1、前言

 

　　金屬鍍層在陰（yīn）極（jí）上分布的均勻性，是決定鍍層質量的一個重要因素，在電鍍生產中人們總是希望能（néng）在鍍件（jiàn）表麵獲得均勻的鍍層。接插件中的插孔接觸件，由於（yú）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（jiù）可以最大限度地減少生產成本。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的現象（xiàng）。根據（jù）法拉第定律，在電鍍過（guò）程中，電流通過電鍍液(電解質溶液)時（shí），在陰極上析出物質的（de）量與通過的電量成正比。從這一點來講，鍍層在零件表麵的分布取決於（yú）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（dōu）影響鍍層在陰極表麵的分布[1]。另外，在電鍍（dù）過程（chéng）中，陰極上發生的（de）反應，往往不是簡單的金屬析出，在伴隨金屬析出的同時常有析氫反應或其（qí）它副反應（yīng）的發（fā）生，這說明鍍層分布還要受到溶液性能的影響，同時也（yě）還涉（shè）及電流效率的（de）問題。在接觸體鍍金的日（rì）常生（shēng）產中，筆者（zhě）發現：鍍層在陰極上分布的均勻能力除了跟溶液的性質（zhì）有關（guān）外，也與鍍件形狀、電鍍方式的選擇（zé）、電鍍（dù）電源的選擇、電流密度範圍的選（xuǎn）擇以（yǐ）及鍍件的裝載量等因素密切相關。

 

2、影響鍍層在陰極表麵（miàn）分布的因素

 

　　2. 1、電流密度

 

　　任何鍍液都有一個獲得良好鍍（dù）層的電流密度範圍，鍍金液也（yě）不例外。當電鍍過程中電流密（mì）度超出工藝範圍上限值過（guò）大時，往往會形成粗大的（de）結晶顆粒，在此基礎（chǔ）上獲得的鍍層較（jiào）粗糙；而在低電流密度下操作（zuò）時獲得（dé）的鍍層較（jiào）細致。對於滾鍍金或振動（dòng）鍍金而言（yán），由於金鍍液中（zhōng）金的質量（liàng）濃度較低(一般為2 ~ 6 g/L)，電流密度在0.1 ~ 0.4 A/dm2之（zhī）間進行操作時都能獲得（dé）良好的鍍層。但當（dāng）采用上限電（diàn）流密度操作時，陰極附近（jìn）的（de）[Au(CN)2]–就會（huì）缺乏，造成陰極上析氫（qīng）反應加劇，電流效率就會降低。因此，用0.2 A/dm2的電流密（mì）度進行電鍍與用0.1 A/dm2的電流密度（dù）進行電鍍，在（zài）生產時間上並不是（shì）簡單的倍數關係。

 

　　在采用滾鍍和振動鍍進行低速（sù）鍍金（jīn）的過程中，如果采用較高的電流密度（dù），發生尖端效應的可能性增大。特別是在振動電鍍時，由於在（zài）整個電鍍金過程中鍍件的尖（jiān）端（duān）始終朝向陽極(振篩外麵是陽極圈)，尖端效應就更為明顯（xiǎn），鍍件邊緣或插針（zhēn）、插孔尖端處的鍍層較厚而低端處鍍（dù）層相對較薄，造成（chéng）零（líng）件表麵鍍層厚度分布不均勻（yún）。因此在應（yīng）用低速鍍金工藝時，針對（duì）細（xì）長形狀（zhuàng）針孔接觸體，一般都采用工藝中電流密度範圍的（de）下限（xiàn）進行操作，用小電流、長時間的電鍍方式來獲得鍍（dù）層厚度相對均勻的鍍層。

 

　　2. 2、電鍍（dù）電源

 

　　在目前的接插件電鍍行業中（zhōng），常（cháng）使用的電鍍電（diàn）源有3種：直流電源、脈衝電源和雙向（xiàng）脈衝電源。目（mù）前使用最多的是直流電源（yuán）。為使孔（kǒng）內鍍（dù）金層厚度達到圖紙要（yào）求，如（rú）果用傳統的直流電源，孔外的鍍金層厚度會比（bǐ）孔內的（de）厚，特別是接（jiē）觸體中許多小孔零（líng）件，孔內、外鍍層的厚度差更加明顯（xiǎn）。而采用（yòng）周期性換（huàn）向脈衝電源時，在電鍍金過程中（zhōng），當施（shī）加正向電流時，金在作為陰極的鍍件表麵沉積，鍍件（jiàn）的凸（tū）起處為高電流密度區（qū），鍍層沉（chén）積較快；當（dāng）施加反向電流時，鍍件表（biǎo）麵的鍍層發生溶解（jiě），原來的高電流密度區溶解較（jiào）快（kuài），可（kě）以在零件的凸起處除（chú）去較多的（de）鍍層，使（shǐ）鍍層厚度均勻。

