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(dāng)只考慮幾何因素對(duì)陰極電流分布的影響時(shí)，稱為“一次電流分布”；若同時(shí)考慮電化學(xué)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?yàn)楹笳哌€與不同陰極電流密度時(shí)的電流效率有關(guān)。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(wèn)題。顯然，此時(shí)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(gè)概念 2211 遠(yuǎn)陰極與近陰極  將一個(gè)工件裝掛于陰極桿上，同一個(gè)陰極工件的不同部位到陽(yáng)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(fù)雜程度有關(guān))。離陽(yáng)極最近的一點(diǎn)(或線

2、、面)稱為“近陰極”，其與陽(yáng)極的距離以k表示；離陽(yáng)極最遠(yuǎn)的一點(diǎn)(或線、面)稱為“遠(yuǎn)陰極”，其與陽(yáng)極的距離用，撫表示。 2212 遠(yuǎn)近陰極距離差  遠(yuǎn)、近陰極與陽(yáng)極距離之差，稱為遠(yuǎn)近陰極距離差，以l表示，則l=l遠(yuǎn)l近。 2213 鍍液的電導(dǎo)率  鍍液為正負(fù)離子導(dǎo)電，是第二類(lèi)導(dǎo)體，它也存在電阻。鍍液?jiǎn)挝惑w積(邊長(zhǎng)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(dǎo)，電阻率的倒數(shù)二則為電導(dǎo)率，單位為“西門(mén)子厘米”(Scm)。電流通過(guò)電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降。平時(shí)所說(shuō)的“槽電壓”就是電流通過(guò)鍍液、陰極桿與掛具、掛具與工件及陽(yáng)極相關(guān)部

3、分總串聯(lián)電阻的電壓降。鍍液的電導(dǎo)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(yáng)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(guò)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(dāng)陰陽(yáng)極桿的截面積過(guò)小時(shí)，也有壓降損失，兩個(gè)端頭測(cè)得的槽電壓會(huì)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(shí)，浸入鍍液中滾筒孔眼的總表面積為鍍液的導(dǎo)電面積。若滾桶孔眼過(guò)小、開(kāi)孔率過(guò)低，該值則很小，槽電壓很高，槽液發(fā)熱快，甚至整流器開(kāi)至最大，電流也上不去。如鍍亮鎳，、掛鍍時(shí)選用12 V整流器已可，而滾鍍一般應(yīng)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(guò)介紹。 222 影響二次電流分布的因素  設(shè)近陰極的電流密度為Jk,近，遠(yuǎn)陰極的電流密度為Jk,遠(yuǎn)，則可推導(dǎo)出下述公式：  (1)當(dāng)時(shí)，則Jk,近=Jk,遠(yuǎn)，即遠(yuǎn)、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(shí)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(xiàng)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(xiàng)，一為k，二為。后者為電化學(xué)因素：陰極極化度越大越好，鍍液電導(dǎo)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(guān)，而提高電導(dǎo)率可通過(guò)加入導(dǎo)電鹽、調(diào)整pH等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 需重點(diǎn)討論的是幾何因素l與l近，因?yàn)樗鼈兣c生產(chǎn)實(shí)際中正確地裝掛工件及設(shè)計(jì)掛具、鍍槽等密切相關(guān)。 2221 遠(yuǎn)近陰極距離差l越小越好  對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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?cè)淼谋?/p>

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(huì)有以下問(wèn)題：  (1)電流不敢開(kāi)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(zhǎng)時(shí)間，甚至一個(gè)多小時(shí)，浪費(fèi)了鍍層金屬，想快反而快不起來(lái)。  (3)對(duì)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(lán)白鈍時(shí)周邊藍(lán)度好，但中間部位發(fā)黃、發(fā)花。  (4)引發(fā)其他問(wèn)題，甚至造成返工。例如光亮酸銅前預(yù)鍍暗鎳或銅，預(yù)鍍層都薄，中間部位更薄，再鍍酸銅時(shí)，中間部位陰極電流密度又小，電沉積速度可能小于通過(guò)高孔隙的置換速度，造成中間部位因嚴(yán)重置換而發(fā)花、起泡、脫皮。  A掛法一般用兩個(gè)掛鉤，B、C掛法雖只用一個(gè)掛鉤，但采用陰極移動(dòng)時(shí)，工件搖來(lái)晃去，可能發(fā)生重疊而導(dǎo)致不合格。因此，快、省、好的還是A掛法。當(dāng)鍍管件或封底腔盒體，要求內(nèi)部鍍層良好時(shí)，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(shí)必須以棒或板作輔助陽(yáng)極，如圖2所示

8、。在管件內(nèi)部，當(dāng)輔助陽(yáng)極棒居于圓心時(shí)，則內(nèi)部各處到輔助陽(yáng)極的l幾乎相等。可見(jiàn)，采用輔助陽(yáng)極的實(shí)質(zhì)就是要減小l。 圖2輔助陽(yáng)極Figure 2 Auxmary anode  對(duì)于燈泡銀碗之類(lèi)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(shí)，有時(shí)要用鉛合金制成與內(nèi)部曲線接近的“象形陽(yáng)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(yáng)極Figure 3 Conformal anode 2222      近陰極到陽(yáng)極的距離越大越好 式(1)右邊第2項(xiàng)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(yáng)極問(wèn)的距離。對(duì)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(yáng)極間的距離，鍍槽不宜設(shè)計(jì)過(guò)窄。單排電鍍時(shí)，槽凈寬不宜小于08 m。即使槽的凈寬達(dá)到l m，除去槽兩邊陽(yáng)極所占位置，以及槽側(cè)加熱冷卻器本身與陽(yáng)極絕緣物(防止加熱冷卻器與陽(yáng)極相碰而打火擊穿)所占位置