提高镀液的阴极极化度

镀液的性能:分散能力、覆盖能力、整平能力分散能力：（均镀能力）Throwingpower

电解液使零件表面镀层厚度均匀分布的能力。

覆盖能力：（深镀能力）

Coveringpower

电解液使零件深凹处沉积金属镀层的能力。

整平作用:Leveling

power

电解液使有微观粗糙的金属表面填平的能力。

镀液性能及测试方法4.1一、镀液的分散能力（1）镀液分散能力的数学表达式远、近阴极电解槽l-近阴极；2-远阴极；3-阳极；4-绝缘隔板总阻力：R电极；R电液；R极化I=U/(R电液+R极化)

∴I1=U1/(R电液1+R极化1)；

I2=U2/(R电液2+R极化2)

镀液性能及测试方法4.1U1U2R电液与R极化是影响电流在阴极上分布的主要因素。电流在阴极不同部位上的分布与电流到达该部位的总阻力成反比。

镀液性能及测试方法4.1由于：S1=S2

，U1=U21）初次电流分布(一次电流分布)

假定R极化≈0时，研究电流在阴极各部位的分布。目的：研究几何因素对电流分布的影响。∵远、近阴极的截面积S相同，ρ(电阻率)相同，

Dk1/Dk2=I1/I2=R电液2/R电液1=l2/l1=Kl1/l1=K

镀液性能及测试方法4.1R=ρL/S结论：1、近阴极和远阴极上的电流密度与它们同阳极的距离l成反比。2、初次电流分布等于l2/l1，等于常数K，3、K值越大，电流分布越不均匀。

镀液性能及测试方法4.12)二次电流分布(实际电流分布)

阴极极化存在时，固定几何条件，研究电流在阴极各部位的分布。目的：研究电化学因素对电流分布的影响。

R极化1>R极化2，使分子与分母的数值趋于接近，这种补偿使远、近阴极上的电流趋于均布。

镀液性能及测试方法4.1（2）影响电流及金属在阴极表面分布的因素远、近阴极电解槽l-近阴极；2-远阴极；3-阳极；4-绝缘隔板

镀液性能及测试方法4.1φA：阳极与溶液界面的电位差φk1：阴极与溶液界面的电位差当直流电通电解槽时，U=φA-φk1+I1R1

=φA-φk2+I2R2

镀液性能及测试方法4.1φA-φkIR工件表面材质与阳极相同时，此值一般为0.xV~1V镀液种类槽体结构与大小阴阳极板面积极板间距一般不超过1V~2V槽压如升高？当直流电通电解槽时，U=φA-φk1+I1R1

=φA-φk2+I2R2由此得：I1R1-φk1=I2R2-φk2

（2）影响电流及金属在阴极表面分布的因素

镀液性能及测试方法4.1R=ρl1/SI=DSR=ρl2/S其中：l2=l1+ΔlI1、I2——近阴极和远阴极的电流强度；ρ

——电解液的电阻率；l1——近阳极和阳极之间的距离。△l——远阴极和近阴极与阳极距离之差；△φ/△D——阴极极化度。

镀液性能及测试方法4.1措施：缩小远、近阴极与阳极之间的距离差（△l）；

尽可能增大零件和阳极之间的距离（l

1）；

降低溶液的电阻率（ρ）或增大溶液的导电性，

提高阴极极化度（△φ/△D）。

趋于0

镀液性能及测试方法4.11）几何因素

几何因素包括电解槽的形状、电极的形状、尺寸及其相对位置等。

电力线分布示意图电力线分布：边缘效应、尖端效应

镀液性能及测试方法4.1

镀液性能及测试方法4.1例如：镀刀尖悬挂方位

镀液性能及测试方法4.1如：防止边缘效应应采用辅助阴极或绝缘板。为了消除被镀件某些部位电力线过于集中，在该部位附近另加某种形状的阴极，用以消除部分电流，叫辅助阴极，又称屏蔽阴极。使电流分布均匀，应将阳极和零件均匀地挂满整个电解槽。金属在阴极上分布与电解槽尺寸的关系①镀槽形状