 

　　生產實踐證明，采用周期性換向脈衝電源不但可以改善（shàn）鍍金（jīn）層在接觸體（tǐ）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（yún）性也有較好的改（gǎi）善。表1是采用孔徑為1 mm、孔深大於3 mm的接觸件(名為接線導管)，按1.3μm厚度(圖紙規（guī）定1.27μm)要求，以0.1 A/dm2的陰極電流密度，在兩種不同電鍍電源振動鍍金（jīn）後所檢測出的鍍層（céng）厚度數據（jù）。

 

　　2. 3、鍍件裝載量

 

　　鍍件裝載量是否恰當，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（diàn）鍍方式還是滾鍍方式，若鍍件數量較少而低於裝載量（liàng）下限時，在電鍍（dù）過程中鍍件容（róng）易受到導電（diàn）不良的影響，而且鍍層均勻性也（yě）會受到明顯影響，必（bì）須加入一些陪（péi）鍍件以（yǐ）保證鍍件不會中途斷電，同時（shí）也促使鍍件均（jun1）勻翻轉。當鍍件裝載量較大時（shí），鍍（dù）件在滾筒或振篩中位置相互交換不夠充分，一（yī）部分鍍件始終處於高電流密度狀態而其餘的鍍件則始終處於低電流密度狀（zhuàng）態，最（zuì）終造成（chéng）鍍件之（zhī）間（jiān）鍍層分布不均勻。因此，一般電（diàn）鍍生產廠都在工藝中規定（dìng）了每（měi）槽（cáo）鍍件的裝載量範圍。通常按以下原則選擇（zé）鍍件（jiàn）裝載（zǎi）量：

 

　　(1)鍍件在（zài）滾筒或振篩中能完全連（lián）續導電，不會因為裝載量過少而造成導（dǎo）電不良。

 

　　2)在滾筒或振（zhèn）篩中，鍍（dù）件之間位置的相互交（jiāo）換狀態良（liáng）好。

 

　　3)鍍件裝載量一般為滾筒或振篩容（róng）積的1/3，不超過1/2。

 

　　2. 4、電鍍方式和（hé）電鍍設（shè）備選擇

 

　　針對不（bú）同形狀的鍍件，在選（xuǎn）用電鍍方式時應該有所區分。例如：對異型鍍件（jiàn）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（chā）針、插孔，特別是帶有盲孔的接（jiē）觸體而言，一般適宜（yí）采用振（zhèn）動電鍍（dù）的方式[2]。總之，對不（bú）同形狀的零（líng）件采用合理的電鍍方式對於鍍金層分布的均勻性十分重要。另外，在電鍍（dù）過程中為了減小鍍液濃（nóng）差極化，應重視鍍液的攪拌。對於鍍金液而言（yán），一般采用循環過（guò）濾（lǜ）的方式。在傳統的滾鍍電鍍生產過程中，用於電鍍（dù）細小針孔接觸體的滾筒為了防止針尖插在滾筒壁上，滾筒壁（bì）上的濾液（yè）孔往往設計得很小，滾筒內外的溶液不能迅速交換(見圖（tú）1)，電鍍時由於陰極附近的[Au(CN)2]–不能得到迅速補充，鍍液很容易產生濃差極化，從而影響分散能力，最（zuì）終影（yǐng）響到（dào）鍍層的（de）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點進（jìn）行了改進。新式（shì）滾（gǔn）筒除了在陰極接點方式上把導電辮改為導電（diàn）釘外，與舊滾筒之間最大的區別是新滾（gǔn）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，便於加速滾筒內、外溶液循環，減小電鍍過程中鍍液的濃差極化（huà）

 

