精确分析镀液性能有助于提高涂层质量

Dec. 23, 2022   |   931 views

影响电镀涂层质量的因素;镀液的性能镀层有很多种,同时,可以有不同类型的镀液来沉积某些金属。因此,各种镀层类型的镀液成分差异很大,但理想的镀液应具有以下特性:

(1) 沉积的金属离子的阴极还原极化相对较大,以获得晶粒尺寸小、附着力好的致密涂层。

(2) 稳定且导电性良好。

(3) 金属电沉积的速度很快,负载能力也很高。

(4) 成本低,毒性低。

镀液配方差异很大,但通常由主盐、导电盐(支持电解质)、络合剂和一些添加剂组成。

主盐是指用于沉积的金属离子盐。主盐对涂层的影响体现在:主盐浓度高,涂层粗糙,但允许电流密度大;主盐浓度低,允许电流密度小,影响沉积速度。

通常,电镀过程需要在高浓度的主盐下进行。考虑到溶解度等因素,常用的主盐是硫酸盐或氯化物。

导电盐(支持电解质)的作用是增加镀液的电导率并调节其值,这不仅可以降低罐压,提高镀液的分散能力,还有助于改善镀液的物理化学性能和阳极性能。

在单盐电解质中,涂层的结晶相对粗糙,但价格便宜,允许电流密度大。含有络合剂的复合盐电解质可以提高金属离子的阴极还原极化,获得的涂层细腻、致密、质量好,但成本很高。

对于锌、铜、镉、银、金等的电镀,常见的络合剂是氰化物;然而,对于冲击和其他金属等金属的电镀,不需要添加络合剂,因为在水合离子的电沉积过程中,这些元素的极化很大。

在双盐电解液的电镀过程中,由于氰化物的高毒性,无氰电镀已成为发展方向。

镀液中的添加剂不能改变溶液的性质,但可以显著提高涂层的性能。添加剂对涂层的影响体现在添加剂可以吸附在电极表面,可以改变电极溶液界面双层的结构,从而改善阴极还原过程中的过电压,改变T曲线的斜率。

添加剂的选择是经验性的。添加剂可以是无机或有机的,通常指增白剂、流平剂、润湿剂和活化剂。

镀液的性能会影响涂层的质量,镀液由溶质和溶剂组成,因此溶剂也会对涂层的质量产生一定的影响。

电镀溶液溶剂必须具有以下特性:① 电解质可溶于其中; ② 由于介电常数高,溶解的电解质可以完全或大部分电离成离子。电镀中使用的溶剂包括水、有机溶剂和熔盐体系。

1.电镀工艺因素对镀层的影响

电流密度对涂层的影响主要体现在高电流密度上。电镀相同厚度的涂层需要很短的时间,可以提高生产效率。同时,高电流密度增加了形成的晶核数量,涂层晶体细小致密,但电流密度太大,无法产生树枝状晶体和针孔。对于电镀工艺,电流密度有一个最佳范围。

电解质温度对涂层的影响体现在温度的升高上,这可以提高阴极和阳极的电流效率,消除阳极钝化,增加盐的溶解度和溶液的电导率,减少浓差极化和电化学极化。然而,如果温度过高,结晶的生长速率会超过结晶活性的生长点,从而导致粗晶体和多孔涂层的形成。

电解液的搅拌有利于减少浓差极化,获得致密的涂层,减少氢脆。此外,电解液值、脉冲电流和换相电流的使用也对涂层质量有一定的影响。

2.Anode

阳极也会影响电镀过程中的涂层质量。阳极氧化通常经历三个步骤:活化区(金属溶解区钝化区(表面产生钝化膜)和过钝化区(在表面产生高价金属离子或分离氧气)。

阳极应与电镀中的阴极沉积物种相同。应选择镀液中的电解质,以避免阳极钝化。在电镀过程中,可以调节电流密度以使阳极保持在活化区域。

如果某些阳极(如Cr)可以进行严重钝化,则可以使用惰性阳极。

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