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影响电镀镀层质量的因素——镀液的性能


镀层种类繁多,同时,沉积某种金属用的镀液也可有不同类型,因此,各类镀种的镀 液组成千差万别,但较理想的镀液应具有如下的性能:

(1)沉积金属离子阴极还原极化较大,以获得晶粒度小、致密,有良好附着力的镀层。

(2)稳定且导电性好。

(3)金属电沉积的速度较大,装载容量也较大。

(4)成本低,毒性小。

镀液配方千差万别,但一般都是由主盐、导电盐(支持电解质〕、络合剂和一些添加剂等组成。主盐是指进行沉积的金属离子盐,主盐对镀层的影响体现在:主盐浓度高,镀层较粗糙,但允许的电流密度大;主盐浓度低,允许通过的电流密度小,影响沉积速度。一 般电镀过程要求在高的主盐浓度下进行,考虑到溶解度等因素,常用的主盐是硫酸盐或氯化物。导电盐(支持电解质〉的作用是增加电镀液的导电能力,调节?只值,这样不仅可降 低槽压、提高镀液的分散能力,更重要的是某些导电盐的添加有助于改善镀液的物理化学性能和阳极性能。

在单盐电解液中,镀层的结晶较为粗糙,但价廉、允许的电流密度大。而加人络合剂 的复盐电解液使金属离子的阴极还原极化得到了提高,可得到的镀层细致、紧密、质量好,但成本较高。对于Zn、Cu、Cd、Ag、Au等的电镀,常见的络合剂是氰化物;但对于沖、等金属的电镀,因这些元素的水合离子电沉积时极化较大,因而可不必添加络合剂。在复盐电解液的电镀过程中,因氰化物的毒性较大,无氰电镀成为发展方向。

添加剂在镀液中不能改变溶液性质,但却能显著地改善镀层的性能。添加剂对镀层的 影响体现在添加剂能吸附于电极表面,可改变电极一溶液界面双电层的结构,达到提高阴 极还原过程过电位、改变丁曲线斜率等目的。添加剂的选择是经验性的,添加剂可以 是无机物或有机物,通常指的添加剂有光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂等。

镀液的性能可以影响镀层的质量,而镀液是由溶质和溶剂组成的,溶剂对镀层质量也 应有一定影响。电镀液溶剂必须具有下列性质:①电解质在其中是可溶的;②具有较高的介电常数,使溶解的电解质完全或大部分电离成离子。电镀中用的溶剂有水、有机溶剂和 熔盐体系等。

1.电镀工艺因素对镀层影响

电流密度对镀层的影响主要体现在电流密度大,电镀同样厚度的镀层所需时间短,可 提高生产效率,同时,电流密度大,形成的晶核数增加,镀层结晶细而紧密,但电流密度太大会出现枝状晶体和针孔等。对于电镀过程,电流密度存在一个最适宜范围。

电解液温度对镀层的影响体现在温度升髙,能提高阴极和阳极电流效率,消除阳极钝 化,增加盐的溶解度和溶液导电能力,降低浓差极化和电化学极化。但温度太高,结晶生长的速度超过了形成结晶活性的生长点,因而导致形成粗晶和孔隙较多的镀层。

电解液的搅拌有利于减少浓差极化,利于得到致密的镀层,同时减少氢脆。此外,电解液的值、冲击电流和换向电流等的使用对镀层质量也有一定影响。

2.阳极

电镀时阳极对镀层质量也有影响。阳极氧化一般经历活化区(金属溶解区\钝化区 (表面生成钝化膜)和过钝化区(表面产生高价金属离子或析出氧气)三个步骤。电镀中阳极 的选择应是与阴极沉积物种相同,镀液中的电解质应选择不使阳极发生钝化的物质,电镀 过程中可调节电流密度保持阳极在活化区域。如果某些阳极(如Cr)能发生剧烈钝化则可用惰性阳极。
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