1、前言

 

　　金屬鍍層（céng）在陰極上分布的均（jun1）勻性，是決定鍍層質量（liàng）的一個重要因素，在電鍍生（shēng）產中人們總是希望能在鍍件表麵（miàn）獲得均勻的鍍層。接插件中的插（chā）孔接觸（chù）件（jiàn），由於功能（néng）部位為插孔內表麵，如（rú）果鍍（dù）件內外表（biǎo）麵（miàn）鍍（dù）層能分布一致，就可以最大限度地減少生（shēng）產成本（běn）。但實際上不管是采用何種電鍍液，總是存在著鍍層厚度不均勻（yún）的現象（xiàng）。根據法拉第定律（lǜ），在電鍍過程中（zhōng），電流通過電鍍液(電解質溶液（yè）)時，在陰極上析出物質的量（liàng）與通過的電量成正（zhèng）比。從這（zhè）一點來講，鍍層（céng）在零件表麵的分布取決於電流在陰極表麵的分布，所以一（yī）切影響電流在陰極表麵上分布的因素都影（yǐng）響鍍層在陰（yīn）極（jí）表麵的分布（bù）[1]。另外（wài），在電鍍過程（chéng）中，陰（yīn）極上發生的反應，往往不是簡單（dān）的金屬析出，在伴隨金（jīn）屬析出的同時常有析氫反應或其它（tā）副反應的發生，這說明鍍（dù）層分布還要受到（dào）溶液性能的影響，同（tóng）時（shí）也還涉及電（diàn）流效率的問（wèn）題。在接觸體鍍金的（de）日常（cháng）生產中，筆者發現：鍍層在陰極（jí）上（shàng）分布的均勻能（néng）力除了跟（gēn）溶液的性質（zhì）有關外，也與鍍（dù）件形狀、電鍍方（fāng）式的選擇（zé）、電鍍電源的選擇、電流（liú）密度範圍的選擇以及鍍件的裝載量等因素（sù）密切相關。

 

2、影響鍍層在陰（yīn）極表麵分布的因素

 

　　2. 1、電流密度

 

　　任何鍍液都有一個獲得良好鍍層的電流密度範（fàn）圍，鍍金液也不例外。當電鍍過程中電流密度超出工藝範圍上限值過大時，往往會形成（chéng）粗大的結晶顆粒，在此基礎上（shàng）獲得的鍍層較粗糙；而在（zài）低電流密度下操作時（shí）獲得的鍍（dù）層較細致。對（duì）於滾鍍金（jīn）或振動鍍金而言，由於金鍍液中金的質量濃（nóng）度較（jiào）低(一般為2 ~ 6 g/L)，電流密度（dù）在0.1 ~ 0.4 A/dm2之間進行操作時都能獲得良好的鍍層。但當采用上限電（diàn）流密度操作時，陰極附近的[Au(CN)2]–就會缺（quē）乏（fá），造成陰極上析氫（qīng）反應（yīng）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0.1 A/dm2的電流密度進（jìn）行電鍍，在生產時間上並不（bú）是簡單的倍數關係。

 

　　在采（cǎi）用滾鍍和（hé）振動鍍進行低（dī）速鍍金的過程中，如果采用較高的（de）電流密度，發（fā）生尖（jiān）端效應的可能性增大。特別是（shì）在振動電鍍時，由（yóu）於在整個電（diàn）鍍金過程中鍍件的尖端始終朝向（xiàng）陽極(振（zhèn）篩外麵是陽極圈)，尖端效（xiào）應就（jiù）更為明（míng）顯，鍍（dù）件邊緣或插針、插孔尖端處的鍍層較厚（hòu）而低端處（chù）鍍層相對較薄，造（zào）成零件表麵鍍層厚（hòu）度分布不均勻。因此在應用低速鍍金工藝時，針對細長形狀針（zhēn）孔接觸體，一般都采用工藝中電流密（mì）度範圍的下限進行操作，用小電流、長時間的電鍍方式來獲得鍍層厚度相對均勻的鍍層。

 

　　2. 2、電鍍電源

 

