,装挂量比A大;c为板平面与阴极杆垂直,此时出最大,为板宽度的l/2,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。
图1工件装挂方式
Figure l Methods for loading workpiece
A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,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
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