1、前言

 

　　金屬鍍層在陰極上分布的均勻性，是（shì）決定鍍層質量的一個重要因素（sù），在電（diàn）鍍生產中人們總是希望能在（zài）鍍件表麵獲（huò）得均勻的鍍（dù）層。接插件中的（de）插孔接觸件，由於功能部位為插孔內表麵，如果鍍件內外表麵鍍層能分布一致，就可以（yǐ）最大限度地減少生產成本（běn）。但實際上不管是采用（yòng）何種電鍍液，總是存在著鍍層厚度不均（jun1）勻（yún）的現象。根據法拉第定律，在電（diàn）鍍過程中，電流通（tōng）過電鍍液(電解質溶（róng）液)時，在陰極上析出物質的量與通過（guò）的電量成正比。從這（zhè）一點來講，鍍層在零件表麵的分布取決於電流在陰極表麵的分布，所以一切影響電流在陰極表麵上分布的因素都影響鍍層（céng）在（zài）陰極表麵的分布[1]。另外，在（zài）電鍍過（guò）程中，陰極上發生的反（fǎn）應，往往（wǎng）不（bú）是簡單（dān）的金屬析出，在伴隨金屬析出的同時常有析氫反應或其它副反（fǎn）應的發生，這說明鍍（dù）層分布還要受到溶液性能的（de）影（yǐng）響，同時也還涉及電流效率的問題。在接觸體鍍（dù）金的日常生產中，筆者發現：鍍層在陰（yīn）極上分布的均（jun1）勻（yún）能力除了跟（gēn）溶液的性質有關外，也與鍍件形狀、電鍍方式的選擇、電鍍電源的（de）選擇（zé）、電流密度範圍的選擇以及鍍件的裝載（zǎi）量等因素密（mì）切相關。

 

2、影響鍍層在陰極表麵分（fèn）布的因素

 

　　2. 1、電流密度（dù）

 

　　任何鍍液都有一個獲得良好鍍層的電流密度範（fàn）圍（wéi），鍍金液也不（bú）例外。當（dāng）電鍍過程中電流密度超出工藝範（fàn）圍上限（xiàn）值過大時，往往（wǎng）會形成粗大的結晶（jīng）顆粒，在此基礎上獲得（dé）的鍍層較粗糙；而在低電流（liú）密度下操作時獲得的鍍層較細致。對（duì）於滾鍍金或振動鍍金而言，由於金（jīn）鍍液中金的質量濃度較低（dī）(一般為2 ~ 6 g/L)，電流密度在（zài）0.1 ~ 0.4 A/dm2之間進行操作時（shí）都能獲得良好的鍍（dù）層。但當采用上限電流密度操作時，陰（yīn）極附近的[Au(CN)2]–就（jiù）會缺乏，造成陰極上析氫反應加劇，電流效率就會（huì）降低。因此，用0.2 A/dm2的電流密度進行電鍍與用（yòng）0.1 A/dm2的（de）電流密度進行電鍍，在生產時間上並不是簡單的倍數關係。

 

　　在采用（yòng）滾鍍和振動鍍進行低速（sù）鍍金的過程（chéng）中，如果采（cǎi）用較高的電流密度（dù），發生尖（jiān）端效應的可能（néng）性（xìng）增大。特別是在振動電鍍（dù）時，由於在整個電鍍金過程中鍍件的尖端始終朝向陽極(振篩外麵是陽極圈)，尖端效應（yīng）就更為明顯（xiǎn），鍍件邊緣或（huò）插針、插孔尖端處的（de）鍍層較（jiào）厚而低端處鍍層相對較（jiào）薄，造成零件表麵鍍層厚度分布不均勻。因（yīn）此在應用低速鍍金工藝時，針對細長形狀針孔接觸（chù）體，一般都采用工藝中電流（liú）密度範圍的下限進行操作，用小電流、長（zhǎng）時間的電鍍方式來獲（huò）得鍍層厚度（dù）相（xiàng）對均勻的鍍層。

 

　　2. 2、電鍍電源

 

　　在目前的接插（chā）件電鍍行業中，常使用的電鍍（dù）電源有3種：直流電源、脈衝電源和雙向脈衝電源。目前使用最多的是直流電源。為使孔內鍍金層厚度達到圖紙要求，如果用（yòng）傳統的直流電源，孔外的鍍金（jīn）層厚度會比孔內的（de）厚，特別是接觸體中許多（duō）小孔零件，孔（kǒng）內、外鍍層（céng）的厚度差更加明（míng）顯。而采用周期（qī）性換（huàn）向脈衝電源時，在電鍍金過程中，當施加正向電流時（shí），金在作為陰極的鍍件表麵沉積，鍍件的凸起處為高電流密度區，鍍層沉積較快；當施（shī）加反向電流時，鍍件表麵的鍍層發生溶（róng）解（jiě），原（yuán）來的（de）高電（diàn）流密度區溶解較（jiào）快，可以在零件的凸起處除去（qù）較多的鍍層，使鍍層厚度均勻。

