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可溶阳极刷镀成本降低5-10倍

刷镀成本的高低和刷镀阳极的种类与用法密切相关

发布时间:2019-07-06 11:49:03    来源:费敬银原创

刷镀成本的高低和刷镀阳极的种类与用法密切相关

费敬银

西北工业大学 710072

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摘要

一般将刷镀阳极分为不溶性阳极和可溶性阳极两大类。本文介绍了这两类阳极的独有特点与不足,供选用刷镀阳极时参考。一般而言,可溶性阳极的使用,必须与专有的刷镀液相匹配。如果刷镀液能够保证阳极始终处于活性溶解状态,可溶性阳极的使用,有利于减少刷镀液的用量,大幅度地降低刷镀成本。

关键词FJY电刷镀,刷镀阳极,刷镀液 可溶阳极刷镀 不溶性阳极 可溶阳极镜面镍 石墨阳极 不锈钢阳极 DSA阳极 自补偿阳极刷镀 刷镀机 刷镀电源种类

 

1 前言

在很多电化学教科书、或刷镀书籍中,都有关于电解阳极种类和特性的介绍,但是,只有少数的刷镀从业者能购恰当地选用刷镀阳极的种类。如果阳极的种类与刷镀液的特性匹配不当,不仅会导致刷镀失败,甚至会带来环境污染。本文将就刷镀阳极的类别、使用方法、及其刷镀成本之间的相关性进行简要地介绍,以防因刷镀阳极选用不当而带来不必要的经济损失或人身伤害。

 

2 刷镀阳极的种类

2.1不溶性阳极

在刷镀过程中,如果阳极材料本身不发生化学变化(但可能发生物理变化,如石墨阳极的粉化、DSA阳极变色等),阳极主要起导电作用、并为阳极反应提供电子交换的界面,这类阳极属于“不溶性阳极”。在不溶性阳极上发生的阳极反应主要是析出氧气(如使用快速镍镀液刷镀)、析出氯气(如使用底镍镀液或特殊镍镀液刷镀)、或析出混合气体(氧气、氯气)、或镀液中低价金属离子氧化成高价离子的反应(如电刷镀铁、电刷镀锡过程中,二价铁离子、二价锡离子在不溶性阳极上的氧化反应)。

不溶性刷镀阳极一般包括:石墨、金属铂、铂-铱合金、镀铂钛阳极、贵金属材料(金或镀金阳极)、DSA阳极(钛材表面导电性改性材料)等。

近年来,也有人将不锈钢作作不溶性阳极,但它不是严格意义上的不溶性阳极。因为用不锈钢作阳极刷镀时,不锈钢中的合金化组元(铁、镍、铬、锰、钨、钛、铌等)会发生不同程度的阳极溶解,产生大量的污染离子,导致刷镀液过早失效。

 

2.2 可溶性阳极

在电镀工业领域,除少数镀种(如镀铬等)外,电镀用阳极材料多数是由镀层金属的板材制成(如镀铜用铜阳极、镀镍用镍阳极、镀锌用锌阳极等)。电镀时,阳极材料发生活性溶解,产生电镀所需的金属离子这类阳极属于可溶性阳极。

使用可溶性阳极的最大好处在于,电镀时,工件(阴极)表面形成镀层所消耗的金属离子,可以通过阳极金属的活性溶解而得到一定程度的补充。如果阴、阳极的电流效率均为100%,形成镀层所消耗掉的金属离子,刚好可以通过阳极的等量溶解而补充,镀液组成保持平衡不变,可长期循环使用。电镀过程的用料成本就是阳极消耗材料的价格。

如果刷镀也能像电镀一样,使用镀层金属作可溶性阳极,刷镀时,金属阳极能够发生正常活性溶解,从理论上讲,刷镀液也是可以重复使用的,刷镀的耗材成本也就是可溶性阳极材料的成本。

然而,刷镀是在远高于电镀电流密度条件下进行高速电沉积过程,而多数金属阳极材料在高电流密度下会出现阳极钝化现象,不仅导电能力下降,而且金属阳极也不能通过正常的活性溶解而补充镀液中消耗掉的金属离子。这正是当前较多使用不溶性刷镀阳极、较少使用可溶性阳极进行刷镀作业的根本原因。

 

3 刷镀成本与阳极种类的关系

通过以上分析可知,使用不溶性阳极刷镀的最大缺点是在刷镀进行的过程中,刷镀液的组成、镀层的性能不断地发生着变化。当镀液组成变到一定程度后,尽管镀液中仍含有待镀的金属离子,但镀液已不宜再继续使用下去了,否则,,会导致刷镀质量劣化。实践证明,使用不溶性阳极刷镀时,镀液的利用率不到60%。遗憾的是,到目前为止,即使是电刷镀行业国际知名的赛来创(Selectron)、达立克(Dalic)、以及波音(Boeing)飞机工业公司,在实际电刷镀生产中使用的仍然是以使用不溶性阳极为主的电刷镀技术。

近年来,为了降低刷镀成本,人开始试用可溶性阳极刷镀技术,许多商家也都宣称自己拥有了可溶性阳极刷镀技术。

其实采用可溶性阳极进行刷镀并不难,一般说来,只要使用的是强酸性的镀液,再添加一些促进阳极溶解的活化剂,是可以使用可溶性阳极进行刷镀施工的。但是,由于酸性镀液存在的问题很多,如氢脆、腐蚀、出现疏松的置换层、阴阳极电流效率差别巨大等问题,真正好用的可溶性阳极电刷镀技术并不多见。

 

4 超低成本FJY系列可溶阳极电刷镀技术

西北工业大学研制成功的FJY系列可溶性阳极超快镍基合金刷镀液是一类近中性的快速电刷镀镀液体系。与电镀时金属阳极的极限电流密度相比,即使刷镀时阳极电流密度高出100200倍,金属阳极也不会出现钝化现象,阴阳极电流效率几乎相同,镀液可长期重复使用。刷镀人工费、材料费成倍降低。

理论计算和实际应用结果均表明,采用FJY系列可溶阳极超快速刷镀液,由于其许用电流密度比不溶性阳极的镀液的高出35倍,人工费大幅度减少;刷镀时只消耗阳极材料,耗材成本减少510倍。

因此,采用FJY可溶阳极超快速刷镀技术进行刷镀施工,刷镀成本可降低10倍以上。

 

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