合金电镀需要重视的问题(二)
合金电镀需要重视的问题(二)
——摘自《实用电镀技术指南》
(2)电镀合金中添加剂的作用
添加剂的作用真的神奇。拿单金属来说,比如酸性光亮镀铜,镀层就细致(必须阴极极化才会细致)、光亮。合金电镀中加了添加剂,就能显著增加金属的阴极极化。添加剂的神奇还在于,它有很强的针对性。选用得当,它可以主要增加某种电位较正的金属离子的阴极极化,而不增加(或者很少增加)另一种电位较负的金属离子的阴极极化。这样两种金属离子的沉积电位就容易相近,就容易在阴极上共沉积。
添加剂的实践,成功案例不少。现代电镀工艺的发展、提高,离不开添加剂的发展。
(3)电镀合金中电流密度的影响
电镀的操作条件中电流密度很重要,电镀合金也是如此。两种金属离子要共沉积,主要是要分别控制两种金属离子的有效浓度,控制两种金属离子的过电位。电流密度的大小直接与过电位有关。选择适当的电流密度,有利于两种金属离子共沉积。一般说来,阴极电流密度大,金属离子的过电位高。阴极电流密度大到一定数值,会更有利于原来标准电极电位较负的金属离子沉积。在黄铜电镀时,电流开大了,镀层发白,镀层中锌的成分多了,相反,电流密度小了,镀层红了,镀层中铜的成分多了。
电流密度会影响金属离子的过电位,要选择适当的电流密度,就是要找到两种金属离子共沉积的过电位。在溶液搅拌或使用压缩空气搅拌溶液的情况下,溶液的浓差极化减少了,有利于标准电极电位较正的金属离子沉积,本来好好的合金层,组分会发生变化。如电镀黄铜时,原来黄铜色泽正常,当阴极移动或者压缩空气搅拌时,合金层色泽变红了,这时,要镀出正常的合金镀层,一般要开大电流密度,使两种金属离子在新的溶液状态下,找到自己新电位,以谋求按原来的比例共沉积。
(4)电镀合金中温度的影响
电镀过程中不仅需要电位差产生的电化学动力,还需要热动力。温度是一定要有的。所谓室温,也有一定的要求,般指10~27℃左右。温度过低,离子的迁移很困难,导电就成问题。合金电镀也少不了控制温度。温度高了,会增加离子的迁移速度,溶液的导电能力增加了,电流密度提高了;温度高了,离子迁移速度快了,溶液的浓差极化降低了;这两方面影响的结果是,金属离子的过电位降低了,更有利于原来标准电极电位较正的金属离子沉积。例如:在电镀黄铜时,正常情况下,提高温度,镀层会变红些。
这是铜离子析出多的结果。这时需要开大电流密度,调整两种离子共沉积的过电位。对于合金电镀来说,络合离子本来就体积大,迁移较吃力,温度低,迁移更困难。 一般来说,降低温度,对原来标准电极电位较负的金属离子影响要小一些。在电镀黄铜时,正常情况下,降低温度,镀层会淡白些,这是对锌离子影响较小的结果。从刚才列举黄铜的例子可以看出,电镀合金不能轻易改变温度范围,否则合金镀层的色泽就会变化,色泽就不稳定。
(5)电镀合金中pH的影响
在合金电镀中,pH不是直接影响金属离子的过电位,而是直接影响络合物的络合能力。络合物有酸度效应,在酸性趋强的条件下,络合能力会下降,还是用电镀黄铜来举例:当电镀黄铜时,pH下降了,氧化物的络合能力减小了,金属离子的有效浓度增加了,过电位降低了,这时有利于金属离子的沉积;相对来说,原来电极电位较正的金属离子更容易沉积,则铜离子较锌离子更容易沉积,黄铜镀层的色泽就会偏红。
反之,如果pH升高了,络合物的络合能力强了,就会减少金属离子的有效浓度,增加过电位,控制金属离子的沉积;相对来说,对铜离子的控制更强些,而对锌离子的影响要小些,这时黄铜镀层就会显得淡白些。pH还会影响金属离子的电极电位。同一种金属离子在酸性或碱性溶液中的电极电位是不一样的。
(6)电镀合金中的阳极
同电镀单金属一样电镀合金的阳极要能够导电,有的金属表面有一层很厚的钝化膜,阻止阴离子放电,连氢氧根也无法放电,这样的阳极不能使用,如钛板。电镀阳极的材料,形状要能控制电流在阴极上的分布。电镀阳极若能够自溶解、补充镀液中金属离子的消耗就更为理想。一般电镀合金的阳极最好与镀层的成分一致。最好能均勾溶解,恰好补充电镀合金各种金属高子的消耗,例如,电镀黄铜,使用铜:锌为7.3的黄铜板。
一般来说溶解的铜、锌金属离子与镀掉的基本平衡。尚若溶液中的某种金属离子偏低了,例如铜离子偏低了,可以挂一二块铜板,很快就平衡了。也有分别挂两种金属阳极的,如镍铁合金。镀层含量多的,多挂些;镀层含量少的,少挂些。如果两种金属的溶解电位相差很大,还要分开两条阳极电路其间再申联一个可变电阻,分别控制两种金属阳极板的溶解电位和阳极电流密度。如果溶液中某种金属的含量很低,则只挂一种金属用极板,少量的该种金属可以加其盐来补充。
综上所述,电镀合金时要重视络合物和添加剂,重视操作条件,重视阳极。
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