镀液性能及测试方法4.1

镀液性能及测试方法4.1当△l→0时，有助于电流在阴极表面均布。当阳极为平板时，零件形状越简单，越接近平面，电流分布就越均匀。在实际生产中采用象形阳极，使阳极和零件各处的距离相等，可使电流均布。②远、近阴极与阳极距离之差(△l)象形阳极

镀液性能及测试方法4.1

镀液性能及测试方法4.1例如：发动机气门杆镀硬铬

镀液性能及测试方法4.1

镀液性能及测试方法4.1②远、近阴极与阳极距离之差(△l)辅助阳极当管件或封底腔盒体，要求内部镀层良好时，可借助辅助阳极。③阴极与阳极距离(l1)

镀液性能及测试方法4.1

增大极间距时k值的变化零件和阳极的距离(l1)增大l倍，K值就从原来的12/8=1.5减小到20/16=1.25，从而使分散能力得到改善。单排电镀时，槽净宽不小于0.8m；双排电镀时，槽净宽不宜小于1.2m。零件悬挂深度对镀层分布的影响④零件在电解槽中的悬挂深度

解决方法：挂满整个电解液深度。5cm15cm

镀液性能及测试方法4.1挂镀复杂件镀锌槽

镀液性能及测试方法4.1极化度大的镀液电流分布更均匀，分散能力好。不同斜率的极化曲线2)电化学因素①极化度对电流分布的影响

镀液性能及测试方法4.1在电镀生产中，一般常选择电流密度的上限，最大阴极极化作用，使分散能力得到改善。复杂零件均镀较高极化度的电解液适当的配位剂和添加剂

镀液性能及测试方法4.1②电解液的电阻率(ρ)0当≠0时，增加镀液的导电性，可改善电流在阴极表面的分布。当→0，增加镀液的导电性能，不可能提高分散能力。（例：镀铬液）

镀液性能及测试方法4.1提高导电性措施:

加入碱、碱土金属盐或铵盐。③电流效率对镀层均布的影响ηk-Dk关系曲线曲线I：电流效率对分散能力没影响。曲线II：电流效率使镀层分布更不均匀。曲线Ⅲ：电流效率对镀层分布起“调节”作用。

镀液性能及测试方法4.1

使电流和金属在阴极上分布均匀，采用的措施：选择适当的配位剂和添加剂，提高镀液的阴极极化度；添加碱金属盐类或其他强电解质，提高镀液的电导率；尽可能加大零件与阳极间的距离；采用象形阳极、辅助阴极等使电流分布均匀；在挂具设计时，使零件主要被镀面对着阳极并与之平行；零件在电镀槽中应均匀排布,并充满整个镀槽。

镀液性能及测试方法4.13)镀液的分散能力（T.p）数学表示式当电流效率为100％，上式可写成：ml—近阴极上沉积金属的质量；m2—远阴极上沉积金属的质量。

镀液性能及测试方法4.1（3）分散能力的测定方法JB/T7704.4-95

原理：远、近阴极法测定装置

①远、近阴极法电镀一定时间后，称取远、近阴极上沉积金属的重量，求出电解液的分散能力。

镀液性能及测试方法4.1实验要求：电解槽尺寸为150×50×70mm3；阴极尺寸为50×70mm2，厚度为0.25～0.5mm；阴极材料一般用铜片或黄铜片，要求表面光亮，试片背面和侧面用清漆绝缘；阳极：网状；电镀时间为30min，电流大小和温度视测量的溶液而定。断电后，清洗阴极，置于100~115℃烘箱中干燥15min，冷却后用分析天平称出镀层的质量。

按表4-1计算试验结果。②弯曲阴极法弯曲阴极法测定分散能力的装置原理：直接测量镀层的厚度求出分散能力。T.p=(δB/δA+δD/δA+δE/δA)/3×100%

