电镀工艺搅拌的影响.doc

电镀工艺管理——搅拌对电镀过程的影响 对于电镀过程而言，搅拌是从广义上讲的。凡是导致电解液作各种流动的方式，都称为搅拌。在电镀过程中，搅拌除了加速溶液的混合和使温度、浓度均匀一致以外，主要是促进物质的传递过程。由于搅拌在消除浓差极化和提高电流密度方面的显著作用，因此，大部分电镀工艺都采用了搅拌技术。 ? 那么搅拌究竟是怎么样影响电镀过程的呢?在讨论这个问题之前，先介绍一下搅拌的方式和搅拌程度的定量表示方法。 ? ???(1)搅拌的方式? ? ???①阴极移动。阴极移动是电镀过程中应用最多的方法。这是以电机带动变速器并将转动转化为平动的方法。阴极移动设备属非标准设备，但已经有专门的企业生产这种装置。阴极移动量的单位一般是m／min，但是也有的工艺用次／min表示，因为对于阴极移动而言，移动的频率比移动的距离更为重要。移动的距离受槽子的长度等的影响会有所不同，但对于移动的次数(频率)，则对于任何尺寸的槽子都是一样的。实际上当工艺规定为m／min时，都还要根据镀槽的长度来确定每次可以移动的距离后，再换算成每分钟移动的次数，例如，某工艺规定的阴极移动速度为2m／min，而镀槽的长度允许阴极每次移动的最大幅度为0.2m，则这时的阴极移动频率为10次／mim，常用的阴极移动量为l0～15次／min，或2～5m／min。 ? ②空气搅拌。空气搅拌是电镀中用得较多的搅拌方式。采用空气搅拌时，压缩空气必须是经过净化装置净化过的，因为直接从空气压缩机中出来的压缩空气，难免会带有油、水等杂质，如果带入镀槽，对电镀层质量会造成不利的影响。空气搅拌用量的表示的单位是每分钟每立方镀液多少升即L／(m3·min)，强力空气搅拌时，可达成500L／(m3·min)。 ? ③镀液循环。镀液循环现在已经是很流行的方式。因为采用镀液循环时多半是用的过滤机，这样可以在搅拌镀液的同时净化镀液，一举而两得。当然，有时也可以不加入滤芯，单纯地进行镀液的循环。循环量的表示方法是m3／min或者m3／h，要根据所搅拌镀液的总液量来确定所用的过滤机，因为过滤机的流量单位也是m3／min，因此，可以根据工艺对流量的规定选定相应的循环过滤装置。 ? ④磁力搅拌。磁力搅拌多用于实验或小型电镀装置。这是以电机带动永久磁铁旋转，由旋转的磁铁再以磁力带动放置在电解液内的磁敏感搅拌装置旋转，从而达到高速搅拌的效果。磁力搅拌的单位实际上就是电机的转速，即r／min。 ? ⑤阴极往返旋转。这是类似阴极移动的装置。但阴极所做的不是平行的来回移动，而是以主导电杆为轴的正反旋转运动。现在也已经有这种设备销售。所用的量表示为每分钟次数(次／min)。 ? ⑥超声波搅拌。超声波搅拌的作用比通常的机械类搅拌大得多，是特殊的搅拌方式。适合于要求很高的某些重要的电镀过程。 ? ⑦螺旋桨搅拌。这是机械搅拌中最原始的模式。主要是用于电解液的配制或活性炭处理等。如果用于镀液的搅拌，由于转速太快而需要用减速器减速。单位为每分钟转数(r／min)。 ? (2)搅拌对传质过程的影响 ? 在前面的内容中已经知道传质是电极过程中的重要步骤。在标准情况下的传质过程是由于电解质溶液中存在浓度、温度的差异等而引起的溶液内物质的流动。这种情况下的流动速度是非常缓慢的，在发生电极反应时，很快就会在阴极区内造成反应离子的缺乏，阴极发生浓差极化。这时，采取搅拌措施就可以弥补自发性传质不足带来的电极反应受阻，并且使极限电流密度提高。从而在保证电镀质量的同时提高电极反应的速度。搅拌能使电镀液在较高的电流密度下工作对电镀过程是有着重要意义的。这对于获得光亮良好的镀层有着重要作用。许多光亮添加剂要求在较高的电流密度下工作，没有搅拌的作用，在高电流区很容易发生镀层的粗糙，甚至于出现烧焦现象。许多电镀添加剂是有机大分子，甚至是高分子化合物，离子的半径都比较大，迁移的速度较低，如果没有搅拌作用的促进，要使在阴极吸附层内消耗的添加剂得到及时的补充是有困难的。 ? 搅拌还可以加速电极反应所产生的气体的逸出，比如，氢气的析出，从而减少镀层的孔隙率。 ? 搅拌的副作用是会使阳极的溶解也加速，有时会超过阴极反应的速度而致使镀液组成失去平衡。如果阳极有阳极泥或渣生成时，搅拌会带起这些机械杂质沉积到镀件上，当然这是指强力搅拌时的情况，低频的阴极移动一般不会有这样的问题。搅拌还是高速电镀的重要手段，这对于提高生产效率是特别有意义的。 ? (3)搅拌与高速电镀 ? 高速电镀是在高速电解加工工艺的迅速发展的刺激下发展起来的。自1943年前苏联的拉扎林科发表了利用电容器放电进行金属钻孔加工的方法以来，高电流密度的电解加工方法在各国迅速发展。l958年，美国阿罗加德公司发表了以普通电镀不可想像的高电流密度进行阳极电解加工的设备，这种设备在电解液的流速成为l～lOOm／s的条件下