影響接插件電鍍金層分布的主要因素
1 前言
金屬鍍層在陰極上分布的均勻性，是決定鍍層質(zhì)量的一個(gè)重要因素，在電鍍生產(chǎn)中人們總是希望能在鍍件表面獲得均勻的鍍層。接插件中的插孔接觸件，由于功能部位為插孔內(nèi)表面，如果鍍件內(nèi)外表面鍍層能分布一致，就可以最大限度地減少生產(chǎn)成本。但實(shí)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(xiàn)象。根據(jù)法拉第定律，在電鍍過(guò)程中，電流通過(guò)電鍍液(電解質(zhì)溶液)時(shí)，在陰極上析出物質(zhì)的量與通過(guò)的電量成正比。從這一點(diǎn)來(lái)講，鍍層在零件表面的分布取決于電流在陰極表面的分布，所以一切影響電流在陰極表面上分布的因素都影響鍍層在陰極表面的分布。另外，在電鍍過(guò)程中，陰極上發(fā)生的反應(yīng)，往往不是簡(jiǎn)單的金屬析出，在伴隨金屬析出的同時(shí)常有析氫反應(yīng)或其它副反應(yīng)的發(fā)生，這說(shuō)明鍍層分布還要受到溶液性能的影響，同時(shí)也還涉及電流效率的問題。在接觸體鍍金的日常生產(chǎn)中，筆者發(fā)現(xiàn)：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、電鍍電源的選擇、電流密度范圍的選擇以及鍍件的裝載量等因素密切相關(guān)。
?
2 影響鍍層在陰極表面分布的因素
2. 1 電流密度
任何鍍液都有一個(gè)獲得良好鍍層的電流密度范圍，鍍金液也不例外。當(dāng)電鍍過(guò)程中電流密度超出工藝范圍上限值過(guò)大時(shí)，往往會(huì)形成粗大的結(jié)晶顆粒，在此基礎(chǔ)上獲得的鍍層較粗糙；而在低電流密度下操作時(shí)獲得的鍍層較細(xì)致。對(duì)于滾鍍金或振動(dòng)鍍金而言，由于金鍍液中金的質(zhì)量濃度較低(一般為 2 ~ 6 g/L)，電流密度在 0.1 ~ 0.4 A/dm2之間進(jìn)行操作時(shí)都能獲得良好的鍍層。但當(dāng)采用上限電流密度操作時(shí)，陰極附近的[Au(CN)2]–就會(huì)缺乏，造成陰極上析氫反應(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(jìn)行電鍍與用 0.1 A/dm2的電流密度進(jìn)行電鍍，在生產(chǎn)時(shí)間上并不是簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系。
在采用滾鍍和振動(dòng)鍍進(jìn)行低速鍍金的過(guò)程中，如果采用較高的電流密度，發(fā)生尖端效應(yīng)的可能性增大。特別是在振動(dòng)電鍍時(shí)，由于在整個(gè)電鍍金過(guò)程中鍍件的尖端始終朝向陽(yáng)極(振篩外面是陽(yáng)極圈)，尖端效應(yīng)就更為明顯，鍍件邊緣或插針、插孔尖端處的鍍層較厚而低端處鍍層相對(duì)較薄，造成零件表面鍍層厚度分布不均勻。因此在應(yīng)用低速鍍金工藝時(shí)，針對(duì)細(xì)長(zhǎng)形狀針孔接觸體，一般都采用工藝中電流密度范圍的下限進(jìn)行操作，用小電流、長(zhǎng)時(shí)間的電鍍方式來(lái)獲得鍍層厚度相對(duì)均勻的鍍層。
2. 2 電鍍電源
在目前的接插件電鍍行業(yè)中，常使用的電鍍電源有 3 種：直流電源、脈沖電源和雙向脈沖電源。目前使用最多的是直流電源。為使孔內(nèi)鍍金層厚度達(dá)到圖紙要求，如果用傳統(tǒng)的直流電源，孔外的鍍金層厚度會(huì)比孔內(nèi)的厚，特別是接觸體中許多小孔零件，孔內(nèi)、外鍍層的厚度差更加明顯。而采用周期性換向脈沖電源時(shí)，在電鍍金過(guò)程中，當(dāng)施加正向電流時(shí)，金在作為陰極的鍍件表面沉積，鍍件的凸起處為高電流密度區(qū)，鍍層沉積較快；當(dāng)施加反向電流時(shí)，鍍件表面的鍍層發(fā)生溶解，原來(lái)的高電流密度區(qū)溶解較快，可以在零件的凸起處除去較多的鍍層，使鍍層厚度均勻
生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用周期性換向脈沖電源不但可以改善鍍金層在接觸體孔內(nèi)、外表面的分布，同時(shí)對(duì)電鍍時(shí)的整槽鍍件的鍍層均勻性也有較好的改善。表 1是采用孔徑為 1 mm、孔深大于 3 mm 的接觸件（名為接線導(dǎo)管），按 1.3 μm 厚度（圖紙規(guī)定 1.27 μm）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(dòng)鍍金后所檢測(cè)出的鍍層厚度數(shù)據(jù)。
?
2. 3 鍍件裝載量
鍍件裝載量是否恰當(dāng)，對(duì)于鍍金層能否在鍍件上均勻分布也十分重要。無(wú)論是采用振動(dòng)電鍍方式還是滾鍍方式，若鍍件數(shù)量較少而低于裝載量下限時(shí)，在電鍍過(guò)程中鍍件容易受到導(dǎo)電不良的影響，而且鍍層均勻性也會(huì)受到明顯影響，必須加入一些陪鍍件以保證鍍件不會(huì)中途斷電，同時(shí)也促使鍍件均勻翻轉(zhuǎn)。當(dāng)鍍件裝載量較大時(shí)，鍍件在滾筒或振篩中位置相互交換不夠充分，一部分鍍件始終處于高電流密度狀態(tài)而其余的鍍件則始終處于低電流密度狀態(tài)，最終造成鍍件之間鍍層分布不均勻。因此，一般電鍍生產(chǎn)廠都在工藝中規(guī)定了每槽鍍件的裝載量范圍。通常按以下原則選擇鍍件裝載量：
(1) 鍍件在滾筒或振篩中能完全連續(xù)導(dǎo)電，不會(huì)因?yàn)檠b載量過(guò)少而造成導(dǎo)電不良。
(2) 在滾筒或振篩中，鍍件之間位置的相互交換狀態(tài)良好。
(3) 鍍件裝載量一般為滾筒或振篩容積的 1/3，不超過(guò) 1/2
2. 4 電鍍方式和電鍍?cè)O(shè)備選擇
針對(duì)不同形狀的鍍件，在選用電鍍方式時(shí)應(yīng)該有所區(qū)分。例如：對(duì)異型鍍件和帶有孔徑大于 1 mm 非盲孔的細(xì)長(zhǎng)形狀接觸體而言，一般適宜采用滾鍍的方式；對(duì)于孔徑小于 1 mm 的小型插針、插孔，特別是帶有盲孔的接觸體而言，一般適宜采用振動(dòng)電鍍的方式。總之，對(duì)不同形狀的零件采用合理的電鍍方式對(duì)于鍍金層分布的均勻性十分重要。另外，在電鍍過(guò)程中為了減小鍍液濃差極化，應(yīng)重視鍍液的攪拌。