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1、1实现 LED 支架镀银生产线优质低耗（17）关于电镀槽的槽电压17.1 槽电压的意义17.1.1 正极和负极之间的电位差，称之为电压。在我们生产线上阳极与阴极之间的电位差，就是槽电压。槽电压加上外电路压降，其中包括接点电压降，就等于电源显示电压（即表电压） 。我们生产线上，电源离开镀槽很近，如果导电接触点导电良好，那么外电路压降就很小，一般都不大于 0.5V。因此我们生产线上，槽电压 =电源工作时显示电压外电路压降。17.1.2 事物的发展变化，既有内在原因，同时也必须具备外部原因。在电解槽内，阴极上发生电化学反应，产生金属电沉积，内在原因是阴极表面金属的电化学本性及表面质量状态，和电解液的
2、组成，尤其是金属离子的电化学本性及其存在形式。外部原因最重要的就是外加的电场强度。这个外部原因，或者说外部力量就是借助外电源改变电极电势。通常情况下，通过阴极的电流密度越大，阴极表面电子排布就越多越密，阴极与电解液接触的界面的电场强度就越大，就越能明显地发生金属电沉积。在恒电流作出的情况下，随着阴极电流密度的加大，槽电压也相应上升，因此电镀所消耗的电能也增加，电流在电镀时所做的功也越大。只要电流密度不大于工艺规定的范围，此时不但镀层较细，而且结合力也良好。17.1.3 在众多的电镀工艺技术资料中，一般情况下对电流密度尤其是阴极电流密度对电镀质量的影响会有很详细很具体的介绍，而对与电流密度关系十
3、分密切的槽电压，它的合理范围，它的大小变化对镀层质量的影响，就很少有人介绍。即使介绍也是在讲电镀电源的选择时，尤其是在电镀故障处理时，才可能提到，防止出现槽电压过高或过低。2因为，在镀槽中阴极表面金属状况既定、电解液组成既定、电解液酸碱度既定、电解液温度既定、所使用的添加剂既定、阴阳极相对位置和距离既定、阳极特别是可溶性阳极的面积与阴极的面积比既定的情况下，槽电压的大小基本上就由通过电解槽的电流的大小而决定。而通过阳极的电流、通过电解液的电流、通过阴极的电流，在相同时间内它们的电量也是相同的。因此在上述众多既定的情况下，通过电解槽的电流越大，阳极的电流密度也越大，阳极极化加大，阳极电位更正，阴
4、极电流密度也随着加大，阴极极化也加大，阴极电位更负，此时电源两极之间的电动势也越大，槽电压就变大，电流在电镀过程中所做的功也越大。所以工艺规程中虽然没有规定槽电压的明确范围，它的范围隐含在对阴极电流密度的规定之中。根据笔者的经验，在我们生产线上，电解除油的槽电压 6.5-7V。初始底镀层如果是氰化物镀铜，则槽电压为 5-6V。如果是予镀镍则槽电压为 4.2-6V。光亮酸铜槽电压不大于 2.5V。光亮氨镍电镀槽电压 4-5.5V，予镀银槽电压 3-3.5V，光亮氰化镀银 1.2-1.5V，电解钝化银保护 4-5V。在稳流作业的情况下，在严格控制电流密度的同时，配合观察分析槽电压的变化，是我们稳定
5、镀层质量的重要途径。因为在电流大小不变的情况下，电压升高，主要原因就是电阻升高。在我们电解槽内，应分三个部份来分析和查找原因，即从阳极、镀液和阴极这三个方面来查找原因。从阳极来说，面积缩小，阳极钝化，阳极架空，阳极袋中阳极泥渣过多，以上种种都会造成槽电压升高。从镀液来讲，浓度降低，温度降低，导电盐降低，都会增加溶液电阻，使槽电压升高，从阴极电化学反应过程来看，阴极表面金属电化学反应的活度是否适当，阻力是否过大，尤其是镀液中金属离子的存在形式及其结构，它对金属离子在阴极电化学反应速度的影响很大。只有金属离子在阴极电化学反应速度较缓慢的情况下，我们才能取得理想的镀层。金属离子电化学反应速度缓慢，我
6、们可以理解为金3属离子在电化学反应过程中，电阻较大，这样金属离子在阴极上完成放电，并且产生金属电结晶，就需要克服较大的阻力就需要外电源提供较大的电动势，消耗较大的电能，其时阴极电位有较大的负移，阴极电化学极化也较大。这是由于在相同电流密度的情况下，交换电流密度越小的电极反应的超电势也越大。这样我们就有可能获得较为理想的金属镀层。槽电压，也和电流密度一样，在其它条件既定的情况下，它也有一个恰当的范围，既不是越低越好，也不是越高越好。17.2 影响槽电压的因素17.2.1 在电镀过程中，不同的金属离子，其电化学本性是不同的，有的金属离子、电化学反应的交换电流密度很小，因此在单盐镀液中就能取得理想的
