影响镀层烧焦的因素

1、影响镀层烧焦的因素烧焦是电镀的常见故障之一。“烧焦”是一个借用词，指工件阴极电流密度过大而超过 工艺规范上限时镀层出现的非正常沉积，而并非木材之类燃烧或煮饭菜时水烧干后持续高温 下出现的发黑焦化、炭化现象。不少论述工艺的文献中都有一个故障表，包括故障现象、可 能原因及排除方法。然而实际大生产的情况非常复杂，各电镀厂的情况差异又很大，没有一 个故障表能包罗万象。即使比拟全面的故障表，一个故障现象列有可能原因七八个，具体到 实际到底是哪个原因，还需逐一具体分析。死记硬背故障表未必能找到真正的原因。只有对 故障现象的实质，以及为什么某种原因会造成故障的道理弄明白了，融会贯通，才能结合实 验验证，找出

2、具体原因。本讲将从道理上对引起烧焦故障的多种可能原因进行简单分析。L烧焦现象烧焦的共同点是：位置总出现在阴极电流密度最大的工件凸出或端头部位，决不会出现 在工件深凹处的低电流密度区。但对于不同镀种或同一镀种的不同工艺，烧焦的外观表现不 尽相同。例如：对于氯化物微酸性镀锌，烧焦呈疏松黑色海绵状；而对于碱性锌酸盐镀锌, 烧焦呈白灰色粗糙状，镀层附着力尚好。对于氧化镀铜，烧焦呈结晶不细致的破红色；光亮 酸铜的烧焦呈暗色海绵状疏松物;而对于多数无氟碱铜，烧焦呈暗色较粗糙结晶。对于镀银， 烧焦处镀层粗糙且常伴有脱皮现象。镀铭的烧焦呈灰色无光状。酸性光亮镀锡的烧焦那么呈暗 色雾状。2 ,烧焦的实质阴极电流

3、密度越大，主盐金属离子放电还原越快。当扩散、对流、电迁移的传质速度低 时，阴极界面液层中主盐金属离子浓度低，浓差极化过大，H+易放电还原而导致析氢。剧 烈的析氢使还原后的金属原子无法排列为正常结晶而形成疏松多孔的沉积物。另外，析氢后 界面液层中pH升高，可能形成金属氢氧化物（甚至进而分解为氧化物）或碱式盐，并夹杂在 镀层中。上述两种情况下均不能形成结晶有序排列的正常镀层而出现烧焦。即烧焦的根本原 因可归结为： 阴极界面液层中主盐金属离子浓度过低； 主盐金属离子放电过于困难，造成H+放电析氢;阴极界面液层中pH过高；镀层中夹杂较多非纯镀层金属的化合物。烧焦的多种外在原因均可根据上述几条加以分析和

4、理解。3 ,烧焦的多种可能性（1）电流密度过大任何电镀工艺条件中都规定有相应工艺允许的阴极电流密度（一般指平均电流密度）的 范围。即使镀液成分、液温、pH、搅拌等条件均正常时，所施加的阴极电流密度过大，超 过工艺允许的上限时，镀层也易烧焦。（2）主盐浓度过低对于氯化钾镀锌、光亮酸铜、镀银等简单盐电镀，当主盐浓度过低时，镀层易烧焦。原 因是：主盐浓度过低时，阴极界面液层中主盐浓度本身很低，电流稍大，放电后即缺乏 金属离子，H+易乘机放电；（2）镀液本体的主盐浓度低，扩散与电迁移速度都下降，阴极界 面液层中金属离子的补充速度也低，浓差极化过大。（3）镀液pH值过高简单盐电镀：pH高时，阴极界面液层

5、中H+浓度本身就低，量不大的H+还原即会使 pH升高至产生烧焦的值。 镀液本体的H+浓度低时，H+向阴极界面液层的扩散、电迁移 速度也低，来不及补充阴极界面液层中H+的消耗，其pH上升更快，也加剧烧焦。配合物电镀：一方面，与简单盐电镀一样，阴极界面液层中H+放电后pH升高更快； 另一方面，多数碱性条件下的配合物电镀，随着镀液pH上升，在相同配合比时形成的配离 子更加稳定，主盐金属离子放电更为困难，H+的放电那么相对更易。正是由于这两方面原因， 镀层更易烧焦。这也许是多数配合物电镀的允许阴极电流密度上限都较小的主要原因。（4）镀液中pH缓冲剂过少镀液中的pH缓冲剂不仅对镀液本身pH有缓冲作用，更

6、重要的是对阴极界面液层pH 的缓冲作用。当其含量低时，高阴极电流密度区因其本底浓度低，同样因镀液中浓度低，缓 冲剂向阴极界面液层扩散的速度下降,其对阴极界面液层中pH的缓冲作用差,H+稍一放电, 界面液层中pH上升更快，镀层更易烧焦。（5）阴极极化过大镀液阴极极化值越大，主盐金属离子放电越困难，H+越易乘机放电，镀层越易烧焦。 配合物电镀：当主盐浓度相同时，配合物电镀的配位剂含量越高，即配合比越大，或因pH等 条件控制不当，生成的主盐配离子放电还原越困难，造成阴极电化学极化值过大，H+越易 放电，镀层越易烧焦，允许阴极电流密度上限越低。对于氧化镀铜，当游离氧化物过高时, 阴极电流效率下降，易析

7、氢，同时允许阴极电流密度下降。简单盐电镀：简单盐电镀时，假设添加剂加入过多，吸附产生的添加剂膜层过厚，主盐金 属离子难于穿透吸附层放电，但H+是体积很小的质子，易于穿透吸附层放电析氢，镀层容 易烧焦。另外，添加剂过多还有其他副作用，所以任何添加剂、光亮剂都必须坚持少加勤加 的原那么。（6）液温过低液温过低时，扩散、对流、电迁移的速度都下降。无论对于简单盐电镀还是配合物电镀， 高电流密度处的主盐金属离子放电消耗后，都来不及传质补充，浓差极化过大，H+易放电 而导致镀层烧焦。硼酸这类缓冲剂易因液温低而结晶析出并沉于槽底，实际镀液中缓冲剂的 浓度不够，这也会加剧烧焦。（7）搅拌缺乏搅拌是提高对流传质

8、速度的主要手段。采用阴极移动或旋转，可使工件外表液层与稍远 处镀液间出现相对流动;空气搅拌那么可使整个镀液产生翻动，起到均质作用。搅拌强度越大， 对流传质效果越好。加快阴极界面液层中主盐金属离子放电后的补充速度，以及界面液层中 H+、缓冲剂等的补充速度，均有利于减少烧焦、扩大允许电流密度。但搅拌也会降低浓差 极化，使低电流密度区镀层的光亮整平性下降，且有可能使某些工艺（如氯化钾镀锌）的深镀 能力下降。因此，对搅拌强度应予以控制，以兼顾扩大允许电流密度与搅拌所带来的某些副 作用。（8）杂质的影响杂质对电镀的影响非常复杂，很难有共通的规律可循，只能对相应工艺作具体试验来确 定其影响、允许浓度与去除方法。4 .结语影响工件烧