 

　　生產實踐證明，采用周期性（xìng）換向（xiàng）脈衝電源不但可以改善鍍金層在接觸體孔內、外表麵的分布，同時對電鍍時（shí）的整槽鍍件的鍍層均勻性也有較好的改善。表1是采（cǎi）用孔徑為1 mm、孔深大於3 mm的接觸件(名為接線導管)，按1.3μm厚度(圖（tú）紙規定1.27μm)要求，以0.1 A/dm2的陰極電流（liú）密（mì）度，在兩種不（bú）同電鍍電源振動鍍金後所檢測（cè）出的鍍層厚度數據。

 

　　2. 3、鍍件（jiàn）裝載（zǎi）量

 

　　鍍件裝載量是否恰（qià）當，對於鍍金（jīn）層能否在鍍件上（shàng）均勻分布也十分重要（yào）。無論是采用振動（dòng）電鍍方式（shì）還是滾鍍方式，若（ruò）鍍（dù）件數量較少而低於裝載量（liàng）下限時，在電鍍過程中鍍件容易受到導電不良的影（yǐng）響，而且鍍層均勻性也會受到明顯影響，必須加入一些陪鍍件以保證鍍件不會中途斷電（diàn），同時也促使鍍（dù）件均勻翻轉（zhuǎn）。當鍍件裝載量較大時，鍍件在滾筒或（huò）振篩中位置相互交（jiāo）換（huàn）不夠充分，一部分鍍件始終處於（yú）高電流（liú）密度狀態而其餘（yú）的（de）鍍件則始終（zhōng）處於低電流密度狀態，最終造成鍍件之間鍍層分布不均勻。因此，一（yī）般電鍍生產廠都在工藝中規定了每槽鍍件的裝載量範（fàn）圍。通常按以下原則選擇鍍件裝載量（liàng）：

 

　　(1)鍍件在滾筒（tǒng）或振篩中能完（wán）全（quán）連續導電，不會因為裝載量過少而造成導電不良。

 

　　2)在滾筒（tǒng）或振篩中，鍍件之間（jiān）位置的（de）相互交換（huàn）狀態良好（hǎo）。

 

　　3)鍍件裝載量一（yī）般為滾筒或振篩容積的1/3，不超過1/2。

 

　　2. 4、電鍍方式和（hé）電鍍設備選擇

 

　　針對不同形狀的鍍件，在選用電鍍方式時應（yīng）該有所區分。例如：對異型鍍件和帶有孔徑大於1 mm非盲孔的細長形（xíng）狀接觸體而言，一般適宜采用滾鍍（dù）的（de）方式；對（duì）於孔徑小於1 mm的小型插（chā）針、插孔，特（tè）別是帶有盲孔（kǒng）的接觸體而言，一般適宜采（cǎi）用振動電鍍的方式[2]。總之，對不同形狀的零件采用合理的電鍍方式對於鍍金層分布的均勻性十分（fèn）重要。另（lìng）外，在電鍍過程中為了減小鍍液濃差極化（huà），應重視鍍液的攪拌。對於鍍金液而言，一般采用循環過濾的方式。在傳（chuán）統的滾鍍電鍍生產過程中，用於電鍍細小針孔接觸體的滾筒為了防止針尖插在（zài）滾筒壁上，滾筒壁上的濾液孔（kǒng）往往設計得很小，滾筒內外的溶液不能迅速交換（huàn）(見圖1)，電鍍時由於陰極（jí）附近的（de）[Au(CN)2]–不能得（dé）到迅速補充，鍍液很容易產生濃差極化，從而影（yǐng）響分散能力，最終影響到鍍（dù）層的均勻性。

 

　　近幾年來出現的新滾（gǔn）鍍生產（chǎn）線，針對傳統樣式滾（gǔn）筒的缺點（diǎn）進行了改進。新式滾筒（tǒng）除了在陰極接點方式上把導電辮改為導電釘外（wài），與舊（jiù）滾（gǔn）筒之間最大的區別（bié）是新滾筒設計有喇叭形（xíng）溶液進口，使用時可以（yǐ）與鍍液循環過濾泵出液口對接，便於加（jiā）速滾筒內、外溶液循（xún）環，減小電鍍過程中鍍液的濃差極化

 