7、镀层，例如：我们生产线上的镀镍液，它不但常用来作为中间过度镀层，而且也常用来作为钢铁基体上初始底镀层，即初始予镀层。在我们生产线上，铁带经前处理合格之后，就可以予镀镍。只不过，为了进一步降低金属镍离子的电化学反应速度，一般说来，主盐的浓度应配在正常镀镍的下限，甚至可以低于正常镀镍的下限。由于金属镍离子这一电化学本性，所以镀镍的槽电压比较高，一般应在 3.8-6V 之间。我们把它控制在 4.5-5V 之间就比较理想。我们生产线上金属铜离子的电极反应速度属于中等，因此在添加剂的作用下，在酸性单盐镀液中也可以取得较理想的镀层。但是要作为予镀层，就必须采用氰化物镀液。氰化物是很强的络合物。电镀液中金属
8、离子以金属络离子的形式存在，它比简单水合金属配离子更稳定，电化学反应速度明显放慢。因此同样是镀铜，氰化镀铜的槽电压就要比硫酸铜镀铜液要高，氰化镀铜的槽电压应在 4.5-6V 的范围内，而硫酸铜镀液的槽电压一般不宜大于 2.5V。银在简单溶液中沉积出的银镀层结晶粗大，而在络合物溶液中，4则可以获得细致的镀层。故银镀层均是从络合物的溶液中获得的。在正常作业下，氰化镀银的槽电压要比单盐镀镍低很多。比氰化镀铜也低很多，与硫酸铜镀铜比也要略低。以笔者实际作业的经验而言，光亮氰化镀银槽电压应控制 1.2-1.5V 之间为宜。同样是氰化镀银，予镀银与正镀银的槽电压相差很大。原因是：予镀液银含量极低，而氰化钾
9、含量却很高，银氰阴络离子极其稳定，电化学反应速度极低，也就是说电化学反应的电阻很大；采用了大电流，即冲击电流；予镀的目的，是改变基体金属或底层金属的电极电位，从而消除镀银过程中产生结合力差的置换银层。而予镀的实质就是提供低电流效率的活化过程，使阴极表面迅速生成一层薄而致密、结合力良好的予镀银层。一般情况下，予镀银的槽电压为 3-3.5V。17.2.2 阴极表面某些有机物吸附层，出镀槽后没有冲洗干净，或者阴极表面金属在冲洗过程中，与空气接触时间过长，形成新的氧化膜层，阴极表面的电阻就明显增加，并能影响后续镀层结合力。为此或者增加活化工序，或者通过低电流效率的予镀工艺来解决。17.2.3 镀液电阻
10、增加，槽电压上升。我们可用提高主盐浓度来提高镀液电导率，从而降低槽电压。但主盐浓度过高又不利于获取晶细镀层，因此我们常用添加导电盐的办法来提高镀液电导率。17.2.4 阴阳极之间距离大小也影响槽电压。距离大的槽电压高。极间距，既不是越小越好，也不是越大越好，而是根据实际，适中为好。17.2.5 阳极与阴极的面积比。尤其是可溶性阳极与阴极的面积比，对槽电压影响极大。比值越大，阳极极化小，槽电压就低。若可溶性阳极在阳极框内接触不良，或者是阳极框内阳极泥渣过多，或者是阳极已经钝化，这些情况都会造成槽电压异常升高。17.3 合理控制槽电压5在我们生产线上，与控制镀液成份、控制阴极电流密度、控制镀液温度
11、、控制镀液 PH 值、控制阴极移动速度相配合，同时重视控制镀槽的槽电压，这对于我们取得理想镀层有较大的意义。首先：从槽电压的异常波动中，我们可以分析阴极电化学反应速度的变化，分析溶液电阻的变化，分析阳极的工作状态，通过这三个方面的综合分析，就可以及时找到对应措施，把槽电压调整到正常范围之内， 从而避免电镀故障的发生。其次，我们可以通过对槽电压调整来取得理想的镀层。现以光亮镀银为例，来说明适当控制和调整槽电压，对镀层质量的影响。光亮氰化镀银，氰化钾含量很高，镀液 PH 值在 1113.5 之间，只要金属银阳极钝度足够高，一般不会产生阳极钝化问题（当然碳酸钾含量若大于 120g/L，也可能会产生阳极钝化，镀层发黄的问题。）因此我们可以用较小的银阳极与阴极的面积比来电镀。这样操作的优点是银镀层薄而致密，结合力好，缺点是镀液银含量逐渐下降，需要每天向镀液添加氰化银以稳定银含量。在银阳极面积较小的情况下，槽电压会有所提高，外电源所提供的电动势也相应提高，在相同的电流密度下，银镀层的晶细度和结合力都会有所改善。这样主要能确保银镀层在银簿的情况下，仍保持优良的外观质量与功能性质量。当然电能消耗会有所增加。在银阳极面积较小的情况下，槽电压一般应控制在 1.31.5V 左右。下集预告：怎样提高镀层外观质量李耀南手机：13057269577邮箱：2015 年 8 月 15 日
