覆盖能力,是指在电镀溶液的特定条件下,在工件的凹处或深孔中沉积出金属镀层的能力。覆盖能力有时也叫深镀能力。覆盖能力与分散能力是两个完全不同的概念,它仅表明被镀零件的凹处或深孔中有无镀层,并不涉及镀层的厚度问题。覆盖能力与分散能力的关系是,电镀溶液的分散能力强时,其覆盖能力一定强,但是覆盖能力强的镀液,其分散能力不一定强。
简介
在电镀过程中,覆盖能力是经常使用的概念。它不同于分散能力。电镀溶液的覆盖能力又称深镀能力,它是指镀液在特定条件下,镀件深凹处或深孔中沉积出金属镀层的能力。它是指镀层在零件上分布的完整程度,即有多大的基体面积能被镀层所覆盖。
分散能力和覆盖能力是两个不同的概念。前者是说明在金属表面上都已有镀层的前提下,镀层厚度分布的均匀程度问题;而后者是指金属在镀件表面深凹处或深孔中有无镀层的问题,而不考虑镀层的厚度是否均匀。一般情况下,分散能力好的电镀液的覆盖能力也好,但覆盖能力好的电镀液的分散能力不一定好。
覆盖能力不仅依赖于镀槽本身的特性,同时由于金属电位与氢过电位的影响,还依赖于基体金属的特性和表面条件。镀液的分散能力与覆盖能力的含义不同,要注意区分,不可混淆。在定量表达分散能力和覆盖能力的数值时,一定要指明测量方法和条件,不同的测量方法难以有可比性。
一般来讲,在基体铜上均匀地镀上铅是困难的,但如果在铜上已镀有锡,镀铅的覆盖能力就会增强。估计理由是铅沉积所需的最小过电位在铜电极上大但在锡镀层上小。在一个表面粗糙的基体金属上,难以沉积铬,因为氢过电位小,易于产生氢。为了增强覆盖能力,使用不同的镀液,或用不同的金属触发电镀实施。
覆盖能力测定
为了更直观地测量镀液的覆盖能力,有一种凹孔试验法用来测试覆盖能力,如图《覆盖能力测定》所示。
这种方法是采用一种条形钢制成25mm×25mm见方,长200mm的阴极试验条,在一个面上钻10个直径为12.5mm的孔。孔之间的中心距为18.75mm,第1个孔的深度为1.25mm,其后的孔深依次加深,加深的尺寸是直径以10%为单位的倍数,因此第2孔深为2.5、第3孔深为3.75,直到第10个孔的深度等于孔的直径12.5mm。
测试前要将这种阴极进行充分除油和酸蚀,清洗干净后活化,再进入试验槽测试。电镀一定时间(通常是达到要求的镀层厚度所需要的时间)后,观察有几个孔全部被镀层覆盖。如果有7个孔内全部都有镀层,这种镀液的覆盖能力就可定为70%,以此类推。
影响覆盖能力的因素
覆盖能力是评价电镀溶液性能优劣的指标之一。为了改善电镀溶液的覆盖能力,应当先弄清影响覆盖能力的因素在电镀过程中,只有当阴极上的电位达到一定数值后,溶液中的金属离子才能还原为金属并沉积在阴极表面。如果被镀零件上某些部位的电位达不到欲镀金属的析出电位时,则这些部位上将不会有金属离子还原,所以也不会有金属镀层形成,这就说明该电镀溶液的覆盖能力不好。
影响镀液覆盖能力的因素,一般可以归纳为以下三个方面:
1、电镀溶液本性的影响
金属的析出电位与电镀溶液的组成有关。有些金属在某些镀液中,可以在很低的电流以密度下沉积出来,,这表明该金属析出的过电位不大,或者说,其析出电位较正,这样的电镀溶液的覆盖能力一定好,如酸性镀铜溶液,铜在其中的析出电位为正值。反之,则覆盖能力不好,如在镀铬电解液中CrO42-离子还原为金属铬的析出电位很负,在被镀零件的凹注处,由于电流密度很低,该处的电位达不到Cr6+还原为Cr的电位,只能发生Cr6+还原为Cr3+以及析出每气的副反应,而没有金属铬的析出,所以,镀铬溶液的覆盖能力很差。
2、基体材料本性的影响
实践表明,在不同的基体材料上电沉积金属时,同一镀波的覆盖能力也有很大差别。例如,用铬酸溶液在铜、镍、黄铜和钢上锻铬时,镀液覆盖能力依次递减。这是因为在不同基体材料上金属离子还原时的析出过电位数值差别很大,在过电位较小的基体上金属的析出电位较正,即使在电流密度较小的部位也能达到其析出电位的数值,所以其覆盖能力较好。
3、基体材料表面状态的影响
基体材料的表面状态对覆盖能力的影响比较复杂,般情况下,一个镀液在粗糙度低的表面上的覆盖能力要比其在粗糙表面上的好。这是因为在粗糙度低的表面上真实
电流密度大,容易达到金属的析出电位,而粗糙的表面,由于其真实表面积大,其真实电流密度较小,一些部位不易达到金属的析出电位,而没有镀层沉积。
改善覆盖能力的途径
针对上述的影响因索,可以采取以下措施来改善镀层的覆盖能力:
1、施加冲击电流
冲击电流是指在电镀开始通电的瞬间,给镀件通以高于正常电流密度数倍甚至数十倍的大电流,形成瞬间比较大的阴极极化,使被镀零件表面瞬间被一薄层镀层完全覆盖,然后再降至正常电流密度值继续进行电镀。
2、增加预镀工序
在进行正常电镀之前,预先在一定组成的镀液中电镀一种薄层锻层,该镀层可以是与正常镀层相同的金属层,也可以是其他金属层,但应使正常镀层在其上容易析出。后一种情况的例子是黄铜件镀铬前的预镀镍层,这是因为铬在镍上比在黄铜比更易于电沉积。
3、加强镀前处理
电镀前必须清除干净零件表面的油污和各种膜层,并且尽可能地降低零件表面的
粗糙度。