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为什么同等情况下挂镀能镀好而滚镀镀不好(或很难镀好)?

放大字体  缩小字体发布日期:2018-12-18  来源: 滚镀工艺技术  作者: 侯进  浏览次数:448
核心提示:想必不少人有过这样的经历,同样的镀液,同样的镀件,挂镀能镀好而滚镀却镀不好或很难镀好,为什么呢?这与滚镀的特殊性是分不开的。

想必不少人有过这样的经历,同样的镀液,同样的镀件,挂镀能镀好而滚镀却镀不好或很难镀好,为什么呢?这与滚镀的特殊性是分不开的。

1、混合周期的影响

滚镀不可避免地会受到零件混合周期的影响。混合周期指滚镀时零件从内层翻到表层,然后又从表层翻回内层所需要的时间(可参考往期有关混合周期内容的文章)。而挂镀零件是单独分装的,不存在混合周期的影响。所以,对于某些镀件基体与镀液“相克”的情况,挂镀一般没有问题,而滚镀常常镀不好或很难镀好。可以说,混合周期是影响滚、挂镀镀层质量或施镀难度的主要因素。

例如,钕铁硼材质化学活性较强,若采用简单盐镀液(如酸性镀锌、硫酸盐镀镍等)施镀,存在基体表面氧化(则影响结合力)、基体遭受腐蚀、污染镀液等风险。此即属于镀件基体与镀液“相克”的情况。尽管如此,钕铁硼挂镀基本没有什么障碍,118论坛开始后电流直接、无遮挡地施加在镀件上,上镀速度大于表面氧化速度,镀层质量得到保证。可以说,钕铁硼挂镀与普通零件挂镀差异不大。但钕铁硼滚镀就不是这样了,使用简单盐镀液,由于混合周期的存在,当零件位于内层时因电化学反应基本停止而发生基体表面氧化。所以,为保证镀层质量,钕铁硼滚镀会采取一系列措施,如(预镀或直接镀时)尽量选用镀速快的溶液、严格滚筒尺寸、增加滚筒透水性、工序间不间断操作、大电流冲击等(可参考往期有关钕铁硼零件滚镀内容的文章),这相应增加了钕铁硼滚镀的难度。

钢件或锌合金件直接镀无氰碱铜,滚镀比挂镀难度大也是这个道理,即滚镀因混合周期的存在比挂镀更容易发生“置换镀”,则镀层与基体的结合力存在更大的风险。所以,钢件或锌合金件滚镀无氰碱铜,最好先镀底镍,不用太厚,薄薄的一层即可,则难度大大降低。而挂镀(可能)可以不用。

滚镀酸铜难度较大,生产中应用也不多,其原因未必在于酸铜工艺本身,更主要的是由于其对底镀层要求较高,底镀层做不好对后续镀铜产生较大的影响。滚镀酸铜要求底镀层须达到一定的厚度、均匀度、深度等,以起到基体与酸铜溶液较好的“隔离”作用。否则滚镀过程中当零件位于内层时,因电化学反应基本停止基体可能会承受较大的酸铜溶液腐蚀的风险。滚镀酸铜也是受混合周期影响较大的一个比较典型的例子。而挂镀酸铜对底镀层基本不做刻意要求。

钕铁硼滚镀镍-铜-镍也存在这样的问题。钕铁硼滚镀底镍也是为了“隔离”基体与后续的焦铜溶液,否则因钕铁硼基体化学活性较强,必然会遭受焦铜溶液的氧化腐蚀。所以,钕铁硼底镍层也要求一定的厚度、均匀度、深度等。但底镍层厚的话又会影响磁体的热减磁,这是一个矛盾。可以考虑镀两次焦铜或选用性能更好的无氰碱铜工艺,墨守成规难以使产品质量得到提升。

一种含锌量较高的小零件镀亮镍,不镀底铜,挂镀可得到质量合格的镀层,滚镀则镀层发黑,且滚镀过程中零件表面伴有一定量的气泡产生。这是因为滚镀时受混合周期的影响,零件表面受到了亮镍溶液的置换腐蚀,从而影响了镀层质量。而挂镀时零件单独分装悬挂,其混合周期可视为零,则零件表面电流导通后会在最短的时间内上镀,此时零件受腐蚀程度最小,因而可获得质量合格的镀层。

2、电流密度的影响

滚镀因受瞬时电流密度的制约(可参考往期有关瞬时电流密度内容的文章),给定的平均电流密度上限不易提高,因此常常使用比挂镀小或小得多的电流密度。电流密度小,给滚镀带来了相比于挂镀更多的麻烦。

比如,镀液中电位较正的杂质金属(如铜、铅等)容易在电流较小时优先于主金属离子而沉积。滚镀使用的电流较小,铜、铅等杂质极易沉积,从而对镀层质量产生影响。氯化钾滚镀锌,当镀液中含铅离子时,轻则零件低电流区镀层不亮或不合格,重则零件出槽仅高电流区有亮度,出光或钝化后消失。当镀液中有铜离子时,零件出槽镀层亮度尚可,出光或钝化后发黑。但同等情况下,挂镀铜、铅等离子的影响就会小得多。这是因为挂镀使用的电流较大,这时镀层沉积以电位较负的锌为主,而电位较正的铜、铅等在阴极沉积的概率降低,则对镀层产生的影响减小。

还有,滚镀由于电流相对较小,零件低电流区电流更小,则复杂零件的深凹部位往往质量不佳或不合格(即深镀能力不好)。比如,一种油桶桶盖镀锌,挂镀基本没有障碍,但滚镀在桶面的两个“凹儿”内得到的是黑或深灰的镀层。一种内螺纹膨胀螺栓镀锌,挂镀可将全部螺纹镀覆,而滚镀不能。电流密度的差异,造成了滚、挂镀镀层质量的差异。提高滚镀使用的电流,是减小这种差异的关键所在。而提高滚镀使用的电流,需要从减小孔眼处瞬时电流密度或提高瞬时电流密度上限入手(可参考往期有关瞬时电流密度内容的文章)。

3、滚筒开孔的影响

滚筒开孔阻碍了溶液内部的导电离子向阴极运行,导致滚筒内导电离子浓度较低,因此滚镀件的镀层均匀性会比挂镀差,则一般滚镀难以满足高精度零件的质量要求。另外,滚镀合金时,由于滚筒开孔的屏蔽作用,滚筒内外溶液中的镀液组分(尤其合金比例)差别可能较大,则镀出的产品在镀层合金成分、外观等方面可能差别较大。比如,滚镀锌镍合金镀层中可能达不到要求(或预期)的镍含量(则镀层耐蚀性打折扣),滚镀仿金镀层外观不佳有时做“补色”处理等。而挂镀合金则较少出现此类问题。改进滚筒开孔以增加滚筒透水性,是解决或改善问题的关键(可参考往期有关滚筒开孔内容的文章)。

所以,很多时候挂镀能镀好而滚镀却未必能镀好(或很难镀好),这需要根据情况找出镀不好或很难镀好的原因,然后对症下药,从而使问题得到解决或改善。

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