　　在目前的接插件電鍍行業中，常使用的電鍍電源有3種：直流電源、脈衝電源和雙（shuāng）向脈衝電源。目前使用最多的（de）是直流電源（yuán）。為使孔內鍍金層厚度達到圖紙要求，如果用傳統的直流電源，孔（kǒng）外的鍍金層厚（hòu）度會比孔內的厚，特（tè）別是接觸體中許多小孔零件（jiàn），孔內、外鍍層的厚（hòu）度差（chà）更加明顯。而采用周期性換向脈衝電源時（shí），在電鍍金過程中，當施加正向（xiàng）電流時，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（jī）較快；當施加反向電流時，鍍件表麵的鍍層發生溶解，原（yuán）來的（de）高電流密度（dù）區溶解較快，可以在零件的凸起處除去較多的鍍層，使鍍（dù）層厚度均（jun1）勻。

 

　　生產實踐證明，采用周期性換向（xiàng）脈衝電（diàn）源不但可以改善鍍金層在接觸（chù）體孔內、外表麵的分布，同時對電鍍時的整（zhěng）槽鍍件的鍍層均勻性也有較（jiào）好的改善。表1是采用孔徑為1 mm、孔深大於3 mm的接（jiē）觸件(名為接線導管)，按1.3μm厚度(圖紙規定1.27μm)要求，以0.1 A/dm2的陰極電流密度，在兩種不同電鍍電（diàn）源（yuán）振動鍍金後所檢測（cè）出的鍍層厚度數據。

 

　　2. 3、鍍件裝載量

 

　　鍍件裝載量（liàng）是否恰當，對於鍍金層能否在鍍件上均勻分布也十分重要。無論是采用振動電鍍方式還是滾鍍方式，若鍍件數量較少而低於裝載量下限時，在電鍍過程中鍍件容易受（shòu）到導電不良的影響，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（zhèng）鍍件不會中途斷電，同時（shí）也促使鍍件均勻翻轉。當鍍件裝載量較（jiào）大時，鍍件在滾筒或振篩中位置相互交換不夠充分，一部分鍍件始終處於高電流密度狀態而其餘的鍍件（jiàn）則始終處於低電流密度狀態，最（zuì）終造成鍍件之間鍍層分布不均勻。因此，一般電鍍生產廠都在工藝中規定了每槽鍍件的裝載（zǎi）量範圍。通常按以下原則選擇鍍件（jiàn）裝載量：

 

　　(1)鍍件（jiàn）在滾筒或振篩中能完全連續導電，不會因為裝載量過少而（ér）造成導電不良。

 

　　2)在滾筒或振（zhèn）篩中，鍍件之間位置的相互交換狀態良好。

 

　　3)鍍件裝載量一般為滾筒或振篩（shāi）容積（jī）的1/3，不超過1/2。

 

　　2. 4、電鍍方式和電鍍設備選（xuǎn）擇

 

　　針對不同形狀的鍍件，在選用電鍍方式時應該有所區分。例如（rú）：對異型鍍件和帶有孔徑大於1 mm非盲孔的細長形狀接觸體而言，一般適宜采用滾鍍的方式；對於孔徑小於1 mm的小型插針、插孔，特（tè）別是帶有盲孔的接觸體（tǐ）而（ér）言，一般適宜采用振動電鍍的方式[2]。總之，對不同形狀的零件（jiàn）采用合理的電鍍方式（shì）對於鍍（dù）金（jīn）層（céng）分布的均勻（yún）性十分重要（yào）。另外，在電鍍（dù）過程中為了減小鍍液濃差極化，應重視鍍液的攪拌。對（duì）於鍍金液而言，一般采用循環過濾的（de）方（fāng）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（tǒng）為了防（fáng）止針尖插（chā）在滾筒壁上，滾筒壁上的濾液孔往往設計得很小，滾筒內外的溶液不能迅（xùn）速（sù）交換(見圖1)，電鍍時由於陰極附近的[Au(CN)2]–不能得（dé）到迅速補充，鍍液很容易產生濃差極化，從而影響分散能力，最終影響到鍍層的均勻性。

 

　　近幾年來出現的新滾鍍生產線，針對傳統樣式滾筒的缺（quē）點進行了改進。新式滾筒除了在陰極接點方式上把導電辮改為導電釘外，與舊滾筒之間最大的區別是新滾筒（tǒng）設（shè）計有喇叭形溶液進口，使用時可以（yǐ）與鍍液循環過濾泵出液口對接（jiē），便於加（jiā）速滾筒內（nèi）、外溶液循環，減小電鍍過程中鍍液的濃差（chà）極化

 