镀液性能及测试方法4.1实验要求：槽尺寸为160×180×120mm3，装试液2.5L；阳极材料：尺寸150×50×5mm3，材质与工业电镀时相同；浸入溶液中的面积为0.55dm2。弯曲阴极各边长度约为29mm，厚度为0.2~0.5mm，电镀时间和电流密度应根据电解液的性质而定。电流密度为0.5~1A/dm2，镀20min；电流密度为3~5A/dm2时，镀10min。测定分散能力的阴极试样③赫尔槽法原理：T.p=δi/δ1×100%,T.p=δ5/δ1×100%,δi为2～8方格中任一方格的镀层厚度，一般可选用δ5的数值；δ1为1号方格中镀层的厚度。用这种方法获得分散能力的数值在0～100％之间。二、镀液的覆盖能力JB/T7704.2-95（1）影响镀液覆盖能力的因素极限电流密度/临界析出电流密度;

若两者的比值大，电解液的覆盖能力就好。基体金属的本性;

Cu>Ni>黄铜>Fe

冲击电流/预镀中间层。比正常电流大2-3倍

镀液性能及测试方法4.1基体金属组织的影响金属的过电位增大

PdPtNiCoFeZnCuAuHg氢的过电位增大基体的表面状态及粗糙程度的影响

镀液性能及测试方法4.1

（2）覆盖能力的测定方法1）直角阴极法适用于：覆盖能力较低的电解液。（镀Cr等）75×25×0.2mm3铜片或软钢板，背面绝缘以百分数表示电解液的覆盖能力2）内孔法Ø10×50mm2或10×100mm2低碳钢管、铜管或黄铜圆管。⊥⊥适用于：覆盖能力较好的电解液。将圆管按纵向切开观察内孔中镀层长度，用镀入深度与孔径之比来表示。3）凹穴法表示方法：以凹穴内表面镀上金属的情况来评定覆盖能力的好坏。％12345678910原理：电流密度在远、近阴极上分布不同。赫尔槽：一种由平面阴极和平面阳极构成一定斜度的小型电镀试验槽。（Hull，1935）赫尔槽试验4.2槽体材料：

耐酸、碱透明塑料、有机玻璃；规格：

250mL、267mL、1000mL；规格AB/mmCD/mmAC/mmBD/mmCE/mm250mL267mL1000mL4848119127127213646486102102127656581确定获得外观合格镀层的Dk范围及其他工艺条件；研究电解液主要组分和添加剂的影响；分析电镀故障产生的原因；测定电解液的分散、覆盖能力和镀层的其他性能。（1）赫尔槽在电镀生产中的应用1000mL赫尔槽

Dk=I(3.2557-3.0451lgL)

267mL赫尔槽Dk=I(5.1019-5.2401lgL)

250mL赫尔槽Dk=1.068I(5.1019-5.2401lgL)

式中:I一通过赫尔槽的电流强度/A；

L—阴极某点至阴极近端的距离/cm；

L取值范围:0.635cm～8.255cm（2）赫尔槽阴极上的电流分布（2）赫尔槽阴极上的电流分布（2）赫尔槽阴极上的电流分布19换算单位：gal（加仑）×3.785=lit（升）

Lb(磅)×453.6=gram（克）OZ（盎司）/gal（加仑）×7.5=g（克）/lit（升）A/ft2（平方英尺）×0.108=A/dm2（2）赫尔槽阴极上的电流分布样液选择：代表性

重复试验→每次试验溶液体积相同；不溶性阳极→1～2次试验后更换镀液；可溶性阳极→4～5次再更换镀液；试验少量杂质、添加剂影响→镀液试验次数要少。阴、阳极材料的选择：平整的长方形薄板

阳极：3～5mm，与生产相同、不溶性阳极、瓦楞形及网状阳极阴极：0.25～1mm，冷轧钢板、白铁片、钢及黄铜片（3）赫尔槽试验的方法外添物质：溶解度？怎么溶，加多少？电流强度选择根据电解液的性能而定，一般在0.5～3.0A。大多数的光亮镀液采用2A；非光亮镀液一般采用1A；装饰性镀铬采用5A；硬铬采用6～10A。试验时间一般为5～10min，也可适当延长时间。试验温度应与生产时相同。

实验结果选取：阴极试片中线偏上1cm区。（4）阴极试片镀层外观的表示方法阴极试片结果部位选取A－镀层烧黑而粗糙部分；B－镀层发暗部分；C－镀层光亮部分用符号表示镀层的状况，也可配合文字说明。赫尔槽试片的符号（5）赫尔槽实验的方法举例1）准备阴极试片及阳极板前处理：