电镀工艺搅拌的影响

1、电镀工艺管理一一搅拌对电镀过程的影响对丁电镀过程而言，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。 由丁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I 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。阴极移动设备届非标 准设备，但 已经有专门的企业生产这种装置。阴极移动量

2、的单位一 股是m/ min，但是也有的工艺用次/ min表示，因为对丁阴极移动 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，但对丁移动的次数(频率)，则对丁任何尺 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1015次/ min ,或25m/ min 。 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

3、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)。 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 /

4、 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。 磁力搅拌。磁力搅拌多用丁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。 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)。 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。适合丁要求很高的某些重要的电镀过程。 螺旋桨搅拌。这是机械搅

5、拌中最原始的模式。主要是用丁电 解液的配制或活性炭处理等。如果用丁镀液的搅拌，由丁转速太快 而需要用减速器减速。单位为每分钟转数(r / min)。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丁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

6、过程是有着重要意义的。这对丁获得光亮良好的 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，甚至丁 出现烧焦现象。许多电镀添加剂是有机大分孑，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

7、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，这对丁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届 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。1958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1lOOm/ s的条件下，可以采用高达10000100000A / dm2的电流 密度下进行电解加工。这种惊人的速度当然会引起电镀技术工作者 的关注，结果是使电镀的高速化也

8、成为可能。实验表明，采用普通 的搅拌手段，电镀的阴极电流密度的变化值，只有10A / dmz左右。 而采用高速搅拌，阴极电流密度的变化可达100A / dm2左右。现在 已经实现的高速电镀的方法有如下几种： 镀液在阴极表面高速流动的方法。这个方法可根据镀液的流 动方式乂可分为平流法和喷流法两类。使用平流法的阴极电流密度 可达150480A / dm2,沉积速度对丁铜、锐、锌可达25100 m min，对丁铁是25 / Mmin，对丁金是18 化 min，而对丁铭是12 叩 / min以上。普通镀铭使用搅拌会降低电流效率，但对丁高速镀铭， 则可以提高阴极电流效率，达到48 % （普通镀铭的电流效

9、率只 12 % ）。例如也在铝圆筒内以530A / dm2的电流密度镀铭2min ,可 以得到50 p H!的镀层。 阴极在镀液中高速运动的方法。根据运动相对性原理，让阴 极（制件）在镀液中作高速运动，其效果与镀液作高速流动是大同小 异的，但是，由丁这时运动的频率相当高，已经不适合让阴极做往 返的运动，而是让阴极高速振动和旋转。当采用阴极振动时，阴极的振幅并不大，只有几毫米至数白毫 米。但是频率则为几赫至数白赫。这种阴极振动法适合丁不易悬挂 的小型或异形制件。设备的制造也比较容易。阴极高速旋转的方法适合丁轴状制件或者成轴对称的制件。这 种高速旋转的电极上的电流密度也可以达到上述高速液流法中的 水平。 在镀液内对电极表面进行摩擦的方法。这个方法是在镀液中 添加固体中性颗粒，使之以一定速度随镀液冲击作用丁阴极的制件 表面。这一方法的优点是既加强了传质过程，乂对镀层表面进行了 整理。添加在镀液中的这些中性颗粒是不参加电极反应的，它们是 在强搅拌的作用下（通常是喷流法）对阴极进行冲刷，可以获得光洁 平整的镀层。镀覆的速度为镀铜时是50 H M min ;镀锐时是25从m/ min ；镀铜合金时是25 化 min ；镀铭时是6 M min 。运用搅拌而出现的另一个电镀新技术的领域是复合镀，也有称 为弥散镀。这种复合镀层是