　　采用舊式滾筒電鍍的樣件，鍍件前後端鍍層厚度差超過（guò）0.2μm；而采用新式滾筒電鍍的樣件，鍍件前後端鍍層厚度差僅為0.07μm左右。筆者所在公司某類高頻連接器外殼A與外殼B，要求內孔4 ~ 6 mm處厚度要達到（dào）0.38μm的深（shēn）孔鍍金件。使用傳統滾鍍生（shēng）產線以舊式滾（gǔn）筒電鍍時，若要（yào）使鍍件孔內金屬厚度符合上述要求，則外（wài）表麵金層厚度將分（fèn）別達到0.5 ~ 0.9μm與（yǔ）1.5 ~ 2.0μm左右，金材浪費較大；采用新滾鍍生產線以新式滾筒電鍍後，在孔內檢測點金（jīn）層厚度達到0.38μm時，鍍件外表麵的厚度可以降低到（dào）0.6 ~ 0.7μm。這說明在鍍層厚度分布上，采用改進（jìn）後的（de）新式滾筒鍍出的鍍件，鍍層（céng）厚度比較均勻，這也說明（míng）電鍍設備的改進可以改善鍍金層在鍍件表麵的分布，使（shǐ）鍍層更為均勻。

 

　　2. 5、基體形狀

 

　　鍍件的基（jī）體形（xíng）狀不（bú）同（tóng），則鍍層（céng）的均勻性也不同。越是細長或孔（kǒng）越深的接觸件，其鍍層的均勻性越差。另外，在（zài）接觸體中的部分插孔件，插孔開（kāi）口處縫隙寬度大於（yú）孔壁厚（hòu）度，由於在電鍍過程中鍍件不斷翻轉，不可（kě）避免地會出現部分鍍件之間相互對插的現象(見（jiàn）圖3)，這對電鍍質量（liàng）影響（xiǎng）很大（dà）。因為對插易造成插孔鍍後孔內“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。為達到用戶要求，操作者不得不在生產過程中將對插的零（líng）件拔開，然後反複加鍍（dù），造成人力、物力的浪費，並且也可能因為厚度不夠的問題而造成用戶退貨，從而損失更大。

 

　　對插後試樣（yàng）的鍍層厚（hòu）度受到明顯影響。為（wéi）減少上述情況的發生，可對該類鍍件的生產流（liú）程進（jìn）行重新調整。將這類插孔收口後再進行電鍍，以杜絕電鍍時在劈（pī）槽口產生對插的現象。以某種插孔（kǒng）為例（lì），鍍（dù）金後孔內厚度要求達（dá）到0.1μm。

 

　　以前的生產工序流程是（shì）：電鍍工序除油─酸洗─鈍化─電鍍─成品（pǐn）工序收口後裝配。由於（yú）在（zài）電鍍（dù）過程中鍍件相互對插（chā），導致部分鍍件孔內金層厚度達到0.2μm以上，部分（fèn）鍍件（jiàn）孔內沒有鍍（dù）金層。後將生產工序流程改（gǎi）為：電鍍（dù）工序除油─酸洗─鈍化─成品工序收口─電鍍工序電鍍─成（chéng）品工（gōng）序裝配，鍍（dù）件對插的問題得以解決。表4是（shì）工藝改進前、後，該插孔鍍金後的鍍層分布情況對比。

 

　　按原生產工序進行鍍金（jīn）操（cāo）作時，由（yóu）於要考慮電（diàn）鍍時鍍件對插的（de）影響，為了（le）保（bǎo）證鍍金後孔內厚度按要求達到0.1μm，大部分鍍件的金層超厚，造成生產成（chéng）本浪費；而改進生產工序後，鍍層平均厚度（dù）明顯下降。由此可（kě）見，當鍍件的基體形狀影響到鍍（dù）層分布時，在不能及時改變鍍件設計尺（chǐ）寸（cùn）的情況下，如果采取合適的工藝流程也可以改（gǎi）善鍍金層在（zài）零件表麵（miàn）的分布，同時達到節約生產成本的目的。

 

3、結論

 

　　(1)鍍（dù）層在鍍件表麵分布的（de）均勻性與鍍（dù）液的性能、鍍件表麵電流密度分布的情況有一定的關係。另外（wài），鍍層的均勻性還要受到電鍍（dù）方式、電鍍設（shè）備性能、鍍件裝載量以及鍍件生產流程的影響（xiǎng）。

 

　　(2)選擇分散能力較好的鍍（dù）液，采用性能優良的電鍍設備（bèi），選擇適合鍍件形狀的電鍍方式和（hé）電（diàn）鍍生（shēng）產流程，以較低的電流密度也可以獲得比較均勻的鍍層。