影響鍍層厚度分布均勻性的因素鍍液性能因素-陰極上的電流分布

1、影響鍍層厚度分布均勻性的因素：鍍液性能因素-陰極上的電流分布 當只考慮幾何因素對陰極電流分布的影響時，稱為“一次電流分布”；若同時考慮電化學因素的影響，則稱為“二次電流分布”。電流分布不等于金屬分布，因為后者還與不同陰極電流密度時的電流效率有關。在此，先討論二次電流分布的影響因素，即不考慮陰極電流效率影響的問題。顯然，此時工件上的陰極電流密度分布越均勻，則鍍層厚度分布越均勻。 221 幾個概念 2211 遠陰極與近陰極  將一個工件裝掛于陰極桿上，同一個陰極工件的不同部位到陽極的距離不可能完全相同(與工件裝掛方式及其本身形狀和復雜程度有關)。離陽極最近的一點(或線

2、、面)稱為“近陰極”，其與陽極的距離以k表示；離陽極最遠的一點(或線、面)稱為“遠陰極”，其與陽極的距離用，撫表示。 2212 遠近陰極距離差  遠、近陰極與陽極距離之差，稱為遠近陰極距離差，以l表示，則l=l遠l近。 2213 鍍液的電導率  鍍液為正負離子導電，是第二類導體，它也存在電阻。鍍液單位體積(邊長為1 cm的正方體，即l cm3)的電阻稱為鍍液的電阻率，以p表示。電阻的倒數(shù)稱為電導，電阻率的倒數(shù)二則為電導率，單位為“西門子厘米”(Scm)。電流通過電阻時會產(chǎn)生電壓降。平時所說的“槽電壓”就是電流通過鍍液、陰極桿與掛具、掛具與工件及陽極相關部

3、分總串聯(lián)電阻的電壓降。鍍液的電導率越高，則槽電壓越低。整流器的輸出電壓要高于槽電壓，其差值則為匯流排、匯流排與陰陽極桿接觸電阻、匯流排與整流器輸出板接觸電阻等“外電阻”的電壓降。若匯流排(或軟線)面積過小、接頭太多或接頭接觸不良，外電路上發(fā)熱量大，直流損耗也就大。當陰陽極桿的截面積過小時，也有壓降損失，兩個端頭測得的槽電壓會有差別。將直流回路上的電壓損失盡量降低，是必要的節(jié)能措施。滾鍍時，浸入鍍液中滾筒孔眼的總表面積為鍍液的導電面積。若滾桶孔眼過小、開孔率過低，該值則很小，槽電壓很高，槽液發(fā)熱快，甚至整流器開至最大，電流也上不去。如鍍亮鎳，、掛鍍時選用12 V整流器已可，而滾鍍一般應選l518

4、 V的才行。 2214 陰極極化度 陰極極化度為陰極極化曲線的斜率，在第四講已作過介紹。 222 影響二次電流分布的因素  設近陰極的電流密度為Jk,近，遠陰極的電流密度為Jk,遠，則可推導出下述公式：  (1)當時，則Jk,近=Jk,遠，即遠、近陰極的電流密度相等，其上鍍層厚度相同，分散能力最好。但實際上不可能辦到，只能希望該比值越接近于l越好。為此，式(1)右邊第二項越接近于零或越小就越好，即分子越小或分母越大就越好。分母中又有兩項，一為k，二為。后者為電化學因素：陰極極化度越大越好，鍍液電導率越大越好。陰極極化度與添加劑、配合物

5、電鍍的配合狀況等有關，而提高電導率可通過加入導電鹽、調(diào)整pH等來實現(xiàn)。 需重點討論的是幾何因素l與l近，因為它們與生產(chǎn)實際中正確地裝掛工件及設計掛具、鍍槽等密切相關。 2221 遠近陰極距離差l越小越好  對于平板件的裝掛，有如圖l所示A、B、C三種掛法：A為板平面與陰極桿平行，此時l最小，僅為板厚度的ll2，但掛件數(shù)最少；8為傾斜一定角度，隨著傾角不同，l也不同，裝掛量比A大；c為板平面與陰極桿垂直，此時出最大，為板寬度的l2，但裝掛量最大。從分散能力的角度講，A最好，C最差。實際生產(chǎn)中，不少人為了掛得多，不愿采用A掛法，而選擇8甚至C掛法，這是不懂電鍍原理的表

6、現(xiàn)。 圖1工件裝掛方式Figure l Methods for loading workpiece  A掛法雖一次裝掛少，但鍍速最快，整板亮度最均勻，可能5 min能取一槽。而8特別是C掛法會有以下問題：  (1)電流不敢開大，否則近陰極處易燒焦。  (2)因分散能力差，鍍層厚度相差大，要保證板中間部位的最低厚度，邊上部分就要鍍很厚，加之平均電流密度不能大，故要鍍很長時間，甚至一個多小時，浪費了鍍層金屬，想快反而快不起來。  (3)對于任何光亮性電鍍，陰極電流密度越小處光亮整平性越差，最后整板亮度不均勻。譬如板件氯化物鍍鋅后若彩鈍，板周邊附近色

7、澤鮮艷但中間部分色淡甚至灰暗；藍白鈍時周邊藍度好，但中間部位發(fā)黃、發(fā)花。  (4)引發(fā)其他問題，甚至造成返工。例如光亮酸銅前預鍍暗鎳或銅，預鍍層都薄，中間部位更薄，再鍍酸銅時，中間部位陰極電流密度又小，電沉積速度可能小于通過高孔隙的置換速度，造成中間部位因嚴重置換而發(fā)花、起泡、脫皮。  A掛法一般用兩個掛鉤，B、C掛法雖只用一個掛鉤，但采用陰極移動時，工件搖來晃去，可能發(fā)生重疊而導致不合格。因此，快、省、好的還是A掛法。當鍍管件或封底腔盒體，要求內(nèi)部鍍層良好時，則管件內(nèi)部中間部位或腔盒體底角處的l非常大，分散能力特差，內(nèi)部鍍層難以合格。此時必須以棒或板作輔助陽極，如圖2所示

8、。在管件內(nèi)部，當輔助陽極棒居于圓心時，則內(nèi)部各處到輔助陽極的l幾乎相等?？梢?，采用輔助陽極的實質(zhì)就是要減小l。 圖2輔助陽極Figure 2 Auxmary anode  對于燈泡銀碗之類反光聚光件，要求內(nèi)部具有良好的反光聚焦功能。采用裝飾鍍鉻時，有時要用鉛合金制成與內(nèi)部曲線接近的“象形陽極”(如圖3所示)，內(nèi)部才能套好鉻?！跋笮巍钡哪康囊彩菫榱藴p小l。 圖3象形陽極Figure 3 Conformal anode 2222      近陰極到陽極的距離越大越好 式(1)右邊第2項分母中的，l近越大，則電流密度分布越均勻。要增大l近，一般只有加大陰陽極問的距離。對于圖1中的A掛法，不但l最小，而且l近也最大。為加大陰陽極間的距離，鍍槽不宜設計過窄。單排電鍍時，槽凈寬不宜小于08 m。即使槽的凈寬達到l m，除去槽兩邊陽極所占位置，以及槽側(cè)加熱冷卻器本身與陽極絕緣物(防止加熱冷卻器與陽極相碰而打火擊穿)所占位置