　　采（cǎi）用舊式滾筒電鍍的樣件，鍍件前（qián）後端鍍層（céng）厚度差超過0.2μm；而采用新式滾筒電鍍的（de）樣件，鍍（dù）件前後端鍍層厚度差僅為0.07μm左右。筆者所在公（gōng）司某類高頻（pín）連接器外殼A與外殼（ké）B，要求內（nèi）孔4 ~ 6 mm處厚度要達到0.38μm的深孔鍍（dù）金件。使用傳統滾鍍生產線以舊式滾筒電（diàn）鍍時，若要使鍍件孔內金屬厚度符合上述要求，則外表麵金層厚度將分別達到0.5 ~ 0.9μm與1.5 ~ 2.0μm左右，金（jīn）材浪費較大；采（cǎi）用新滾鍍（dù）生產線（xiàn）以新式滾筒電（diàn）鍍（dù）後，在孔內（nèi）檢測點金層厚（hòu）度達到0.38μm時，鍍（dù）件外表麵的厚度可以降低到0.6 ~ 0.7μm。這說明在鍍層厚度分布上，采用改進後的新式滾筒鍍出的鍍件，鍍層厚度（dù）比較均勻，這也說明電鍍設（shè）備的改進可以改（gǎi）善鍍金（jīn）層在鍍件表麵的分（fèn）布，使鍍層（céng）更為均勻。

 

　　2. 5、基體形狀

 

　　鍍件的基體形狀不同，則鍍層的均勻性也不同。越是細（xì）長或孔越深的接觸件，其鍍層的均勻性越差。另外，在接觸體中的部分插（chā）孔（kǒng）件，插孔開口（kǒu）處縫隙（xì）寬度大於孔壁厚度，由於在電鍍過程中（zhōng）鍍件不斷（duàn）翻轉，不可避免地會出現部分鍍件之間（jiān）相（xiàng）互（hù）對插的現象(見圖3)，這對電鍍質量影響很大（dà）。因為對插易造成插孔鍍後（hòu）孔內“黑孔（kǒng）”，鍍層厚度分布不均勻，在互相對插的部位鍍層較薄甚至沒有鍍層（céng）。為（wéi）達到用戶（hù）要求，操作者不得（dé）不在生產過（guò）程中將對插的零件拔開，然後反複加鍍，造成人力、物力的浪費，並（bìng）且也可（kě）能（néng）因為（wéi）厚度不夠的問題（tí）而造成用戶退貨，從而損失更（gèng）大（dà）。

 

　　對（duì）插後試樣的鍍層厚度受到（dào）明顯影響。為減（jiǎn）少上述情況的發生，可對該類鍍件的生產流程進行重新調整（zhěng）。將這類（lèi）插孔收口（kǒu）後再進行電鍍，以杜絕電（diàn）鍍時在劈槽口產生對插的現象。以某種（zhǒng）插孔為例，鍍金後孔內厚度要求達到0.1μm。

 

　　以前的生產工序流程是：電鍍工序除油─酸洗─鈍化─電鍍（dù）─成品工序收口後裝配。由於在電鍍過程中鍍件相互對插，導（dǎo）致（zhì）部分（fèn）鍍件孔內金層厚度達到（dào）0.2μm以上，部分鍍件孔內沒有鍍金層。後將生產工序流（liú）程改為：電鍍工序除油─酸洗─鈍化─成品（pǐn）工序收口─電鍍工序電鍍─成品工序裝配，鍍件對插的問（wèn）題得以（yǐ）解決。表（biǎo）4是工藝（yì）改進前、後，該插孔鍍金後的（de）鍍層分布情況對比。

 

　　按原生產工序進行鍍金（jīn）操作時，由於要（yào）考慮電鍍時（shí）鍍件對插的影響，為（wéi）了保證鍍金後孔內厚度按要求達到0.1μm，大部分鍍件的金層超（chāo）厚，造成生產成本浪費；而改進生產工序（xù）後（hòu），鍍層平（píng）均厚度明顯下降（jiàng）。由此可見，當鍍件的基體形狀影響到鍍層分布時（shí），在不能及時改變鍍（dù）件設計（jì）尺寸的情況下，如果采取合適的工藝流程也可以改善鍍（dù）金層在零件表麵的（de）分布，同時達到節約生產成本的目的。

 

3、結論

 

　　(1)鍍層（céng）在鍍件表（biǎo）麵分（fèn）布的均勻性與鍍液的性能、鍍件（jiàn）表麵電流密度分布的情況有一定的關係。另外，鍍層的均勻性還（hái）要受到電鍍方式（shì）、電鍍設備（bèi）性能、鍍件（jiàn）裝載量以及鍍件生產流程的影響。

 

　　(2)選擇分散（sàn）能力較好的鍍液，采用性能（néng）優（yōu）良的電鍍設備，選擇適合鍍件形狀的電鍍方式和電鍍生產流程，以較低的電流密度也可以（yǐ）獲得比較均勻的鍍（dù）層（céng）。