　　采用舊式滾筒電鍍的（de）樣件，鍍件前後端鍍層厚度差超過0.2μm；而采用新式滾筒電鍍的樣件，鍍件（jiàn）前後端鍍層厚度差僅為0.07μm左右（yòu）。筆者所在公（gōng）司（sī）某（mǒu）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（dá）到0.38μm的深孔鍍金件。使用傳統滾鍍生產線以舊（jiù）式滾筒電鍍時，若要使鍍件孔內金屬厚度符合上述要求，則外（wài）表麵（miàn）金層厚度將分別達（dá）到0.5 ~ 0.9μm與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，在孔內檢測點金層厚（hòu）度達到0.38μm時，鍍件外表（biǎo）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（hòu）的新式滾筒鍍出的鍍件，鍍層厚度比較均勻（yún），這也說明電鍍設（shè）備的改進可（kě）以改善鍍金層在鍍（dù）件表麵的分布，使鍍（dù）層更為均勻。

 

　　2. 5、基體（tǐ）形狀（zhuàng）

 

　　鍍件的基體形狀不同，則鍍層的均勻性也不同。越是細長或孔越深的接觸件，其鍍層的均勻性越差。另外（wài），在接觸體中的部分插孔件（jiàn），插孔開口處縫隙（xì）寬度大於孔壁厚度，由於在電鍍過程（chéng）中（zhōng）鍍件不斷翻（fān）轉，不可避免地會出現部（bù）分鍍（dù）件之間相互對插的現象(見圖3)，這對電鍍質量影響很大。因為對（duì）插易造成插孔鍍後孔內“黑孔”，鍍層（céng）厚度分布不均勻，在互相對插的部位（wèi）鍍（dù）層較薄甚至（zhì）沒有鍍層。為（wéi）達到用戶要求（qiú），操作者不得不在生產過程（chéng）中將對（duì）插的（de）零件拔開，然後反複加鍍，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（yòng）戶退（tuì）貨，從而損（sǔn）失更大（dà）。

 

　　對插後試樣的鍍層厚（hòu）度受到明顯影響。為（wéi）減少上述（shù）情況的發生，可對該（gāi）類鍍件（jiàn）的生產流程進行重新調整。將這（zhè）類插孔收口後再進行電鍍，以杜絕電鍍時在劈槽口產生對插的現象。以某種插孔為（wéi）例，鍍金後（hòu）孔內厚度要求達到0.1μm。

 

　　以前的生產工序流程（chéng）是：電鍍工序除油─酸洗─鈍（dùn）化─電鍍（dù）─成品（pǐn）工序收口後（hòu）裝配。由於在電鍍過程中鍍件相互對插，導致（zhì）部分鍍件孔內金層厚度達到0.2μm以上，部分鍍件孔（kǒng）內沒有鍍金層。後（hòu）將生產工序流程改為：電（diàn）鍍工序（xù）除油─酸（suān）洗─鈍化─成（chéng）品工（gōng）序收口─電鍍工序電鍍─成品工序裝配（pèi），鍍件對插的問題得以解決。表4是工藝改進（jìn）前、後，該插（chā）孔鍍金後的鍍層分布情（qíng）況對比。

 

　　按原生產（chǎn）工序進行鍍金操作時，由於要考慮電鍍時鍍件對插的影響（xiǎng），為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厚，造成生產（chǎn）成本浪費；而改進生產工序後，鍍層平均厚度明顯下降。由此可見，當鍍件的基體形狀影響到（dào）鍍層分布時，在不能及時改變鍍件設計尺（chǐ）寸的（de）情況下（xià），如果采取合適的工藝流程也可（kě）以改善鍍金層在零件表麵的分布，同時（shí）達到節約生產（chǎn）成本的目的。

 

3、結論

 

　　(1)鍍層在鍍件表麵分布的均勻性（xìng）與（yǔ）鍍（dù）液的性能、鍍件表麵電流密度分（fèn）布的情況有（yǒu）一定的關係。另外，鍍層的均勻性還要受到電鍍方式、電鍍設備性能、鍍件裝載（zǎi）量以（yǐ）及鍍件（jiàn）生產流程的影響。

 

　　(2)選（xuǎn）擇分散（sàn）能力較好的鍍液，采用性能優良的電鍍設備，選擇適合鍍件形（xíng）狀的電（diàn）鍍方式和電鍍生產流程（chéng），以較（jiào）低的電（diàn）流密度也可以獲得（dé）比較均勻的鍍層。