影响镀层厚度分布均匀性的因素

一、影响镀层厚度分布均匀性的因素：

使镀层厚度分布均匀的重要性

电沉积时总希望镀层厚度在工件上的分布越均匀越好。当工件上沉积的总金属量相同时，若厚度分布不均匀，则会带来很多坏处：

(1)对于阳极性镀层，镀层薄处经不起牺牲腐蚀会先使基体产生锈蚀。而一个制件部分锈蚀后则已不合格，造成了镀层过厚处金属的浪费。若为保证最薄处不生锈，只能加大平均厚度，导致电镀成本增大。

(2)对于阴极性镀层，薄处镀层孔隙率高，很易产生点状锈蚀，继而锈点加大，形成连片锈蚀。与阳极性镀层相比，阴极性镀层薄处锈蚀更快。对于局部防渗氮、渗碳镀层，薄处易形成孔眼，失去保护作用。若厚度均匀则各部分孔隙率差别不大，总体防蚀性提高。例如，对电池钢壳滚镀亮镍，壳内(特别是靠底部的地方)镀层很薄，甚至在清洗烘干时即已起小锈点、泛黄，为此要“出白”处理，迅速用水溶性封闭剂封闭后干燥。

(3)对于光亮性电镀，镀层薄处因阴极电流密度小，故光亮整平性差，影响整体外观。

(4)合金电沉积时，不同厚度处的合金组分不相同，或外观不均(如仿金镀)，又或抗蚀性不一致(如锌镍合金)。

(5)不同厚度处镀层的物理、机械性能(如脆性、内应力等)不一样。若镀后还要作冲压成型等机加工处理，镀层过厚处往往机加工性能不良(起皮、开裂、粉状脱落等)。

无论从防蚀性，还是外观、机加工性能等方面讲，都希望提高镀层厚度的均匀性。对于尺寸镀硬铬，若用户要求镀后不作磨削处理，则很难办到；有时为了保证最薄处达到最终尺寸要求，厚度均匀性差时，不得不大大加大平均厚度，这在生产中并不少见。为使制件上镀层各部分厚度尽量接近，必须了解影响厚度分布均匀性的因素。

二、影响镀层厚度分布均匀性的因素：

镀液性能因素-镀液的分散能力与深镀能力

这是镀液的两项重要技术指标，一般为新工艺研究的必测指标。

镀液的分散能力是指镀液使镀层厚度分布均匀的能力，又称均镀能力，通常用T·P表示。在其他条件相同时，分散能力越好，则镀层厚度分布越均匀。测定分散能力的方法常用“远近阴极法”，其结果应标出K值(远近阴极距离之比)及所采用的计算公式，否则是无意义的；也可用赫尔槽试片测定3或8个点的镀层厚度再作计算。具体的测定方法可参考有关手册。

镀液的深镀能力是指镀液使复杂件深凹处沉积镀层的能力，又称覆盖能力。常用通孔或盲孔管件作试验，比较镀层深入的尺寸。其结果应标明孔内径、管长与试验时管件的悬挂方式，否则无可比性。

分散能力与深镀能力属于“铁路警察各管一段”：分散能力只管厚度均匀性，不管复杂件深凹处能否沉积上镀层；而只要复杂件深凹处能沉积上镀层，则可认为深镀能力好，但不管各处镀层厚度的差异有多大。有关镀液分散能

力影响因素的结论比较明确，但对影响深镀能力的因素却缺乏研究。只能推

断金属的析出电位越正，深镀能力就越好。原因是工件深凹处阴极电流密度

很小，阴极极化值也就很小，测定出的阴极负电位也负得少。至于用什么手

段能使金属的析出电位趋正，人们仍缺少认识。一般而言，分散能力好则深

镀能力也较好。六价铬镀铬是分散能力、深镀能力及阴极电流效率都很差，

故其镀液组分虽简单，却是最难掌握的镀种。

三、影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

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